一种具有双模式无线传输功能的数字频率计的制作方法

本实用新型涉及一种频率计，尤其是涉及一种具有双模式无线传输功能的数字频率计。

背景技术：

电子技术领域中，频率是电信号的重要参数，是指电子器件单位时间内完成周期性变化的次数。频率计就是用来测量被测的信号。测量信号频率在工程中有重要的意义。目前市场上生产的频率计的种类很多，但是都存在着一些局限性，例如价格昂贵、体积偏大，测量模式单一以及测量精度不高等问题，而在某些场合要求频率计的体积尽量小而且经济实用，尤其是在教学实验中实用的大多是示波器进行频率测量，体积笨拙又昂贵，对于一些简单的频率测量教学来说，成本太大。随着互联网技术的发展，无线通信成为一种潮流，如何用小型便携式的频率计将测量到的频率信息传输到手机，电脑等终端设备，也是本发明的关注的焦点。

本发明旨在设计一种人机交互型，小巧便捷型的具有无线传输频率计。该频率计具有俩种测频模式供用户选择。用户既可以测量外部频率模式，又可以用自身所带方波发生电路进行频率测量模式，且测量的频率大小用户自行调节。使用范围从工作测频到户外测频，乃至教学实验。分频整形模块使得测量结果误差减少，精度提高。所测频率还可通过无线传播模块传输到手机电脑等终端设备上，实现数据的大量保存分析功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有双模式无线传输功能的数字频率计，该频率计具有俩种测频模式，既可以解决实验室仪器操作复杂，用其自身固有的方波产生又可以随身携带用来测量也可以通过外部测频信号进行测频，分频整形电路使得分频更加精细，测频误差更小，fpga等精度测频进一步提高测量精度，还用无线通信模块解决了数据手动记录，大量保存复杂的问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有双模式无线传输功能的数字频率计，该数字频率计包括开关选择电路、外部被测信号、ne555方波发生电路、放大电路、整形电路、fpga控制电路、显示电路和无线通信模块，所述开关选择电路可经过信号传输路径一或信号传输路径二与所述fpga控制电路连接并测频后通过单片机与用于显示测量结果的所述显示电路和用于数据无线传输的无线通信模块相连接；

所述信号传输路径一包括依次连接的所述外部被测信号、所述放大电路和所述整形电路，所述信号传输路径一通过所述外部被测信号和所述整形电路分别与所述开关选择电路和所述fpga控制电路对应连接；

所述信号传输路径二包括依次连接的所述ne555方波发生电路和所述放大电路，所述信号传输路径二通过所述ne555方波发生电路和所述放大电路分别与所述开关选择电路和所述fpga控制电路对应连接。

进一步地，所述的ne555方波发生电路包括ne555芯片，所述ne555芯片的thr和cvolt引脚分别经电容后接地，其gnd引脚直接接地，其vcc引脚和r引脚均与电源相连接，其trig引脚和q引脚分别与滑动变阻器的两端相连接。

进一步地，所述单片机的型号为at89c52r。

进一步地，所述显示电路由6位数码管组成。

进一步地，所述无线通信模块采用由nrf2401单片机射频收发芯片组成的射频模块。

进一步地，所述fpga控制电路包括控制芯片，所述控制芯片采用的型号为ep4ce10f17c8n。

进一步地，所述放大电路采用9013系列三极管。

进一步地，所述开关选择电路包括单开双控开关，所述单开双控开关的1号引脚和3号引脚分别与所述外部被测信号和所述ne555方波发生电路中的ne555芯片的q引脚相连接。

进一步地，所述整形电路包括三频段部分各自对应的整形电路，所述三频段包括5ns频段、40ns频段和100ns频段，所述5ns频段对应的整形电路由比较器lm311组成，所述40ns频段对应的整形电路由比较器max908组成，所述100ns频段对应的整形电路由比较器max9010组成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)实现多种测频模式。为了解决在户外或者小型教学场景中的频率测量工作，本发明通过开关选择电路，实现俩种测频模式。即外部测频和内部测频俩种。第一种模式是：当选择外界测量功能时，外部信号进入频率计，经过放大电路放大，分频整形电路整形，再进入fpga测频模块等。该模式既适合任何外部测量场景，且通过分频整形，减少测频时产生的误差。第二种模式是：自测模式。通过自带的ne555方波发生电路产生方波信号，并且产生频率大小可以由用户自主调节。实现人机交互。产生的信号通过放大电路放大，最后送入fpga模块测频等，该功能适合于小型教学场景的运用等。

(2)误差小。采用分频整形，提高测量精度，减少测量误差。分频电路采用比较器lm311进行低频整形；比较器max908进行中频整形；比较器max9010进行高频整形；通过将测量的外界信号进行分频整形，能过减少测频产生的误差。

(3)存储容量大。无线通信模块用于传输测频数据到电脑，手机等终端设备上，便于进一步分析，大量保存等。减少手动记录的工作量和带来的误差，适合大数据存储，分析等。

(4)运行速度块。采用fpga与单片机结合的频率计，实现更好更快的测频功能，而且单片机atc89c52r提供对fpga测频数据的处理功能和实现便捷的人机交互功能。

附图说明

为了进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。并且，附图中示出的各个部分的相对位置和大小是示例性的，而不应当被理解成各个部分之间唯一确定的位置或尺寸关系。

图1为本实用新型的整体电路原理框图；

图2为本实用新型实施例中的由开关选择电路、外部检测信号、ne555方波发生电路和放大电路组成的局部电路图；

图3为本实用新型实施例中的整形电路图，其中图3(a)为低频部分整形电路图，图3(b)为中频部分整形电路图，图3(c)为高频部分整形电路图；

图4为本实用新型实施例中的无线传输模块原理框图；

图中，1为开关选择电路；2为外部被测信号；3为ne555方波发生电路；4为放大电路；5为整形电路；6为fpga控制电路；7为显示电路；8为无线通信模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示为本实用新型技术方案对应实施例的整体电路原理框图，包括开关选择电路1、外部被测信号2、ne555方波发生电路3、放大电路4、整形电路5、fpga控制电路6、显示电路7和无线通信模块8，开关选择电路1选择外部测量信号时，测量信号与放大电路4的输入端相连接，放大后的信号从放大电路4输出端进入整形电路5进行分频整形，整形后的方波信号从整形电路5的输出端进入fpga控制电路6进行等精度测频，测频后的频率信息通过单片机atc89c52r进行数据处理和人机交互功能，并通过单片机与显示电路7显示测量结果，与无线通信模块8进行无线传输等。其中fpga控制电路6采用等精度测量方法测频，整形电路5采用分频测量，内部测量中信号由ne555方波发生电路3产生。

ne555方波发生电路3与放大电路4，整形电路5、fpga控制电路6、显示电路7、无线通信模块8都是独立模块，互相不存在干扰。

如图2所示：开关选择电路1具体选择为单开双控开关，其2号引脚口与放大电路4的输入端相连接，其3号引脚口与ne555方波发生电路3中的ne555芯片的q引脚相连接的相连接，其1号引脚口用于测量外部信号。

图2中的ne555方波发生电路3是由ne555芯片组成的，它的gnd端接地，vcc端和r端接电源，thr和cvolt端口分别接电容，并且并联接地，trig端和thr并联连接滑动10k滑动变阻器，并且滑动变阻器另一端与单开双控开关的3号引脚口连接。

如图2所示：放大电路4的发射极用于连接fpga模块和方波发生电路的第二极，与ne555方波发生电路3相连接的放大电路由9013三极管组成。

放大后的信号通过选择器分为低频，中频和高频信号再进入相应的整形电路进行整形。

如图3(a)、图3(b)和图3(c)所示：低频整形电路中以比较器lm311为主，待放大的信号电压通过电阻r1通过并联的两个二极管d1与d2，从比较器lm311的3端进入，从7端经过电阻r2输出，比较器的2口与6口相连接，并且与两个二极管相并联；中频整形电路中，外部测量正弦波信号经过放大后的电压从max908比较器的3口进入，经过7口输出，max908的2口连接一个电阻r3并接地，r3与2口相连接一端与r1并连，r1输出端与比较器max908的输出端相连接；高频整形电路中，放大后的电压从比较器max9010的2口进入，从其7口整形输出，其中，电压输入接口与电阻r1相连接，电阻r2和r4串联，r3与r5串联，然后两组串联电路互相并联，与比较器max9010的3口与4口相连接。

fpga控制电路采用等精度测量方法进行测频，其原理是：由待测信号fx和预置门gate_p来控制精确门即同步门gate。预置门内的第一个fx的上升沿到来时精确门gate开启，在预置门结束后的第一个fx的上升沿时刻，gate关闭，在精确门内，分别对待测信号fx和高频标准脉冲fo计数值分别为na和nb，被测频率则为

如图4所示：fpga测频后的信息经过atc89c52r核处理后，通过射频模块nrf2401无线传输到终端设备上，其原理是：单片机at89c52r通过io总线nrf2401写入控制命令以及来自测频模块fpga电路测量的频率信息，nrf2401再通过天线将数据发送到终端接受设备上。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。