一、設計思路

該頻率計的測頻范圍0Hz～999Hz，測量的電壓范圍為0～7mV，本電路結構簡單，成本低廉，對于提高動手能力加強對理論知識的靈活運用具有很大的幫助。該電路大致可分為模擬和數字兩個部分：

模擬部分包括信號放大電路、信號整形電路；數字部分包括計數電路、顯示電路、時基信號發生電路與計數器與鎖存器控制電路等，基本框如下圖所示。
該電路的整體思路就是將交變的模擬信號轉換為數字信號，然后實現頻率的計算。當在該電路的輸入端輸入微小變化的模擬信號時。經過第一部分的放大電路放大后。再通過由比較器組成的整形電路進行整形。此時該部分輸出的信號就變成了規則的數字脈沖信號，最后通過數字電路來實現計數功能。整形過后數字信號就可以通過計數器等數字電路來處理。計數器與顯示電路相連。即可顯示所測的頻率。其中時基信號發生電路的作用是產生一秒鐘脈寬的時基信號，來控制計數器實現一秒鐘的計數，同時時基信號還控制鎖存電路，當計數結束后及時鎖存數據以實現穩定的顯示。

二、電路原理

系統電路如下圖所示。

(1)放大電路：放大電路部分主要由一塊LM324集成運放及外圍元件組成。本放大電路采用兩級放大，第一級信號的增益為20dB，第二級的信號增益為40dB，兩級的放大倍數為1000倍，其頻率的帶寬為0～5kHz。采用多級放大可以提高的放大電路的通頻帶，如果被測的信號頻率較高?？梢圆捎枚嗉壏糯髞硖?a href="http://m.1cnz.cn/tags/高通/" target="_blank">高通頻帶，根據實際情況而定，由于本電路的測頻范圍低，對通頻帶不做太多的要求。圖2中，A端為被測信號的輸入端。B端為放大電路的輸出端，接整形電路的輸入。
(2)整形電路：整形電路的主要作用是將第一部分放大的交變信號整形為數字信號(即幅度為5V的方波信號)，其電路主要由比較器組成，該電路中我們選用LM393比較器，B端為整形電路輸入端，C為整形電路的輸出端接E端。
(3)計數電路：計數電路部分我們選用3片十進制加法計數器74LS160的級聯來實現0-999Hz的頻率顯示，74LS160為可預置的十進制同步計數器，利用其級聯，可以構成任意進制的計數器。
74LS160(a)的2腳為脈沖信號的輸入端，1腳清零端。74LS160(a)的CO進位端接74LSl60(b)的CLK脈；中輸入端，74LS160(b)的進位端接74LS160(c)的CLK脈沖輸入端，三塊計數器的PE、TE及LD端接電源．使計數器工作在計數的狀態，CLR端接時基電路，由時基電路來控制計數與清零。
(4)顯示電路：顯示電路部分主要由二塊74LS273鎖存器和12個紅色發光二極管組成，74LS273是8位數據／地址鎖存器。他是一種帶清除功能的8D觸發器，主要實現對計數電路的輸出信號進行鎖存，由于計數器的頻率較快。采用的是動態顯示，我們為了顯示的穩定，便于觀察，所以在計數器的輸出端進行鎖存。該鎖存器的鎖存信號由時基電路來提供，且當1腳為高電平時，11(CLK)腳是鎖存控制端，并且是上升沿觸發鎖存，當11腳有一個上升沿，立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的數據，并且立即呈現在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。74LS273的CLR端接高電平，使其工作在不清零狀態。
(5)時基信號產生電路：該電路的主要作用是產生O．5Hz的時基信號(即周期為2秒，脈寬為1秒的閘門信號)為鎖存器提供鎖存信號和為計數電路提供計數閘門信號，實現頻率計數與顯示。時基信號產生電路由一個頻率為3.2768MHz的晶振和一塊CD4060分頻器以及外圍元件夠成。CD4060(IC)是一種帶有振蕩器的14級分頻器電路。用作振蕩器時需外接R、C元件或石英晶體和電容器。內部包含兩個非門和14級2分頻電路，它所產生的信號頻率為32768Hz，經14級兩二分頻后，得到一個2Hz的脈沖信號。下圖H端為2Hz信號的輸出端。

(6)計數器與鎖存器控制電路該部分電路主要是控制計數電路的清零、計數與鎖存電路的鎖存顯示。該電路的核心器件是一塊D觸發器74L．S74與一塊與非門74LS00組成。H為2Hz方波信號(即周期為0.5s，時基電路產生)的輸入端I、J為控制信號的輸出端，分別接計數器的清零端與鎖存電路的CLK時鐘端，H、I、J端的信號時序如下圖所示。

基準信號經過D觸發器分頻后便獲得1Q和2Q的方波信號，經由兩個與非即可得到l端和J端的方波信號。當l端的信號在高電平時計數器工作在計數狀態，低電平時對計數器清零。當l端的信號處于下降沿的時候，此時J端的信號處于上升沿。
該上升沿信號使鎖存器開始工作，直到下一個上升沿的到來．這樣便實現輸入信號的計數與鎖存。
(7)電源電路：該電路的整體供電需要雙5V，因此我們可以設計一個簡單的雙電源供電電路。電路原理圖如下圖所示。

三、心得體會

電路簡單易懂，而且元件易選易采。該電路主要涉及到數字電子技術與模擬電子技術兩本書中放大器以及計數器等許多專業知識，通過本電路的設計與搭建，能夠在提高動手能力的同時，也能夠將書本所學的知識真正的應用到實踐的過程中，達到理論與實踐相結合的效果。感興趣的讀者不防親手實踐一番。