简易数字频率计电路图大全 - 全文

简单数字频率计电路图(1)

本文介绍了六功能电子表改装的数字频率计，成本低，生产调试简单，阅读方便，非常适合初学者自制。

工作原理:从六功能电子表(以下简称表)原理可以看出，当表处于跑表计时工作状态时，两次按ADVANCE键后，表显示时间是两个键的间隔时间。假设间隔时间为T，表显数值为M，则M=T·F/N(F注入表的信号频率，N表的分频系数)。当使T=N(或T=N&TImes;10-x)时，则F=M(或F=M&TImes;10x)，即表显数值M是输入表的信号频率F。这是本频率计的基本工作原理。

如图所示。

9V电源经IC1稳压为IC2和IC3提供稳定的5V工作电源，5V电源再经R7和LED电子表12降压.5V电源。IC2和IC3.完成对表的清零和产生T=N&TImes;10-x(32.80S和3.28S)标准按键脉冲。S二是档位转换开关，分为档位转换开关&TImes;10和×100两档，单位为HZ；SB测量按钮；S1‘～S3分别是表MODE”、“SET”和“ADVANCE”按键。工作流程如下：通电IC2(NE555)、R1～R4和C由3组成的自激振荡器振荡，IC3(CD4017)通过C5清零后开始计数，一定时间Q因为Q9与EN端相接，IC3计数停止。此后按动S将表转换为跑表计时状态。测量时，被测信号接收A和B两端，S三位测量位，信号经R11、D1和D2限幅后通过C7耦合到表，按动SB，Q9的高电平使IC3清零并再次计数。随着IC连续输入脉冲，IC3的Q1～Q9依次输出高电平。在Q1输出高电平时相当于按压S2’键表示0(显示为0:00oo)；在Q当输出高电时，相当于按压S三、键，表开始计时(实际计数)；在Q8当输出为高电平时，相当于再次按压S3’键，表计时停止。此时，表显值为IC输出5个脉冲周期内进入表的脉冲数(即频率)。在Q9输出高电平时，IC停止计数，完成测量过程。R8～R10、LED3和LED4用于限制输入表键控端的电压；LED1用于测量指示，测量后发光，表示测量时间已到，可读数。

元件选择：S一是电源开关，S2和S选择单刀双掷小拨动开关，SB测量按钮开关。为保证测量的稳定性和精度，C3需要选择漏电流小、耐压小的16V钽电容，R1～R2最好用1/4W金属膜电阻器，R3和R4用1/2W的51K线性微调电位器。为便于安装，电子表需要具有跑表功能BP机式电子表。如图所示，选择如图所示。

生产调试：打开电子表后壳，仔细拆下电路板，找到表的电源( )和(-)极和SET”和“ADVANCE按钮的连接点，用细软线识别表壳，然后与电路板分离内部晶体振动的端点，参照电路图连接小开关S3并把S三是固定在表壳一侧(表内一侧正好有这个空间)，将各引出线与主线路板连接，恢复电子表壳后即可调试。调整：接通电源，将表置跑表计时工作状态，S三、校准位置，按动SB进行校准。调整：接通电源，把表置“跑表计时”工作状态，S三、校准位置，按动SB进行校准。S2在×10位时，调R3使表显值为32.80S(理论值为32.768S)；S2在×100位时调R使表显值为3.28S即可。

使用及注意事项:1。测量后，显示值和S2所在档位的乘积是被测信号的频率，单位是HZ。S2在×10档时，误差为10HZ；S2在×100档时误差为1000HZ。在显示数值〉59.99S分位值应为×6000后加入秒数值。2.当被测信号频率较低时，表屏将无法正常显示，需要测量结束(即LED1发光，把手S3打读取校准位置。3.表到主电路板的连接应尽可能短，尤其是C7到S屏蔽线最好用于3之间的连接。4.输入到表的信号应小于1MHZ。

功能扩展:1。如果你想测量更高的信号频率，你可以在限制范围前添加分频电路来扩展，比如一块CD4017扩展到10017MHZ等。2.如把IC由2组成的振荡器中的电容、电阻（或电感）被待测元件取代，上述元件的参数值可以根据振荡器的脉冲周期T与元件参数成正比来测量。

简易数字频率计电路图(二)

本文采用前置分频器SAB6456A744高速数字分频器HC390的分频功能，结合新型的MSP430F449单片机提供了一种新颖的、全自动的数显测量射频的设计方案。

图1 分频电路信号的前端处理

主要设备介绍

MSP430F449单片机

MSP430F449 采用16位RISC结构丰富，片内外设备丰富，片内工作寄存器和存储器容量大，性价比高。其特点包括:

· 超低功耗:1.8V~ 3.6V在电压下工作；有工作模式(AM)和5种低功耗模式(LPM)。在低功耗模式下，CPU可中断唤醒，响应时间小于6ps。

· 操作能力强:16位RISC结构丰富，寻址方式丰富；有16个中断源，可任意嵌套；8MHz时钟驱动下指令周期可达125ns； 它包括硬件乘法器、大量寄存器和64KB的Flash程序空间和2KB的RAM，保证数据和操作的存储。

· 片上外设丰富：包括看门狗定时器、基本定时器、比较器、16位定时器(TA、TB)，串口0，1，液晶显示驱动器，6个8位I／O端口，12位ADC (最高采样率200kHz)等。丰富的片上外设可以轻松构建相对完整的系统。此外，充分利用计数器的多路任意波形产生功能和中断控制功能，确保完成一些复杂的时序控制任务。

·开发环境方便高效：MSP430F449是Flash类型设备，片内有调试接口和电可擦写Flash存储器可以先下载程序Flash内部，然后通过软件控制程序在设备中运行JTAG接口读取电影中的信息供设计师调试。这种方法不需要模拟器和编程器，调试非常方便。

前置分频器SAB6456A

SAB6456A是专为UHF/VHF前置分频器的设计。MCpin为分频控制端，频率范围为70MHz-1GHz64/256分频的信号MC pin开路时64分频；MC pin接地时为256分频。灵敏度高，谐波抑制能力强。

图2 单片机外围电路

工作原理

该设计主要分为分频和计数两部分。首先，输入信号限幅后SAB6456A分频，256分频后的信号通过两个74HC390高速分频器1000分频，此时模拟信号变成低频数字信号，频率为10kHz其次，分频信号直接进入MSP430F449单片机采用内部16位定时器A定时计数。该定时器可分为几个部分：计数器部分，捕获/比较寄存器及输出单元。计数器有四种工作模式，三种捕获/比较寄存器。利用计数器的连续计数模式和上升沿捕获模式，在定时器中断计数N个脉冲信号时间，然后除N获得频率。

硬件设计

图1是信号的前端处理和分频设计。输出后的信号再经过两片SN74HC390分频，SN74HC390是高速分频器件，最高分频率为50MHz。每片 SN74HC390可实现100分频，采用两片串联，可实现信号1000分频，分频后数字信号频率较低，约4kHz下面，单片机可以直接计数。

图2为单片机外围电路，包括复位电路、电源电路和单片机工作所需的晶体振动。晶体振动8MHz和32.768kHz两种，8MHz 输入时钟源作为定时器A的计数器；32.768kHz 显示频率为数字管。LS373为D型锁存器，5V由于输出电流足够大，单电源也可以直接驱动共阴极LG3631AH型数码管。

软件设计

分频输出端OUT当信号稳定时，程序开始延迟到单片机的频率输入端。打开捕获中断和定时器A，在定时器A 中断N脉冲，测量后获得N脉冲时间，然后乘以分频系数获得实际频率并显示，短暂延迟后重新测量，以便循环测量和显示。

在测量频率时，应关闭以确保精度LED因此，会发生频率较低的信号LED对于闪烁，解决办法是测量较少的脉冲，以减少平均测量时间或延迟。

动态扫描显示的原理是：由P4轮流将扫描信号输出到每个位置，使每个时刻只选择一个数字管，然后通过P3将显示的字型码输入到该位置，驱动该位字段显示字形。这样，在P3送出的码段和P在4送出位置的配合下，每个数字管轮流显示自己的字形，每个显示时间应超过1ms，这样人眼感觉不到闪烁。

测量主程序如下：

void frequency_measure(void)

{float tmp，tmp1;

key_flag=0.//按键标记0

P1OUT|=BIT0;

Delay(1000); file:///延迟一段时间等待信号稳定

while(1)

{ IE2&=~0X80; file://关BT，关LED

firstflag=1.//开始测量第一个脉冲

TACTL|=TAIE; file://开捕获

CCTL1|=CCIE;//开timer a

while (f_ok_flag==0)；/等待测量结束

f_ok_flag=0;

if (aa1》aa2)

overflow=overflow-1;

tmp=aa2-aa1;

tmp1=40.0/(overflow*0.008191875 (tmp/8000000.0));

result=tmp1*0.256;

IE2|=0X80;//开BT，开LED

yanshi(2，2)；//这里的参数可以修改。越大，延迟越长。如果太小，LED就会变暗

CCTL1&=~CCIE;//关捕获

TACTL&=~TAIE;//关timer a

return;

}

}

p>流程图如图3所示。

图3 主程序流程

结语

本文给出的硬件和软件均经过实践检验，使用该测量仪器所测结果精度较高。该测量仪器价格较低，结构简单，是一种经济型的频率测试仪。

简易数字频率计电路图(三)

频率计由频率-电压转换电路、触发脉冲产生器、分频器和3 1/2位数字面板表组成。

IC1是高速TTL施密特触发器74HC132，输入信号经整形后送入四级10分频电路或触发器电路(由量程开关K2控制)。IC1、IC2、IC3及C4R4组成4us触发脉冲发生器。IC5(555)和R7、C5组成单稳态电路，3脚输出经过R8、R9和面板表内部0.01uF电容组成的积分网络后，转换成平均直流电压值，即由555输出的Vp脉冲峰值转换成Vp·t/T，t为脉宽，T为与输入频率f成反比的脉冲周期，或写成Vp·t·f。由于单稳电路的输出幅度和脉宽为定值，故平均输出电压只与频率成正比关系。当3 1/2位面板表基准电压值标定后，就可直接显示输入频率值了。

本电路的量程分五档：2kHz、20kHz、200kHz、2MHz、20MHz。555单稳电路的脉宽取决于R7、C5的时间常数，图示参数对应的脉宽约为300us.

简易数字频率计电路图(四)

1、测频原理

电路原理见下图本频率计是采用对输入脉冲进行计数的方式实现测频的，测量范围为1Hz-99.999kHz。(1OHZ以下稍有偏差)IC9构成时钟电路。C2，32768Hz晶体，R3，R4与IC9内部电路共同组成振荡电路，产生32768Hz脉冲经IC9内部14级二分频后由③脚输出2Hz脉冲送至IC8的脚。C3，R5为IC8的开机复位电路，因为输入脉冲为2Hz，所以IC8输出端YO至Y9依次产生0.5s的高电平第一个脉冲使IC8③脚为高电平，将IC1至IC5同时清零复位，此时数码管显示为零。第一，第二个脉冲被VD1，VD2合并带宽为Is宽的标准脉冲，经IC8-1反相后变为低电平控制计数闸门，印控制IC5的④脚TE端，闸门打开，计数器开始计数。当第三个脉冲到来时，IC5=④脚变为高电平，计数停止，并显示测量值，一直持续到第十个脉冲，故读数周期为3.5s。当第十一个脉冲到来时，计数器又被清零，开始下一次的测量，如此周而复始地循环。

由于闸门时间为1s，故1s内计的脉冲数即为被测频率。

2、被测信号的输入、放大与整形：R1，C1、组成输入电路。IC1O-2与R3组成放大电路，R3使IC1O-2处于线性放大状态，调整它的阻值可调整放大增益IC1O-3，IC1O-4对输入信号进行整形，使其成为近似方波的信号。被测信号送至IC5的输入端③脚进行计数，然后由数码管显示计数。

3、设计特点：振荡频率32768HZ的晶振，经14级分频后，频率为2HZ，所以选择CD4060作为分频器使用。输出脉冲为2HZ，所以又经CD4017再经两次分频后达到0.5HZ，再经VDI与VD2合成为所需的1HZ基准信号，经门电路形成标准控制脉冲，达到精确测星的目的。

采用石英晶体作频率源，采用分频后再合成的方法，为本设计的关键所在，闸门计数，时间精确，显示精度高，同时，数码管显示时间仅为3.5秒，反应速度快。且成本低，易于制作，不需调试。

技术指标

1.工作电压：直流3.8V。

2.输入灵敏度：《30MV；3.分辨率：1Hz；4.输入波形：正弦波，方波，三角波；5.最高输入电压：30V；6.测量范围：1Hz-99，999kHz：

动LED数码管。R为清零端，当R=1时，计数器直接清零oTE端接闸门控制信号，当TE=0时，计数器开始计数当TE=1时，停止计数，但显示的结果被保留。电路采用3.8V电源供电，既可满足驱动LSD的要求，又可减少干扰与功率损耗。

2、振荡电路：采用频率为32768HZ石英晶体［集成电路CD4060与CD4017作为分频器。

主要元器件的选择

1、驱动与显示：采用5片CD40110(IC1~5)驱动5个LED共阴数码管组成5位十进制计数显示器。

CD40110内部包括十进制计数器和7段译码器两部分，译码输出可以直接驱动LED数码管。R为清零端，当R=1时，计数器直接清零oTE端接闸门控制信号，当TE=0时，计数器开始计数当TE=1时，停止计数，但显示的结果被保留。电路采用3.8V电源供电，既可满足驱动LSD的要求，又可减少干扰与功率损耗。

2、振荡电路：采用频率为32768HZ石英晶体［集成电路CD4060与CD4017作为分频器。