简易数字频率计——电赛题目 B 题

简介：
本项目为电子设计竞赛B题作品，旨在设计并实现一个简易数字频率计。该设备能够准确测量信号的频率，并通过数码管显示结果，适用于基础电信号分析场景。 【简易数字频率计设计概述】 数字频率计是一种用于测量电信号频率的电子设备，它可以精确地确定输入信号的周期，并将其转换为相应的频率值。本项目需要设计一个能够处理不同波形（方波、正弦波、脉冲波）且具有广泛频率范围的频率计。该设备需具备高精度、自校准功能及稳定电源。 **基本要求** 1. **频率测量** - 测量范围：1Hz到1MHz，输入信号为方波或正弦波，幅度0.5V至5V。 - 测量误差：不超过0.1%。 2. **周期测量** - 同样适用于1Hz到1MHz的方波和正弦波，幅度0.5V至5V。 - 测量误差同样要求不超过0.1%。 3. **脉冲宽度测量** - 对脉冲波进行测量，幅度0.5V至5V，脉冲宽度至少为100μs。 - 测量误差：不超过1%。 4. **显示器与指示** - 使用十进制数字显示，刷新时间可在1到10秒内调节。 - 通过不同颜色的LED指示器区分三种测量功能。 5. **自校准功能** - 设备应内置一个频率为1MHz的标准时标信号，用于校准自身精度。 6. **稳压电源设计** - 制作满足任务需求的稳定电源以确保设备工作的稳定性。 **发挥部分** 1. **扩展测量范围** - 扩展频率测量至0.1Hz到10MHz，幅度为0.5V至5V。 - 提高精度，将误差降至不超过0.01%，最大闸门时间限制在10秒内。 2. **占空比测量** - 测量范围：针对脉冲信号的周期从1Hz到1kHz，占空比从10%到90%进行。 - 测量误差：不超过1%。 3. **抗干扰措施** - 在频率为1Hz至1MHz范围内，提出并实施策略以减少测量小信号时外界噪声对设备精度的影响（确保误差≤1%）。 **评分标准** - 设计与总结报告（50分） 包括方案设计、理论分析、电路设计、测试方法、数据分析和结果评估。 - 实际制作完成情况评价（50分） - 发挥部分： - 完成第一项：10分 - 完成第二项：10分 - 完成第三项：20分 - 特色与创新性（10分） 对设备的独特性和创新点进行评估。 **设计要点** - **前端信号处理**： 使用适当的放大器和滤波器来适应不同幅度和频率的输入，确保信号质量。 - **计数器**： 利用高速、高精度的计数芯片捕捉并计算输入信号周期以确定其频率。 - **时基电路设计**： 设计准确稳定的参考时间基准用于测量。 - **模数转换（AD）** 将模拟信号转化为数字形式，方便后续处理。 - **微处理器控制**： 使用微控制器进行数据处理与显示LED指示的控制操作。 - **显示器驱动电路设计**： 设计合适的驱动电路以支持数字显示屏及时更新并能根据功能切换不同颜色的LED指示灯。 - **抗干扰措施实施** 包括噪声抑制、屏蔽及滤波等技术，减少外部环境对测量精度的影响。 通过以上的设计和实现步骤，可以创建一个高效且精确的功能丰富的简易数字频率计，并满足比赛的各项要求以及展示出其创新性和实用性。