数字频率计的基本原理
测量频率的方法有很多，按照其工作原理分为无源测量法、比较法、示波器法和计数法等。计数法在实质上属于比较法，其中最常用的方法是电子计数器法。电子计数器是一种最常见、最基本的数字化测量仪器。数字计数式频率计能直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。由于数字电路的飞速发展和集成电路的普及，计数器的应用十分广泛。利用电子计数器测量频率具有精度高，显示醒目直观，测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等一系列突出优点，所以该方法是目前最好的。
简单的数字频率计原理图
4.2.3简易数字频率计电路设计
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
一、设计目的
1.了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理；
2.熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。
二、设计任务与要求
要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为：
1.测量范围：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s；
10 HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s；
100 HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms；
1 KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms；
2.显示方式：四位十进制数
3. 当被测信号的频率超出测量范围时,报警.
三、数字频率计基本原理及电路设计
所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为 fx=N/T 。因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成，总体结构如图4-2-6：
图4-2-6数字频率计原理图
从原理图可知，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。
1.放大整形电路
放大整形电路可以采用晶体管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00组成放大器将输入频率为fx的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。
2.时基电路
时基电路的作用是产生标准的时间信号，可以由555组成的振荡器产生，若时间精度要求较高时，可采用晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两部分。
（1）555多谐振荡电路产生时基脉冲
采用555产生1000HZ振荡脉冲的参考电路如图4-2-7所示。电阻参数可以由振荡频率计算公式f=1.43/((R1+2R2)*C)求得。
（2）分频电路
由于本设计中需要1s、0.1s、10ms、1ms四个闸门时间，555振荡器产生1000HZ，周期为1ms的脉冲信号，需经分频才能得到其他三个周期的闸门信号，可采用74LS90分别经过一级、二级、三级10分频得到。
图4-2-7 555多谐振荡电路
3. 逻辑控制电路
在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。触发脉冲从B端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端Q可获得一正脉冲, Q非端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时，计数器清“ 0 ”。参考电路如图4-2-8
图4-2-8数字频率计逻辑控制电路
4.锁存器
锁存器的作用是将计数器在闸门时间结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此时计数器的值．闸门时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ，将此时计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能．当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端。正脉冲结束后，无论D为何值，输出端Q的状态仍保持原来的状态Qn 不变．所以在计数期间内，计数器的输出不会送到译码显示器．
5.报警电路
本设计要求用4位数字显示，最高显示为9999。超过9999就要求报警，即当千位达到9（即1001）时，如果百位上再来一个时钟脉冲（即进位脉冲），就可以利用此来控制蜂鸣器报警。电路如图4-2-9：
图4-2-9 数字频率计报警电路
四、调试要点
1.通电准备
打开电源之前，先按照系统原理图检查制作好的电路板的通断情况，并取下电路板上的集成块，然后接通电源，用万用表检查板上的各点电源电压值，之后再关掉电源，插上集成块。
2.单元电路检测
接通电源后，用双踪示波器 ( 输人耦合方式置 DC 档 ) 观察时基电路的输出波形，看其是否满足设计要求，若不符合，则调整R1和R2。然后改变示波器的扫描速率旋钮，观察 74LSl23 的第13 脚和第10 脚的波形是否为锁存脉冲Ⅳ和清零脉冲 V 的波形。
将 4 片计数器 74LS90 的第 2 脚全部接低电平，锁存器 74LS273 的第 11 脚都接时钟脉冲，在个位计数器的第 14 脚加入计数脉冲，检查 4 位锁存、译码、显示器的工作是否正常。
3.系统连调
在放大电路输入端加入Vpp=1v ，f=1kHz 的正弦信号，用示波器观察放大电路和整形电路的输出波形，应为与被测信号同频率的脉冲波，显示器上的读数应为1000Hz 。
五、总结报告
1.总结数字频率计设计、安装与调试过程。
2.分析安装与调试中发现的问题及故障排除的方法。
3.分析减小测量误差的方法。满意请采纳。
数字频率计的研究现状和主要研究内容及方法
在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的，可达10—10E-13数量级。因此，在生产过程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精确度。
由于大规模和超大规模数字集成电路技术、数据通信技术与单片机技术的结合，数字频率计发展进入了智能化和微型化的新阶段。其功能进一步扩大，除了测量频率、频率比、周期、时间、相位、相位差等基本功能外，还具有自捡、自校、自诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储和数据通信等功能。此外，还能测量电压、电流、阻抗、功率和波形等。
国际上数字频率计的分类很多。按功能分类，因计数式频率计的测量功能很多，用途很广。所以根据仪器具有的功能，电子计数器有通用和专用之分。 (1)通用型计数器：是一种具有多种测量功能、多种用途的万能计数器。它可测量频率、周期、多周期平均值、时间间隔、累加计数、计时等；若配上相应插件，就可测相位、电压、电流、功率、电阻等电量；配上适当的传感器，还可进行长度、重量、压力、温度、速度等非电量的测量。 (2)专用计数器：指专门用来测量某种单一功能的计数器。如频率计数器，只能专门用来测量高频和微波频率；时间计数器，是以测量时间为基础的计数器，其测时分辨力和准确度很高，可达ns数量级；特种计数器，它具有特种功能，如可逆计数器、予置计数器、差值计数器、倒数计数器等，用于工业和白控技术等方面。数字频率计按频段分类 (1)低速计数器：最高计数频率＜10MHz； (2)中速计数器：最高计数频率10—100MHz； (3)高速计数器：最高计数频率＞100MHz； (4)微波频率计数器：测频范围1—80GHz或更高。
国际国内通用数字频率计的主要技术参数：1．频率测量范围 电子计数器的测频范围，低端大部分从10Hz开始；高端则以不同型号的频率计而异。因此高端频率是确定低、中、高速计数器的依据。如果装配相应型号的变频器，各种类型的数字频率计的测量上限频率，可扩展十倍甚至几十倍。2．周期测量范围 数字频率计最大的测量周期，一般为10s，可测周期的最小时间，依不同类型的频率计而定。对于低速通用计数器最小时间为1ys；对中速通用计数器可小到0．1ys(或10捍s)。3．晶体振荡器的频率稳定度 晶体振荡器的频率稳定度，是决定频率计测量误差的一个重要指标。可用频率准确度、日波动、时基稳定度、秒级频率稳定度等指标，来描述晶体振荡器的性能。对于时基稳定度来说，按要求低速通用计数器应达到1×10—’／日；中速通用计数器应达到1×10—8／日；高速通用计数器应达到1×10—9／日。4．输入灵敏度 输入灵敏度是指在侧频范围内能保证正常工作的最小输入电压。目前通用计数器一般都设计二个输入通道，即d通道和月通道。对于4通道来说，灵敏度大多为50mV。灵敏度高的数字频率计可达30mV、20mV。5．输入阻抗 输入阻抗由输入电阻和输入电容两部分组成。输入阻抗可分为高阻(1M赡／／25PF、500K鲍／／30PF)和低阻(50鲍)。一般说来，低速通用计数器应设计成高阻输入；中速通用计数器，测频范围最高端低于100MHz，仍设计为高阻输入；对于高速通用计数器，测频＞100MHz， 设计成低阻 (50Q) 输入， 测频＜100MHz， 设计成高阻(500K魔／／30PF)输入。
简易数字频率计文献综述
文献综述是在对文献进行阅读、选择、比较、分类、分析和综合的基础上，研究者用自己的语言对某一问题的研究状况进行综合叙述的情报研究成果。文献的搜集、整理、分析都为文献综述的撰写奠定了基础。
文献综述格式一般包括：
文献综述的引言：
包括撰写文献综述的原因、意义、文献的范围、正文的标题及基本内容提要；
文献综述的正文：
是文献综述的主要内容，包括某一课题研究的历史 (寻求研究问题的发展历程)、现状、基本内容 (寻求认识的进步)， 研究方法的分析(寻求研究方法的借鉴)，已解决的问题和尚存的问题，重点、详尽地阐述对当前的影响及发展趋势，这样不但可以使研究者确定研究方向，而且便于他人了解该课题研究的起点和切入点，是在他人研究的基础上有所创新；
文献综述的结论：
文献研究的结论，概括指出自己对该课题的研究意见，存在的不同意见和有待解决的问题等；
文献综述的附录：
列出参考文献，说明文献综述所依据的资料，增加综述的可信度，便于读者进一步检索。
一、文献综述不应是对已有文献的重复、罗列和一般性介绍，而应是对以往研究的优点、不足和贡献的批判性分析与评论。因此，文献综述应包括综合提炼和分析评论双重含义。
文献综述范文1：“问题——探索——交流”小学数学教学模式的研究
... ...我们在网上浏览了数百种教学模式，下载了二百余篇有关教学模式的文章，研读了五十余篇。概括起来，我国的课堂教学模式可分三类：
(1) 传统教学模式——“教师中心论”。这类教学模式的主要理论根据是行为主义学习理论，是我国长期以来学校教学的主流模式。它的优点是... ...，它的缺陷是... ...
(2) 现代教学模式——“学生中心论”。这类教学模式的主要理论依据是建构主义学习理论，主张从教学思想、教学设计、教学方法以及教学管理等方面均以学生为中心，20世纪 90年代以来，随着信息技术在教学中的应用，得到迅速发展。它的优点是... ...，它的缺陷是... ...
(3) 优势互补教学模式——“主导——主体论”。这类教学模式是以教师为主导，以学生为主体，兼取行为主义和建构主义学习理论之长并弃其之短，是对“教师中心论”和“学生中心论”的扬弃。“主导——主体论”教学模式体现了辩证唯物主义认识论，但在教学实践中还没有行之有效的可以操作的教学方法和模式。
以教师为中心的传统小学数学教学模式可表述为“复习导入——传授新知——总结归纳——巩固练习——布置作业”。这种教学模式无疑束缚了学生学习主体作用的发挥。当今较为先进的小学数学教学模式可表述为“创设情境，提出问题——讨论问题，提出方案——交流方案，解决问题——模拟练习，运用问题——归纳总结，完善认识”。这种教学模式力求重视教师的主导作用和学生的主体作用，为广大教师所接受，并在教学实践中加以运用。但这种教学模式将学生的学习局限于课堂，学习方式是为数学而数学，没有把数学和生活结合起来，没有把学生学习数学置于广阔的生活时空中去，学生多角度多途径运用数学知识解决问题的能力受到限制，尤其是学生运用数学知识创造性地解决生活中的数学问题的能力发展受到限制，不利于培养学生的创新精神和实践能力。为此，我们提出“‘问题——探索——交流 ’小学数学教学模式研究”课题。
文献综述范文1中，研究者对有关研究领域的情况有一个全面、系统的认识和了解，对相关文献作了批判性的分析与评论。对于正在从事某一项课题的研究者来说，查阅文献资料有助于他们从整体上把握自己研究领域的发展历史与现状、已取得的主要研究成果、存在争议的地方、研究的最新方向和趋势、被研究者忽视的领域、对进一步研究工作的建议等。
文献综述范文2： 农村中学学生自学方法研究
1.国外的研究现状
国外的自学方法很多。美国心理学家斯金纳提出程序学习法... ...，程序学习使学习变得相对容易，有利于学生自学。美国心理学家桑代克所创设的试误学习法... ...，它主要解决学习中的问题。还有超级学习法，查、问、读、记、复习法、暗示法等。
2.国内的研究状况
我国古代就非常重视自学方法的研究，有“温故而知新”，“学而时习之”... ...，我国现代教育家叶圣陶先生主张培养学生的自学能力... ...，中国科学院心理研究所卢仲衡同志首先提出“自学辅导教学法”... ...,这种方法的主要优点在于... ...,魏书生的语文教学主张通过提高学生学习的自觉性来提高学习效率... ...
以上国内外的研究经验为我们的课题研究提供了宝贵的经验。
从文献综述范文2看，该课题综述列举了国内外有代表性的专家、学者关于自学方法方面的论述和做法，并对部分内容的优点进行了概述。在选好了大的研究方向后，在确定具体的研究课题之前，通过查阅大量文献资料，了解有关研究情况，有助于研究者通过比较、分析，根据研究的可行性、研究者的兴趣和能力等方面限定研究内容，确定课题的研究范围，更好地驾驭和把握课题。但是，文献综述对每位专家、学者所持理论和做法的优点与不足所进行的批判性分析与评论不够，特别是缺少对国内外研究现状的综合提炼与分析。
二、文献综述要文字简洁，尽量避免大量引用原文，要用自己的语言把作者的观点说清楚，从原始文献中得出一般性结论。
文献综述的目的是通过深入分析过去和现在的研究成果，指出目前的研究状态、应该进一步解决的问题和未来的发展方向，并依据有关科学理论、结合具体的研究条件和实际需要，对各种研究成果进行评论，提出自己的观点、意见和建议。应当指出的是，文献综述不是对以往研究成果的简单介绍与罗列，而是经过作者精心阅读后，系统总结某一研究领域在某一阶段的进展情况，并结合本国本地区的具体情况和实际需要提出自己见解的一种科研工作。
三、文献综述不是资料库，要紧紧围绕课题研究的“问题”，确保所述的已有研究成果与本课题研究直接相关，其内容是围绕课题紧密组织在一起，既能系统全面地反映研究对象的历史、现状和趋势，又能反映研究内容的各个方面。
文献综述范文3：农村中小学心理健康教育途径与方法的实验研究
本课题国内外研究现状述评：... ...1998年国际心理卫生协会强调“健康的定义... ...”
心理健康运动的发起人是美国的C.比尔斯。... ...马斯洛的人本主义强调“自我实现”；费勒姆提出了“新人型理论”；奥尔特提出了“成熟者的理论”... ...
美国是最早开设心理辅导的国家，... ...将“心理辅导”定为学校教育的一部分... ...，前苏联教育部1984年颁布“苏联普通学校心理辅导条例”；日本也积极从美国引进心理辅导... ...
我国心理健康教育起步较晚，20世纪80年代在个别地区、个别学校起步了... ...，中小学真正起步是在90年代初到90年代中期。中国青少年研究中心、中国青少年发展基金会在全国进行大规模的调查，并于1997年 6 月 7 日公布了结果，引起了国人特别是教育界的震动... ...
1988年中共中央发布了“关于改革和加强中小学德育工作的通知”。1989年12月20日联合国大会通过了《儿童权益公约》，... ... 1993年全国教育工作会议明确提出“通过多种方式对不同年龄层次的学生进行心理健康教育指导... ...”1997年10月国家教委关于《积极推进中小学实施素质教育的若干意见》的通知中再一次强调了对中小学生进行“心理健康教育”。应该说自20世纪90年代初期到中期，上海中小学的心理健康教育走在了全国前列，1994年上海教委出台了关于在中小学开展心理健康教育的有关文件，并出版了有关教材。但他们把绝大部分精力放在了城市学生身上。与此同时北京市西城区成了“心育中心”丁榕老师一马当先做了许多工作，但仍是把精力放在了城市学生身上。农村学生与城市学生在生活、学习等条件上都存在着较大差异，在心理健康水平上也存在着较大不同，但至今没有人提出农村中小学心理教育的途径与方法的成型经验。因此农村中小学心理教育的途径与方法是值得研究的问题。
从文献综述范文3中可以看出，课题组成员翻阅了大量资料。但是，就“心理健康教育途径和方法”的综述不多；农村学生与城市学生心理健康差异的分析也不多。“农村”的特点不清，“方法途径”不知道新不新。这样会给后面的研究方向和设计带来麻烦。
四、文献综述的综述要全面、准确、客观，用于评论的观点、论据最好来自一次文献，尽量避免使用别人对原始文献的解释或综述。
请大家告诉我数字频率计有哪些广泛用途和发展前景？
楼主考虑问题很周到。
频率测试是电子学中最基本的测量之一。其基本原理就是用闸门计数的方式测量脉冲个数。
但有几个问题你考虑不周，或未理解（或知识面不够？）：
1、频率计通常是边沿触发，而不是过零触发
2、用10s闸门获取0.1Hz分辨率的频率测试技术是存在的，早期很多产品就是如此，其闸门时间可以在1ms-10s多个档位中选择。
3、现代频率测量（或者说是智能频率计）早已突破上述方式，通常对1Hz以上的测量仍用传统方式，而对1Hz以下的测量用计时方式反算频率。
4、另外，还有游标测量等多种方式
如果想了解得详细一些，找几本书看看吧，学问深着呢。
智能频率计可测的频率范围非常宽，从0.00001Hz到若干GHz都能测量而且保证分辨率和精度
