数字集成芯片构成的频率计数器设计

摘要：频率计数器是一种用数字显示的频率测量仪表，它不仅可以潮量正弦信号、三角波信号、方波信号和尖脉冲信号的频率，而且还能对其他多种非电量信号的频率进行测量。系统采用555定时器组成的多谐振荡器作为时基产生电路，产生频率为1 kHz的控制信号，而被测信号经过一个放大整形电路，将其变化成满足系统要求的计数脉冲信号，然后用频率计数器测量单位时间内变化次数，即被测信号的频率。
关键词：频率测量；555定时器；LED显示；频率计数器

频率计数器是一种用数字显示的频率测量仪表，它不仅可以测量正弦信号、三角波信号、方波信号和尖脉冲信号的频率，而且还能对其他多种非电量信号的频率进行测量，例如机械振动次数，物体转动速度，明暗变化的闪光次数，单位时间里经过传送带的产品数量等，这
些物理量的变化情况可以通过相应的传感器先转变成周期变化的电量信号，然后用频率计数器测量单位时间内变化次数，利用8421码编码的十进制计数器进行计数，计数的结果由译码显示电路显示出来。

1 频率计数器整体方案设计
所谓频率就是信号在单位时间内所产生的脉冲个数，其数学表达式为f=N／T，其中f为被测信号的频率；N为T时间内所累计的脉冲个数；T为计数时间。计数器单位时间内的计数结果，即为被测信号的频率。本系统就是按照频率的这一定义来实现其测量的，其系统原理框图如图1所示。

本系统由输入电路、逻辑控制电路、计数显示电路、时基产生电路4大部分构成，其工作原理为：被测频率信号经过放大、整形之后，将其变换为频率与之相等的计数脉冲信号，作为闸门的一路输入信号，而时基产生电路产生方波信号，送给逻辑控制电路，产生控制闸门开启和关闭的门控信号，作为闸门的另一路输入信号。门控信号为高电平时，闸门开启，计数脉冲信号通过闸门进入十进制计数器进行计数；门控信号为低电平时，闸门关闭，十进制计数器停止计数，计数的结果通过译码显示电路显示出来。本系统可实现10～9 999 Hz信号的频率测量，还可通过调节555定时电路的输出频率改变测量精度。