本實(shí)用新型涉及測(cè)量裝備領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)字頻率計(jì)。

背景技術(shù)：

目前，許多情況下，要對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行精確測(cè)量則要用到數(shù)字頻率計(jì)。數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。頻率是單位時(shí)間(1S)內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果能在給定的1S時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來(lái)。而現(xiàn)有的數(shù)字頻率計(jì)存在不能完全接入所有不確定信號(hào),且測(cè)量被測(cè)信號(hào)的頻率不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種數(shù)字頻率計(jì)，實(shí)現(xiàn)可接入任何不確定信號(hào)且能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)信號(hào)的頻率的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種數(shù)字頻率計(jì)，包括，電源、整流穩(wěn)壓電路、方波生成電路、控制門(mén)、信號(hào)放大電路、第一波形整形電路、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)鎖存器和顯示電路，電源的一路輸出信號(hào)經(jīng)整流穩(wěn)壓電路后輸出直流電供數(shù)字頻率計(jì)使用；

電源的另一路輸出信號(hào)經(jīng)方波生成電路后得到秒信號(hào)，該秒信號(hào)輸出至控制門(mén)用來(lái)控制控制門(mén)的開(kāi)閉，同時(shí)該秒信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)鎖存器；

被測(cè)信號(hào)依次經(jīng)信號(hào)放大電路和第一波形整形電路后輸出至控制門(mén)從而生成計(jì)數(shù)脈沖，該計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)器后輸出至數(shù)據(jù)鎖存器，數(shù)據(jù)鎖存器內(nèi)寄存的信號(hào)輸出至顯示電路顯示。

優(yōu)選的，所述顯示電路，包括顯示譯碼器和LED顯示電路，所述顯示譯碼器的輸出端與LED顯示電路的輸入端連接，所述顯示譯碼器的輸入端與數(shù)據(jù)鎖存器的輸出端連接。

優(yōu)選的，控制門(mén)為與門(mén)或或門(mén)。

優(yōu)選的，電源采用50Hz的交流市電。

優(yōu)選的，所述方波生成電路包括，全波整流電路、第一波形整形電路和分頻器，所述全波整流電路的輸入端與電源連接，所述全波整流電路的輸出端與第一波形整形電路的輸入端連接，所述第一波形整形電路的輸出端與分頻器的輸入端連接。

優(yōu)選的，所述全波整流電路，包括反相器UOB和反相器UOC，所述反相器UOB的輸出端與反相器UOC的輸入端連接，所述反相器UOB的輸入端與反相器UOC的輸出端串聯(lián)電容C1，所述反相器UOB的輸入端與反相器UOB的輸入端串聯(lián)滑動(dòng)變阻器R。

優(yōu)選的，所述反相器UOB和反相器UOC采用斯密特觸發(fā)反相器74HC14。

優(yōu)選的，所述信號(hào)放大電路包括，運(yùn)放器OPO7，所述運(yùn)放器OPO7的反相輸入端串聯(lián)電阻R2，所述運(yùn)放器OPO7的反相輸入端與運(yùn)放器OPO7的輸出端之間串聯(lián)電阻R3，所述運(yùn)放器OPO7的同相輸入端與電阻R1串聯(lián)后接地，所述運(yùn)放器OPO7的輸出端與地間串聯(lián)穩(wěn)壓二極管DW，所述穩(wěn)壓二極管DW的陰極與運(yùn)放器OPO7的輸出端連接。

優(yōu)選的，所述第一波形整形電路采用施密特觸發(fā)器。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于：通過(guò)設(shè)置信號(hào)放大電路和第一波形整形電路對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，以及通過(guò)秒信號(hào)對(duì)控制門(mén)進(jìn)行控制，從而達(dá)到可接入任何不確定信號(hào)且能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)信號(hào)的頻率的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的數(shù)字頻率計(jì)的電子電路圖；

圖3a本實(shí)用新型實(shí)施例所述的全波整流的輸出波形圖；

圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的第二波形整形電路的輸出波形圖；

圖4a和圖4b本實(shí)用新型實(shí)施例所述的分頻器的輸出波形圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述：

如圖1所示，一種數(shù)字頻率計(jì)，包括，電源、整流穩(wěn)壓電路、方波生成電路、控制門(mén)、信號(hào)放大電路、第一波形整形電路、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)鎖存器和顯示電路，電源的一路輸出信號(hào)經(jīng)整流穩(wěn)壓電路后輸出直流電供數(shù)字頻率計(jì)使用；

電源的另一路輸出信號(hào)經(jīng)方波生成電路后得到秒信號(hào)，該秒信號(hào)輸出至控制門(mén)用來(lái)控制控制門(mén)的開(kāi)閉，同時(shí)該秒信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)鎖存器；

被測(cè)信號(hào)依次經(jīng)信號(hào)放大電路和第一波形整形電路后輸出至控制門(mén)從而生成計(jì)數(shù)脈沖，該計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)器后輸出至數(shù)據(jù)鎖存器，數(shù)據(jù)鎖存器內(nèi)寄存的信號(hào)輸出至顯示電路顯示。

電源與整流穩(wěn)壓電路：電源采用50Hz的交流市電。市電被降壓、整流、穩(wěn)壓后為數(shù)字頻率計(jì)提供直流電源。數(shù)字頻率計(jì)對(duì)電源的要求不高，可以采用串聯(lián)式穩(wěn)壓電源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其中，顯示電路，包括顯示譯碼器和LED顯示電路，顯示譯碼器的輸出端與LED顯示電路的輸入端連接，顯示譯碼器的輸入端與數(shù)據(jù)鎖存器的輸出端連接。

方波生成電路包括，全波整流電路、第一波形整形電路和分頻器，全波整流電路的輸入端與電源連接，全波整流電路的輸出端與第一波形整形電路的輸入端連接，第一波形整形電路的輸出端與分頻器的輸入端連接。

全波整流與第二波形整形電路：本頻率計(jì)采用市電頻率作為標(biāo)準(zhǔn)頻率，以獲得穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)間。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，市電的頻率漂移不能超過(guò)0.5Hz，即在1％的范圍內(nèi)。用它作普通頻率計(jì)的基準(zhǔn)信號(hào)完全能滿足要求。全波整流電路首先對(duì)50Hz交流市電進(jìn)行全波整流，得到如圖3a所示100Hz的全波整流波形。第二波形整形電路對(duì)100Hz信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為如圖3b所示100Hz的矩形波。

第二波形整形電路可以采用過(guò)零觸發(fā)電路將全波整流波形變?yōu)榫匦尾?，也可采用施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形。

分頻器：分頻器的作用是為了獲得1S的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。電路首先對(duì)圖3a和圖3b所示的100Hz信號(hào)進(jìn)行100分頻得到如圖4a所示周期為1S的脈沖信號(hào)。然后再進(jìn)行二分頻得到如圖4b所示占空比為50％脈沖寬度為1S的方波信號(hào)，由此獲得測(cè)量頻率的基準(zhǔn)時(shí)間。利用此信號(hào)去打開(kāi)與關(guān)閉控制門(mén)，可以獲得在1S時(shí)間內(nèi)通過(guò)控制門(mén)的被測(cè)脈沖的數(shù)目。

分頻器可以采用計(jì)數(shù)器通過(guò)計(jì)數(shù)獲得。二分頻可以采用T觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

信號(hào)放大電路和第一波形整形電路：

為了能測(cè)量不同電平值與波形的周期信號(hào)的頻率，必須對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大與整形處理，使之成為能被計(jì)數(shù)器有效識(shí)別的脈沖信號(hào)。信號(hào)放大電路與第一波形整形電路的作用即在于此。信號(hào)放大電路可以采用一般的運(yùn)算放大電路，第一波形整形電路可以采用施密特觸發(fā)器。

控制門(mén)為與門(mén)或或門(mén)?？刂崎T(mén)用于控制輸入脈沖是否送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。它的一個(gè)輸入端接標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)，另一個(gè)輸入端接被測(cè)脈沖?？刂崎T(mén)可以用與門(mén)或或門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采用與門(mén)時(shí)，秒信號(hào)為正時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)采用或門(mén)時(shí)，秒信號(hào)為負(fù)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器的作用是對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最高測(cè)量頻率為9999Hz，應(yīng)采用4位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器?？梢赃x用現(xiàn)成的10進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器。

鎖存器：在確定的時(shí)間(1S)內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果(被測(cè)信號(hào)頻率)必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。鎖存器的作用是通過(guò)觸發(fā)脈沖控制，將測(cè)得的數(shù)據(jù)寄存起來(lái)，送顯示譯碼器。鎖存器可以采用一般的8位并行輸入寄存器，為使數(shù)據(jù)穩(wěn)定，最好采用邊沿觸發(fā)方式的器件。

顯示譯碼器與數(shù)碼管：顯示譯碼器的作用是把用BCD碼表示的10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管正常顯示的段信號(hào)，以獲得數(shù)字顯示。

選用顯示譯碼器時(shí)其輸出方式必須與數(shù)碼管匹配。

如圖2所示，全波整流電路，包括反相器UOB和反相器UOC，反相器UOB的輸出端與反相器UOC的輸入端連接，反相器UOB的輸入端與反相器UOC的輸出端串聯(lián)電容C1，反相器UOB的輸入端與反相器UOB的輸入端串聯(lián)滑動(dòng)變阻器R。

反相器UOB和反相器UOC采用斯密特觸發(fā)反相器74HC14。

信號(hào)放大電路包括，運(yùn)放器OPO7，運(yùn)放器OPO7的反相輸入端串聯(lián)電阻R2，運(yùn)放器OPO7的反相輸入端與運(yùn)放器OPO7的輸出端之間串聯(lián)電阻R3，運(yùn)放器OPO7的同相輸入端與電阻R1串聯(lián)后接地，運(yùn)放器OPO7的輸出端與地間串聯(lián)穩(wěn)壓二極管DW，穩(wěn)壓二極管DW的陰極與運(yùn)放器OPO7的輸出端連接。

圖2中，74HC14組成非對(duì)稱多諧振蕩器，產(chǎn)生100Hz標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)100Hz信號(hào)的分頻得到1Hz信號(hào)，采用7位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC4024組成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)脈沖下降沿有效。在74HC4024的Q7、Q6、Q3端通過(guò)與門(mén)加入反饋清零信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為二進(jìn)制數(shù)1100100(十進(jìn)制數(shù)為100)時(shí)，計(jì)數(shù)器異步清零。實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)。為了獲得穩(wěn)定的分頻輸出，清零信號(hào)與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計(jì)數(shù)脈沖為低電平時(shí)保持一段時(shí)間(10mS)為高電平。

電路中采用雙JK觸發(fā)器74HC109中的一個(gè)觸發(fā)器組成T觸發(fā)器，它將分頻輸出脈沖整形為脈寬為1S、周期為2S的方波。從觸發(fā)器Q端輸出的信號(hào)加至控制門(mén)，確保計(jì)數(shù)器只在1S的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。從觸發(fā)器端輸出的信號(hào)作為數(shù)據(jù)寄存器的鎖存信號(hào)。

被測(cè)信號(hào)通過(guò)741組成的運(yùn)算放大器放大20倍后送施密特觸發(fā)器整形，得到能被計(jì)數(shù)器有效識(shí)別的矩形波輸出，通過(guò)由74HC11組成的控制門(mén)送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。為了防止輸入信號(hào)太強(qiáng)損壞集成運(yùn)放，在運(yùn)算放大器的反相輸入端接入1個(gè)保護(hù)二極管。

本數(shù)字頻率計(jì)在具體使用過(guò)程如下：

(1)器件檢測(cè)：

用數(shù)字集成電路檢測(cè)儀對(duì)所要用的IC進(jìn)行檢測(cè)，以確定每個(gè)器件完好。如有興趣，也可對(duì)LED數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè)。

(2)電路連接：

在自制電路板上將IC插座及各種器件焊接好；裝配時(shí)，先焊接IC等小器件，最后固定并焊接變壓器等大器件。電路連接完畢后，先不插IC。

(3)電源測(cè)試：

將與變壓器連接的電源插頭插入220V電源，用萬(wàn)用表檢測(cè)穩(wěn)壓電源的輸出電壓。輸出電壓的正常值應(yīng)為+5V。如果輸出電壓不對(duì)，應(yīng)仔細(xì)檢查相關(guān)電路，消除故障。穩(wěn)壓電源輸出正常后，接著用示波器檢測(cè)產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)間的全波整流電路輸出波形。正常情況應(yīng)觀測(cè)到如圖3a所示波形。

(4)基準(zhǔn)時(shí)間檢測(cè)：

關(guān)閉電源后，插上全部IC。依次用示波器檢測(cè)由U1(74HC4024)與U3A組成的基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)器與由U2A組成的T觸發(fā)器的輸出波形，并與圖4a和圖4b所示波形對(duì)照。如無(wú)輸出波形或波形形狀不對(duì)，則應(yīng)對(duì)U1、U3A,U2A各引腳的電平或信號(hào)波形進(jìn)行檢測(cè)，消除故障。

(5)輸入檢測(cè)信號(hào)：

從被測(cè)信號(hào)輸入端輸入幅值在1V左右頻率為1KHz左右的正弦信號(hào)，如果電路正常，數(shù)碼管可以顯示被測(cè)信號(hào)的頻率。如果數(shù)碼管沒(méi)有顯示，或顯示值明顯偏離輸入信號(hào)頻率，則作進(jìn)一步檢測(cè)。

(6)輸入放大與整形電路檢測(cè)：

用示波器觀測(cè)整形電路74HC14的輸出波形，正常情況下，可以觀測(cè)到與輸入頻率一致、信號(hào)幅值為5V左右的矩形波。如觀測(cè)不到輸出波形，或觀測(cè)到的波形形狀與幅值不對(duì)，則應(yīng)檢測(cè)這一部分電路，消除故障。如該部分電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)控制門(mén)。

(7)控制門(mén)檢測(cè)：

檢測(cè)控制門(mén)U3C(74HC11)輸出信號(hào)波形，正常時(shí)，每間隔1S時(shí)間，可以在熒屏上觀測(cè)到被測(cè)信號(hào)的矩形波。如觀測(cè)不到波形，則應(yīng)檢測(cè)控制門(mén)的兩個(gè)輸入端的信號(hào)是否正常,并通過(guò)進(jìn)一步的檢測(cè)找到故障電路，消除故障。如電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)計(jì)數(shù)器電路。

(8)計(jì)數(shù)器電路的檢測(cè)：

依次檢測(cè)4個(gè)計(jì)數(shù)器74HC4518時(shí)鐘端的輸入波形，正常時(shí)，相鄰計(jì)數(shù)器時(shí)鐘端的波形頻率依次相差10倍。如頻率關(guān)系不一致或波形不正常，則應(yīng)對(duì)計(jì)數(shù)器和反饋門(mén)的各引腳電平與波形進(jìn)行檢測(cè)。正常情況各電平值或波形應(yīng)與電路中給出的狀態(tài)一致。通過(guò)檢測(cè)與分析找出原因，消除故障。如電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)鎖存器電路。

(9)鎖存電路的檢測(cè)：

依次檢測(cè)74HC374鎖存器各引腳的電平與波形。正常情況各電平值應(yīng)與電路中給出的狀態(tài)一致。其中，第11腳的電平每隔1S鐘跳變一次。如不正常，則應(yīng)檢查電路，消除故障。如電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)鎖存器電路。

(10)顯示譯碼電路與數(shù)碼管顯示電路的檢測(cè)：

檢測(cè)顯示譯碼器74HC4511各控制端與電源端引腳的電平，同時(shí)檢測(cè)數(shù)碼管各段對(duì)應(yīng)引腳的電平及公共端的電平。通過(guò)檢測(cè)與分析找出故障。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。