一种快速高精度频率计的制作方法

本实用新型涉及到频率计算显示技术领域，尤其涉及到一种快速高精度频率计。

背景技术：

频率，即是信号周期的倒数，也就是说，信号每单位时间完成周期的个数，一般取一秒为基本单位时间；频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。

目前，传统的技术方案中频率计由于采用模拟电路组成，在频率的转化计算过程中，步骤繁杂，且受到的干扰容易被放大，导致测算周期较长，且误差较大，因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种快速高精度频率计,解决的传统的技术方案中频率计存在测算周期较长且误差较大的问题。

为解决上述问题，本公开实施例提供的技术方案如下：

一种快速高精度频率计，包括电源vcc、控制模块、显示模块和信号处理模块；所述电源vcc为对称电源；所述电源vcc分别与所述控制模块、显示模块、信号处理模块连接；所述控制模块分别与所述显示模块、信号处理模块；所述信号处理模块设有依次连接的输入放大电路、整形电路、分频输出模块。

被测信号首先输入到信号处理模块进行放大、整形及分频处理。其中输入放大电路将输入信号进行10倍放大，然后整形电路将输入信号转换为+5v或-5v的电平信号。为了保证对高频信号的精确测量，分频输出模块对整形后的电平信号进行4分频处理，并输出时间基准信号和被测电平信号。控制模块接收时间基准信号和被测电平信号，测量被测电平信号的高电平持续时间，并进一步计算出被测信号频率。控制模块计算出被测信号的频率，并通过显示模块显示。电源vcc提供+5v和-5v电压，分别作为控制模块、显示模块和信号处理模块的工作电压。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括电阻r6、电阻r8、电容c1至电容c7、拨码开关j1、拨码开关j2、有源晶振y、发光二极管led、通信端口p7和集成电路u5；

集成电路u5为单片机stc12c5201ad，作为快速高精度频率计的控制芯片。电容c1、电容c2及电容c3相互连接，并连接+5v电源vcc，为系统各电路提供正工作电压。电容c4、电容c5及电容c6相互连接，并连接-5v电源-vcc，为系统各电路提供负工作电压。有源晶振y的第3管脚连接集成电路u5的第7管脚，为集成电路u5提供40mhz晶振频率。电阻r8与发光二极管led连接，并连接集成电路u5的第15管脚，指示集成电路u5的工作状态。电容c7与电阻r6连接，并连接集成电路u5的第3管脚，实现集成电路u5的上电复位。拨码开关j1的第2管脚连接集成电路u5的第1管脚，拨码开关j1的第4管脚连接集成电路u5的第2管脚，拨码开关j2的第2管脚连接集成电路u5的第12管脚，拨码开关j2的第4管脚连接集成电路u5的第13管脚，实现人机交互控制。通信端口p7的第2管脚与集成电路u5的第4管脚连接，通信端口p7的第3管脚与集成电路u5的第5管脚连接，实现集成电路发生及接收指令的通信。

所述电源vcc的正极分别与所述电容c1-c3、c7的第一端、所述有源晶振y的第4端、所述通信端口p7的第1针脚、所述发光二极管led的正极、所述集成电路u5的第28管脚连接；所述电源vcc的负极分别与所述电容c4-c6的第一端连接；所述电容c1-c6的第二端、所述有源晶振y的第2端、所述通信端口p7的第4针脚均接地；所述有源晶振y的第3端与所述集成电路u5的第7管脚连接；所述通信端口p7的第2-3针脚依次分别与所述集成电路u5的第4-5管脚连接；所述发光二极管led的负极通过所述电阻r8与所述集成电路u5的第15管脚连接；所述电容c7的第二端分别与所述电阻r6的第一端、所述集成电路u5的第3管脚连接；所述电阻r6的第二端接地；所述集成电路u5的第1-2管脚依次分别与所述拨码开关j1的第2、4管脚连接；所述集成电路u5的第12-13管脚依次分别与所述拨码开关j2的第2、4管脚连接；所述拨码开关j1-j2的第1、3管脚、所述集成电路u5的第14管脚均接地；所述集成电路u5的型号为stc12c5201ad。

在其中一个实施例中，所述显示模块包括电阻r7、电位器rp1、电容c8和集成电路u6；

集成电路u6为液晶显示器lcd1602，用于显示系统检测信号的频率值。集成电路u6的第2管脚连接+5v电源vcc，为集成电路提供工作电压。集成电路u6的第15管脚通过电阻r7连接+5v电源vcc，为集成电路背光提供工作电压。电位器rp1与集成电路u6的第3管脚连接，以调整液晶显示的对比度。集成电路u6的第5管脚接地，使集成电路执行写入操作。集成电路u6的第7管脚至第14管脚连接集成电路u5的第18管脚至第25管脚，以实现集成电路u5与集成电路u6的8位双向数据通信。

所述电源vcc的正极分别与所述电阻r7的第一端、所述电容c8的第一端、所述电位器rp1的第一端、所述集成电路u6的第2管脚连接；所述电容c8的第二端、所述电位器rp1的第二端、所述集成电路u6的第1、5、16管脚均接地；所述电位器rp1的滑动端与所述集成电路u6的第3管脚连接；所述电阻r7的第二端与所述集成电路u6的第15管脚连接；所述集成电路u5的第26、27管脚依次分别与所述集成电路u6的第6、4管脚连接；所述集成电路u5的第18-25管脚依次分别与所述集成电路u6的第7-14管脚连接；所述集成电路u6的型号为lcd1602。

在其中一个实施例中，所述输入放大电路包括输入端口p1、输入端口p2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和集成电路u2。所述整形电路包括电阻r5和集成电路u3。所述分频输出模块包括连接器p4、连接器p5、连接器p6、集成电路u1及集成电路u4。

集成电路u2为运算放大器opa690，集成电路u2、输入端口p1、输入端口p2、电阻r1、电阻r2、电阻r3及电阻r4相互连接构成负反馈放大电路，对输入信号进行10倍放大。输入端口p1与输入端口p2连接，并连接集成电路u2的第3管脚，使被检测信号由此管脚输入。电阻r1分别连接集成电路u2第1管脚和第4管脚，构成放大电路的电压反馈回路。

集成电路u3为低功耗比较器max913，集成电路u3各管脚相互连接，并与电阻r5连接构成过零比较电路，以实现对被检测信号的整形，使其成为便于单片机识别的脉冲信号。集成电路u3的第1管脚连接+5v电源vcc，集成电路u3的第4管脚连接-5v电源-vcc。当集成电路u3输入信号大于0v时，集成电路u3第7管脚输出+5v电平信号。当集成电路u3输入信号小于0v时，集成电路u3第7管脚输出-5v电平信号。

集成电路u4为双d型触发器sn74ls74，集成电路u1为两输入四与门74ls08。集成电路u4与集成电路u1各管脚相互连接构成信号4分频输出电路。信号首先由集成电路u4的第11管脚输入，由集成电路u4的9管脚输出，成为2分频信号。信号再由集成电路u4的第3管脚输入，由集成电路u4的5管脚输出，成为4分频信号。当集成电路u1的第1管脚和第2管脚都为高电平时，分频后的被检测信号通过集成电路u1的第3管脚输入到集成电路u5的第8管脚。当集成电路u1的第4管脚和第5管脚都为高电平时，时间基准信号通过集成电路u1的第6管脚输入到集成电路u5的第11管脚。集成电路u5接收到时间基准信号和处理后的被检测信号，通过定时方式计算被检测信号高电平的持续时间，并通过进一步的计算得出被检测信号的频率。

所述电源vcc的正极与所述集成电路u2的第6管脚连接；所述电源vcc的负极与所述集成电路u2的第2管脚连接；所述输入端口p1的第1针脚分别与所述输入端口p2的第1针脚、所述电阻r4的第一端、所述集成电路u2的第3管脚连接；所述电阻r2的第二端分别与所述电阻r1的第一端、所述集成电路u2的第4管脚连接；所述集成电路u2的第1管脚分别与所述电阻r1的第二端、所述电阻r3的第一端连接；所述输入端口p1-p2的第2针脚、所述电阻r2的第一端、所述电阻r4的第二端均接地；所述集成电路u2的型号为opa690。

所述电源vcc的正极与所述集成电路u3的第1管脚连接；所述电源vcc的负极与所述集成电路u3的第4管脚连接；所述电阻r3的第二端分别与所述电阻r5的第一端、所述集成电路u3的第2管脚连接；所述电阻r5的第二端与所述集成电路u3的第7管脚连接；所述集成电路u3的第3、5、6管脚均接地；所述集成电路u3的型号为max913。

所述电阻r5的第二端与所述连接器p4的第2针脚连接；所述连接器p4的第3针脚与所述集成电路u4的第11管脚连接；所述集成电路u4的第8管脚与所述集成电路u4的第12管脚连接；所述集成电路u4的第9管脚分别与所述连接器p4的第1针脚、所述集成电路u4的第3管脚、所述集成电路u1的第4管脚、所述连接器p6的第2针脚连接；所述集成电路u4的第2管脚与所述集成电路u1的第1管脚连接；所述集成电路u4的第5管脚分别与所述集成电路u1的第2管脚、所述连接器p5的第2针脚连接；所述集成电路u1的第3管脚与所述连接器p5的第1针脚连接；所述集成电路u1的第6管脚与所述连接器p6的第1针脚连接；所述集成电路u4的第5管脚与所述集成电路u5的第9管脚连接；所述集成电路u1的第3管脚与所述集成电路u5的第8管脚连接；所述集成电路u1的第6管脚与所述集成电路u5的第11管脚连接；所述集成电路u1的型号为74ls08；所述集成电路u4的型号为sn74ls74；所述连接器p4为分频选择连接器；所述连接器p5-p6为短路跳线连接器。

在其中一个实施例中，所述输入端口p1为高频接线头，作为高频输入端口。

上述的一种快速高精度频率计中各部分以采用数字电路为主，并采用单片机作为处理核心，解决了传统的技术方案采用模拟电路所带来的问题，简化了频率的计算步骤，提高了频率的测算速度，同时降低了环境干扰所导致的误差，测算更精准；采用高频接线头作为待测频率的输入接口，缩短了频率检测周期，提高了频率测算的速度。

附图说明

为了更清楚的说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种快速高精度频率计的示例性结构示意图；

图2为图1所示的一种快速高精度频率计的控制模块的示例性电路原理图；

图3为图1所示的一种快速高精度频率计的显示模块的示例性电路原理图；

图4为图1所示的一种快速高精度频率计的信号处理模块的示例性电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“固定”、“一体成型”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，在图中，结构相似的单元是用以相同标号标示。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

如图1所示，本公开提供的一个实施例是：

一种快速高精度频率计，包括电源vcc1、控制模块2、显示模块3和信号处理模块4；所述电源vcc1为对称电源；所述电源vcc1分别与所述控制模块2、显示模块3、信号处理模块4连接；所述控制模块2分别与所述显示模块3、信号处理模块4；所述信号处理模块4设有依次连接的输入放大电路41、整形电路42、分频输出模块43。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述控制模块2包括电阻r6、r8、电容c1-c7、拨码开关j1-j2、有源晶振y、发光二极管led、通信端口p7和集成电路u5；所述电源vcc1的正极分别与所述电容c1-c3、c7的第一端、所述有源晶振y的第4端、所述通信端口p7的第1针脚、所述发光二极管led的正极、所述集成电路u5的第28管脚连接；所述电源vcc1的负极分别与所述电容c4-c6的第一端连接；所述电容c1-c6的第二端、所述有源晶振y的第2端、所述通信端口p7的第4针脚均接地；所述有源晶振y的第3端与所述集成电路u5的第7管脚连接；所述通信端口p7的第2-3针脚依次分别与所述集成电路u5的第4-5管脚连接；所述发光二极管led的负极通过所述电阻r8与所述集成电路u5的第15管脚连接；所述电容c7的第二端分别与所述电阻r6的第一端、所述集成电路u5的第3管脚连接；所述电阻r6的第二端接地；所述集成电路u5的第1-2管脚依次分别与所述拨码开关j1的第2、4管脚连接；所述集成电路u5的第12-13管脚依次分别与所述拨码开关j2的第2、4管脚连接；所述拨码开关j1-j2的第1、3管脚、所述集成电路u5的第14管脚均接地；所述集成电路u5的型号为stc12c5201ad。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述显示模块3包括电阻r7、电位器rp1、电容c8和集成电路u6；所述电源vcc1的正极分别与所述电阻r7的第一端、所述电容c8的第一端、所述电位器rp1的第一端、所述集成电路u6的第2管脚连接；所述电容c8的第二端、所述电位器rp1的第二端、所述集成电路u6的第1、5、16管脚均接地；所述电位器rp1的滑动端与所述集成电路u6的第3管脚连接；所述电阻r7的第二端与所述集成电路u6的第15管脚连接；所述集成电路u5的第26、27管脚依次分别与所述集成电路u6的第6、4管脚连接；所述集成电路u5的第18-25管脚依次分别与所述集成电路u6的第7-14管脚连接；所述集成电路u6的型号为lcd1602。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述输入放大电路41包括输入端口p1-p2、电阻r1-r4和集成电路u2；所述电源vcc1的正极与所述集成电路u2的第6管脚连接；所述电源vcc1的负极与所述集成电路u2的第2管脚连接；所述输入端口p1的第1针脚分别与所述输入端口p2的第1针脚、所述电阻r4的第一端、所述集成电路u2的第3管脚连接；所述电阻r2的第二端分别与所述电阻r1的第一端、所述集成电路u2的第4管脚连接；所述集成电路u2的第1管脚分别与所述电阻r1的第二端、所述电阻r3的第一端连接；所述输入端口p1-p2的第2针脚、所述电阻r2的第一端、所述电阻r4的第二端均接地；所述集成电路u2的型号为opa690。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述整形电路42包括电阻r5和集成电路u3；所述电源vcc1的正极与所述集成电路u3的第1管脚连接；所述电源vcc1的负极与所述集成电路u3的第4管脚连接；所述电阻r3的第二端分别与所述电阻r5的第一端、所述集成电路u3的第2管脚连接；所述电阻r5的第二端与所述集成电路u3的第7管脚连接；所述集成电路u3的第3、5、6管脚均接地；所述集成电路u3的型号为max913。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述分频输出模块43包括连接器p4-p6和集成电路u1、u4；所述电阻r5的第二端与所述连接器p4的第2针脚连接；所述连接器p4的第3针脚与所述集成电路u4的第11管脚连接；所述集成电路u4的第8管脚与所述集成电路u4的第12管脚连接；所述集成电路u4的第9管脚分别与所述连接器p4的第1针脚、所述集成电路u4的第3管脚、所述集成电路u1的第4管脚、所述连接器p6的第2针脚连接；所述集成电路u4的第2管脚与所述集成电路u1的第1管脚连接；所述集成电路u4的第5管脚分别与所述集成电路u1的第2管脚、所述连接器p5的第2针脚连接；所述集成电路u1的第3管脚与所述连接器p5的第1针脚连接；所述集成电路u1的第6管脚与所述连接器p6的第1针脚连接；所述集成电路u4的第5管脚与所述集成电路u5的第9管脚连接；所述集成电路u1的第3管脚与所述集成电路u5的第8管脚连接；所述集成电路u1的第6管脚与所述集成电路u5的第11管脚连接；所述集成电路u1的型号为74ls08；所述集成电路u4的型号为sn74ls74；所述连接器p4为分频选择连接器；所述连接器p5-p6为短路跳线连接器。

如图1所示，在其中一个实施例中，所述输入端口p1为高频接线头，作为高频输入端口。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。