實驗報告
課程名稱： 電子電路綜合設計指導老師： 沈紅成績
實驗名稱： 數字頻率計實驗型別同組學生姓名
一． 設計任務
設計並製作乙個簡易數字頻率計電路。
分三個頻段
1． 10hz~100hz （≤99hz）
2． 100hz~1khz （≤999hz）
3． 1khz~10khz（≤9.9khz）
當訊號頻率超過規定頻段的上限頻率時，要有超量程顯示，三個頻段用手動切換
輸入波形：
矩形波（方波），低頻函式訊號發生器可以輸出三角波、鋸齒波、方波等形
狀，採用方波便於測量，無需預先經過整形
技術要求
1． 測量誤差δ≤1%；
2． ．用三位半導體數碼管顯示
二． 方案選擇
數字頻率計方案考慮：
1． 頻率測量方法：一般有兩種頻率測量方法：測頻法和測周法。
1 測頻法
頻率是單位時間內訊號週期的變化次數。如果用乙個標準的定時時間t控制乙個閘門電路，在時間t內閘門開啟，讓被測訊號通過，記下被測訊號的變化週期（用計數器）數，該數與計數時間t的比值就是被測訊號的頻率，則：
1、計數器在閘門訊號的控制下計數1s的時間，1s內被測訊號的週期數即
為被測訊號的頻率
2、鎖存訊號產生後將計數結果送至解碼顯示器，然後才能將計數器清零
3、測頻時序為：秒脈衝發生器－>計數完畢（閘門訊號結束）－>鎖存脈
衝－>清零脈衝
從圖可知：
① 測頻法的精確與否，主要決定於定時時間t是否精確；
② 其測量誤差為：
最大絕對值誤差=f測量值-f真值=±1hz
2. 測周法
先測出被測訊號的週期t ，再換算成訊號頻率：
它把被測訊號的週期當作閘門訊號，在被測訊號高電平期間，用乙個高頻的標準訊號源作為計數器的時鐘，電路如圖所示：
對於一定的訊號頻率，標準訊號頻率越高（或者說被測訊號頻率越低），n越大，相對誤差越小。
測周法應用範圍
a)在用微處理機的頻率測量中（低頻測量）
b)在中、小規模積體電路的頻率計中不合適（換算困難）
低頻段的測量方法（測頻法）
¨ 處理被測訊號——倍頻
¨ 閘門訊號展寬（本實驗採用）
兩者都是為了使計數所得數值（f真）增大，減少測量誤差。
三． 總體方案設計
被測訊號為方波時，整形電路可略
閘門訊號的低頻段採用閘門展寬的方法，故採用10s和1s兩種訊號
1、如果我們將手動頻段設定開關看成邏輯變數，則小數點位置和頻率單位是由該邏輯變數（頻段開關）決定的變數
2、小數點位置有三種情況，頻率單位有兩個，因此開關變數必須至少2個或者以上，分別設為k2、k1或者k2、k1、k0
3、顯示方式的控制將歸結為由k 、k 、k 控制的資料選擇器
控制電路應包括：
兩個資料選擇器：選擇器1為頻率單位和小數點位置選擇，選擇器2為閘門訊號選擇，控制引數可以有兩個或者三個鎖存和清零脈衝（由閘門訊號的結束－>鎖存脈衝－>清零脈衝，鎖存脈衝是為了清晰穩定地顯示數碼）
四． 功能模組設計
1、 顯示器：三位半導體數碼管
2、bcd碼計數器
根據測頻範圍
（1）10hz～100hz （≤99hz）
（2）100hz～1000hz （≤999hz）三位bcd碼計數器，對應三位數碼管
（3）1khz～10khz （≤9.9khz）四位bcd碼計數器，最大計數結果，9999，尾數捨去
3．時基電路、閘門訊號產生電路：由矩形波發生器和分頻器構成
4. 鎖存器、解碼器和驅動電路設計
為使計數後的結果穩定地送到解碼器解碼，並顯示出穩定的資料，就必須把計數後的數值鎖存起來，測量過程中計數器的變化不影響顯示內容，下一次測量結束才更新其內容。
為使設計出來的電路簡化，應盡可能選擇整合度高的積體電路。為此，本設計題選用bcd碼鎖存/7段解碼/驅動器cc4511積體電路，由於三位顯示，故需要三片cc4511整合晶元。
5. 控制電路設計
控制電路分下面幾部分：
① 三個不同的頻段，小數點位置及單位的控制；
② 閘門訊號的選擇；
③ 清零脈衝和鎖存脈衝的產生；
④ 超量程指示的設計；
數字顯示頻率計的pld設計
設計要求
用pld器件epm7128slc84-15及4只7段動態顯示數碼管（乙隻用於
量程顯示）設計乙隻數字頻率計，要求：
n 測頻範圍10．0hz～9．99khz；
n 測量誤差小於等於1%；
n 響應時間不大於15秒；
n 具超量程顯示。
五． 主要儀器裝置
開發系統：altera公司quartusii
cpld器件：max7000s系列
六． 操作方法與除錯步驟
七． 實驗資料記錄與處理
八． 實驗結果與故障分析
九． 評價及討論、心得體會
數字頻率計實驗報告
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