數(shù)字集成芯片構(gòu)成的頻率計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

摘要：頻率計(jì)數(shù)器是一種用數(shù)字顯示的頻率測量儀表，它不僅可以潮量正弦信號、三角波信號、方波信號和尖脈沖信號的頻率，而且還能對其他多種非電量信號的頻率進(jìn)行測量。系統(tǒng)采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器作為時(shí)基產(chǎn)生電路，產(chǎn)生頻率為1 kHz的控制信號，而被測信號經(jīng)過一個(gè)放大整形電路，將其變化成滿足系統(tǒng)要求的計(jì)數(shù)脈沖信號，然后用頻率計(jì)數(shù)器測量單位時(shí)間內(nèi)變化次數(shù)，即被測信號的頻率。
關(guān)鍵詞：頻率測量；555定時(shí)器；LED顯示；頻率計(jì)數(shù)器

頻率計(jì)數(shù)器是一種用數(shù)字顯示的頻率測量儀表，它不僅可以測量正弦信號、三角波信號、方波信號和尖脈沖信號的頻率，而且還能對其他多種非電量信號的頻率進(jìn)行測量，例如機(jī)械振動次數(shù)，物體轉(zhuǎn)動速度，明暗變化的閃光次數(shù)，單位時(shí)間里經(jīng)過傳送帶的產(chǎn)品數(shù)量等，這
些物理量的變化情況可以通過相應(yīng)的傳感器先轉(zhuǎn)變成周期變化的電量信號，然后用頻率計(jì)數(shù)器測量單位時(shí)間內(nèi)變化次數(shù)，利用8421碼編碼的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果由譯碼顯示電路顯示出來。

1 頻率計(jì)數(shù)器整體方案設(shè)計(jì)
所謂頻率就是信號在單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為f=N／T，其中f為被測信號的頻率；N為T時(shí)間內(nèi)所累計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)；T為計(jì)數(shù)時(shí)間。計(jì)數(shù)器單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)結(jié)果，即為被測信號的頻率。本系統(tǒng)就是按照頻率的這一定義來實(shí)現(xiàn)其測量的，其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)由輸入電路、邏輯控制電路、計(jì)數(shù)顯示電路、時(shí)基產(chǎn)生電路4大部分構(gòu)成，其工作原理為：被測頻率信號經(jīng)過放大、整形之后，將其變換為頻率與之相等的計(jì)數(shù)脈沖信號，作為閘門的一路輸入信號，而時(shí)基產(chǎn)生電路產(chǎn)生方波信號，送給邏輯控制電路，產(chǎn)生控制閘門開啟和關(guān)閉的門控信號，作為閘門的另一路輸入信號。門控信號為高電平時(shí)，閘門開啟，計(jì)數(shù)脈沖信號通過閘門進(jìn)入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)；門控信號為低電平時(shí)，閘門關(guān)閉，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果通過譯碼顯示電路顯示出來。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10～9 999 Hz信號的頻率測量，還可通過調(diào)節(jié)555定時(shí)電路的輸出頻率改變測量精度。