简单高精度的数显频率计电路设计

这款电路简单、精度高、数字显示的自动计数型频率计， 可自动进行频率测量。若输入的被测频率信号是摩托车、人力或电动自行车、健身跑步计、运动传送带等的速度信号，则本电路还可作为测速使用。该电路简洁、成 本低廉、调试简便、一装即成，较适合业余电子爱好者制作和使用。该电路原理如下图所示。其电路由精密秒信号源、脉冲分配控制器、计数及显示译码驱动器等组 成。

1．精密秒信号源电路
以石英钟集成电路IC1为核心组成。其中，Rl、VD1、VD2组成供电电路(R1为降压电阻，利用VD1、VD2正向串联压降为IC1、提供1.5V左右的工作电压）。XT选用谐振频率为32768Hz的石英晶体；C1、C2(30pF_200pF)可微调振荡频率．以校正石英晶体(XT)在生产过程中所产生的产品误差。振荡信号经内部分频变换和整形处理后．由③、⑤脚输出正、负交替出现的脉冲信号，此脉冲宽度为31.25ma，周期为2s(见下图)。IC2采用二输入端四与非门集成电路CD4093B．由于与j#门含有施密特触发器，所以对脉冲具有整形作用。

将IC2-1、IC2-2接成反相器，输入端分别接IC1③、⑤脚，其输出端连在一起后接IC3（14）脚。从下图所示波形图可以看出：当IC1③脚输出负脉冲，⑤脚输出正脉冲时，IC2-1③脚输出正脉冲（此时IC2-2④脚输出低电平）；当IC1③脚输出正脉冲，⑤脚输出负脉冲时，IC2-2④脚输出正脉冲（此时IC2-1③脚输出低电平）。IC1③、⑤脚不断交替出现负脉冲，IC3（14）便获得一系列宽度为31.25ms、周期为Is，幅度为11.5V（接近12V电源电压）左右的正脉冲触发信号。这种秒信号的准确度等同于石英晶体谐振频率的准确度，是一种高精准度的秒信号（常温下可达10（-6）量级）．为本频率计提供高精准测量保证。由于各种石英钟集成电路输出的步进电机驱动信号几乎都是相同的，成任何一种石英钟集成电路均可替代5C5544作秒信号源产生电路。

2．计数殛显示译码电路
由IC4、IC5及共阴极LED数码管SM1（个 位）、SM2（十位）等组成。IC4、IC5的型号为CD40110B，它是一个集计数、锁存、显示译码、驱动为一体的集成电路（CD40110B是一种 双时钟、加/减可逆计数器，CPU、CPD为加、减时钟输入端，C0、BO为进位（加）、借位（减）输出端（本文只使用其加法功能），IC4的CPU作计 数输入端，十进制进位输出端co用于多位级联，触发IC5的CPU端（若欲采用更多的位显示，可仿此级联）。CR为复位控制端(IC4、IC5的CR连在 一起)，受IC3控制；当CR加高电平时计数器清零，即SM1、SM2均显示“0”；当CR加低电平时可正常计数。

3．脉冲分配控制电路
由IC3及相关外围元件组成。IC3使用八进制计数器/译码输出脉冲分配器(CD4022B)，它有CP（正脉冲触发）和INH(负脉冲触发)两个时钟输入端，本文采用正时钟脉冲，所以将INH端接地。接通电源后．IC1 便起振工作。IC3的上电自动复位电路R2、C3为其CR端提供一个由高变低的复位脉冲，使其输出端YO为高电平，其余输出端Y1～Y3均为低电平。与此 同时经隔离管VD3使IC4、IC5清零，作好频率测量准备。从下图可以看出：当IC3的CP端加第1个时钟脉冲时，Y1输出一个宽Is的正脉冲，将 IC2-3、IC2-4组成的“与”门打开，被测频率信号送到IC4的CPU端进行计数．SM1、SM2曼示信号频率；ls钟后，IC3的CP端加第2个 时钟脉冲时．Y2输出高电平，Y1跳变为低电平，“与”门闸门关闭，IC4、IC5停止计数，SM1、SM2保持显示；又过Is钟，IC3的CP端加第3 个时钟脉冲时，Y2变为低电平．Y3变为低电平（因Y3与CR相连，并经VD3与IC4、IC5的CR相连，所以Yl、Y2、Y3均变低电平），YO为高 电平，同时SM1、SM2被清零，整个电路恢复到初始状态，这样就完成了一次计数、显示过程。

而后，随着IC3时钟脉冲的输入，又开始新一轮计数、显示，并不断循环下去。

综上所述，频率计的检测周期为3s:即计数Is，保持Is．清零Is。若将Y3断开，Y4(IC3⑩脚)与CR相一连，则可使显示保持时间变一为2s，一个工作周期为4s。