综合实训五___ 数字频率计
一、实训目的
1. 熟悉频率计电路的基本结构；
2. 了解将非电量转换成电量后用“频率”计量的方法；
3. 熟悉计数/译码/锁存/驱动一体化器件的应用。
_ 二、实训要求与任务
1.频率范围为1～999.9kHZ，分三档：
__ 1)_ ×1档为1～9999HZ；
__ 2) ×10档为10～99.99 kHZ；
__ 3) ×100档为100～999.9 kHZ。
_ 2.能测试幅度大于2V的方波、三角波、尖峰波和正弦波；
_ 3.具有供自校准用的标准频率信号输出；
_ 4.电路简单、成本低廉、元器件来源广泛；
_ 5.完成电路设计、搭接和调试；
_ 6.写出实训报告。
_ 三、课题概述
频率计是用来测量各种信号频率的一种装置，一般要求它能直接测量方波、三角波、尖峰波、正弦波等各种电信号的频率。对于一些非电量“频率”的测量，如电动机的转速、行驶中车轮转动的速度、自动流水生产线上单位时间内传送装配零件的个数等，通过一定的传感器，如光电传感器，将这些非电量的“频率”转换成电信号的频率，再用频率计显示出来。不过，此时计量“频率”的装置一般不叫频率计，而叫转速表、里程计、计数器等之类的专用名词，但其实质仍是一个频率计。
_ 本课题所设计制作的频率计，属于简易型的，但通过本装置的设计，可以领略此类装置的基本工作原理和电路的设计方法。
_ 四、实训电路
_ 数字频率计，是要计量电信号每秒钟出现的个数，即电信号的频率，因此，对被测电信号要每秒钟、每秒钟不断地进行取样、计数、存储，并用数码管及时地显示出来，就能完成频率计数任务。完成上述任务，最基本的电路应该有如下几部分组成。图5－1所示是本次实训的原理电路图。
_ 1.输入信号处理电路
_ 由于被测信号波形各异，幅度不同，而要研究的又仅仅是信号的频率，与信号波形的外形、幅度无关。在各种输入信号波形情况下，为了使电路都能正常工作，首先要对输入信号进行整形。输入信号整形电路一般采用施密特触发器。
_ 除了对输入信号要进行整形外，有时还要对输入幅度过小的信号进行放大，此时可在输入级加一级电压放大器，使放大后的信号幅度大于2V即可；对输入幅度过大的信号，可以加RC分压器进行信号幅度衰减或进行限幅，使之适应施密特触发器对输入信号幅度的要求。
_ 本课题输入信号幅度大于2V，所以可以直采用集成施密特触发器进行输入信号整形，如采用74LS14六施密特触发器。
_ 量程扩展，一般也划入输入信号处理电路中。这一部分的电路如图5-1中的G1、、N1、、N2______ 所示。
2.时基电路
因为对被测信号要每秒钟、每秒钟不断地进行采样，所以就需要有能不断地产生持续时间为1S的标准时间信号。产生这种信号的电路就是时基电路。时间标准关系到测量的准确度，所以时基电路都采用晶体振荡器，经过若干次分频后获得每秒一次的时间标准信号。本课题为降低成本，简化电路，就采用RC多谐振荡器来获得时基信号，如图5-1中的CD4060和RT、CT、C1所示，适当选配RTCT值（f≈1/2.2RTCT），使振荡频率为8192HZ，再经CD4060的十四级二分频，从其Q13和Q14端，可分别输出1 HZ和0.5HZ的方波信号。Q4端512HZ的信号可作标准方波脉冲使用。
_ 3.控制电路
_ 控制电路从某种意义上讲，是整机电路设计成败的关健。它逻辑性强，时序关系配合要得当。这部分电路，要根据主体电路所选用的器件来进行设计。本课题的计数/锁存/译码/驱动采用一本化的CD40110器件，图5－2是该器件的内部框图和管脚排列。框图中，CPU是加计数输入端，CPD是减计数输入端，R是计数器清0端(R=0，清0； R=1，工作)，TE是计数允许端(TE=0，允许计数；TE=1，停止计数)，LE是锁存端(LE=0，传输；LE=1，锁存)；C0是进位信号输出端，B0是借位信号输出端；a,b...g是译码输出端。
_ 根据CD40110的内部框图(还可查手册看其功能真值表)，要使其按清0－计数1S－锁存地循环工作，再结合CD4060的输出波形，可得图5－3所示该频率计的工作波形，由工作波形，可得实现该波形的逻辑控制电路，如图5－1中的G2～G5所示。
_ 4.主体电路
_ 频率计的主体电路是由计数、锁存、译码、驱动和显示电路组成。由于采用了计数/锁存译码/驱动一体化的CD40110，将其直接与共阴数码管连接，再将每块CD40110的进位输出端C0接于其相邻高位的加计数CPU的输入端，这样级联，就形成图5－1中右部的频率计的主体电路。