CN203825087U - 一种频率显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种频率显示装置，包括限幅电路、闸门电路、闸门时间定时器、置零电路、计数器电路和数码显示电路，该闸门电路分别连接限幅电路和闸门时间定时器，该闸门电路与计数器电路以及数码显示电路依次连接，且计数器电路和闸门时间定时器之间设置有置零电路；其中，该闸门电路用于控制被测信号进入计数器电路，该计数器电路测量被测信号的频率，并将测得的计数信号发送到数码显示电路，通过该数码显示电路显示被测信号的频率；该闸门时间定时器用于发送给该闸门电路一闸门信号，该闸门电路根据闸门信号控制该被测信号进入计数器电路，该置零电路用于该计数器电路的复位。通过该频率显示装置有效提高频率显示的准确性，并有效减低成本。

Description

一种频率显示装置

技术领域

本实用新型涉及频率显示技术领域，尤其涉及一种频率显示装置。

背景技术

在电子技术中，如计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结构都有十分密切的关系，因此频率的测量与显示就显得尤其重要。

频率是单位时间（1s）信号周期变化的次数，能够完成频率测量的仪器有数字频率计或电子计数器电路，其计数值代表频率值。为了进行频率测量，首先必须获得稳定与准确的闸门时间，同时需将被测信号转换成幅度与波形均能被计数电路识别的脉冲信号（统称为通道电路，包括放大电路、整形电路等），但由于涉及要求上只考虑方波，所以在具体实施过程中该部分电路可以省略。而在现有技术的频率显示装置或频率计结构通常都比较复杂，显示的频率值也不精确，且对于不同波形被测信号测量显示时需要通过换取不同量程的频率计进行检测，降低了测量效率，并提高了需要两个频率计的成本。

因此，有必要提出一种成本较低、显示精度高，且能够随意切换显示量程的频率显示装置。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型旨在提供频率显示精度高，且能够切换显示量程的频率显示装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种频率显示装置，用于测量并显示一被测信号的频率信息，该频率显示装置包括限幅电路、闸门电路、闸门时间定时器、置零电路、计数器电路和数码显示电路，所述闸门电路分别连接所述限幅电路和所述闸门时间定时器，所述闸门电路与所述计数器电路以及所述数码显示电路依次连接，且所述计数器电路和所述闸门时间定时器之间设置有置零电路；其中，所述闸门电路用于控制所述被测信号进入所述计数器电路，所述计数器电路测量所述被测信号的频率，并将测得的计数信号发送到所述数码显示电路，通过所述数码显示电路显示被测信号的频率；所述闸门时间定时器用于发送给所述闸门电路一闸门信号，所述闸门电路根据所述闸门信号控制所述被测信号进入所述计数器电路，所述置零电路用于所述计数器电路的复位。

较佳地，所述频率显示装置还设置有量程切换电路，所述量程切换电路分别连接所述数码显示电路和所述计数器电路，所述量程切换电路用于切换所述数码显示电路的显示量程。

较佳地，所述量程切换电路包括一自锁开关、十进制计数器CD4026和若干二输入与非门电路，所述二输入与非门电路分别连接所述自锁开关和所述十进制计数器CD4026。

较佳地，所述计数器电路为四位十进制计数器，所述四位十进制计数器包括四个十进制计数器CD4026，且所述四个十进制计数器CD4026依次串联连接。

较佳地，所述频率显示装置还包括一施密特门电路CD4093，所述施密特门电路CD4093包括四个二输入与非门电路；其中，一个二输入与非门电路和一电阻、稳压管组成所述限幅电路和所述闸门电路，其他三个二输入与非门电路与所述计数器电路连接。

较佳地，所述闸门时间定时器包括一多谐振荡器、第一电容、第一电阻和电位器，所述多谐振荡器分别连接所述第一电容、所述第一电阻和所述电位器，所述多谐振荡器的输出端分别连接所述置零电路和所述闸门电路；所述电位器用于调节所述多谐振荡器的输出频率，通过所述输出频率控制所述闸门电路的通断和所述置零电路的触发工作。

较佳地，所述置零电路包括一单稳态触发器以及与所述单稳态触发器连接第二电阻和第二电容；所述单稳态触发器用于产生窄脉冲信号并发送至所述计数器电路，所述计数器电路根据所述窄脉冲信号复位。

较佳地，所述数码显示电路包括四个共阴数码管，所述四个共阴数码管分别连接所述计数器电路的四个十进制计数器CD4026；所述计数器电路的十进制计数器CD4026驱动所述共阴数码管显示所述被测信号的频率信息。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型的频率显示装置通过设置该限幅和闸门电路、闸门时间定时器、计数器电路和数码显示电路，通过闸门时间定时器输出闸门信号，控制该闸门电路使被测信号进入计数器电路计数，并由该计数器电路驱动该数码显示电路实时显示被测信号的频率值。

2、本实用新型的频率显示装置结构简单，通过设置该置零电路，通过该闸门信号高低平电位之间的转换，触发该置零电路工作，并由该置零电路产生窄脉冲信号使该计数器电路置零，便于下一次被测信号频率的计数，从而有效提高频率值的准确率。

3、本实用新型的频率显示装置还通过设置量程切换电路，通过十进制计算机和二输入与非门电路相结合，使量程切换可靠简单，且使该频率显示装置能够在最大频率9.999KHz和99.99KHz之间进行切换，从而有效提高了频率显示装置的测量和显示被测信号频率信息的范围，避免处理方波信号显示频率值时需要更大量程的频率显示装置，有效降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型频率显示装置的整体结构框图；

图2为本实用新型频率显示装置实施的限幅电路和闸门电路的结构示意图；

图3为本实用新型频率显示装置实施的量程切换电路的结构示意图；

图4为本实用新型频率显示装置实施的闸门时间定时器电路的结构示意图；

图5为本实用新型频率显示装置实施的单稳态触发器的特性示意图；

图6为本实用新型频率显示装置实施的置零电路的结构示意图；

图7为本实用新型频率显示装置实施的计数器电路和显示电路的结构示意图；

图8为本实用新型实施的频率显示装置的整体电路原理结构示意图。

符号列表：

10-LED显示电路，11-十进制计数器，12-闸门电路，13-限幅电路，14-置零电路，15-闸门时间定时器。

具体实施方式：

参见示出本实用新型实施例的附图，下文将更详细的描述本实用新型。然而，本实用新型可以以不同形式、规格等实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使更多的有关本技术领域的人员完全了解本实用新型的范围。这些附图中，为清楚可见，可能放大或缩小了相对尺寸。

请参考图1至图8，如图1所示，本实用新型提供的一种频率显示装置，该频率显示装置用于测量并显示被测信号的频率信息，该频率显示装置包括限幅电路13、闸门电路12、闸门时间定时器15、置零电路14、计数器电路11和数码显示电路10，该闸门电路12分别连接该限幅电路13和闸门时间定时器15，该闸门电路12与该计数器电路11、数码显示电路10依次连接，且该计数器电路11和闸门时间定时器15之间设置有置零电路14；其中，该闸门电路12用于控制被测信号进入该计数器电路11，具体的，该闸门时间定时器15能够产生周期稳定的闸门信号，并将该闸门信号发送至该闸门电路12，从而使该闸门电路12根据闸门信号的高低电平变化控制被测信号进入该计数器电路11，而且该置零电路14根据闸门信号的高低电频变化使该计数器电路11复位，该计数器电路11测量的该被测信号的频率信息发送至该数码显示电路10，并通过该数码显示电路10显示该被测信号的频率值；并且，根据闸门信号的周期性，该闸门电路周期性的将被测信号送入该计数器电路11，并由该数码显示电路10显示被测信号的频率值，使该数码显示电路10能够每隔一段时间刷新显示数据，从而使被测信号的频率值能够直观的显示出来。

其中，在具体实施过程中，该频率显示装置还包括一量程切换电路，该量程切换电路分别连接该数码显示电路10和计数器电路11，从而通过该量程切换电路切换数码显示电路10的显示量程，使其能够在99.99KHz和9.999KHz之间进行切换；而且，在具体实施过程中，如图3所示，该量程切换电路包括一自锁开关、十进制计数器CD4026和三个二输入与非门电路，该二输入与非门电路分别连接该十进制计数器CD4026和自锁开关，从而进行逻辑控制。如图所示，该量程切换电路还可以设置有两个LED指示灯V1和V2，且该两个LED指示灯分别用不同颜色表示；该自锁开关S为一个单刀双掷开关，其向上和向下分别有“1”“2”表示，实现量程切换，其中1端与数码显示电路中的各个数码显示管连接， 2端连接至数码显示电路中次高位数码显示管小数点位置；当该自锁开关S向1闭合时，该数码显示电路接收的频率信息为计数器电路输出端的计数信号，频率显示的最大频率值为9.999KHz；当该自锁开关S向2闭合时，该数码显示电路10接收的频率信息为计数器电路11输出端的计数信号的十分之一，即频率显示的最大频率值为99.99KHz。从而，通过该量程切换电路实现9.999KHz与99.99KHz的量程切换。

在具体实施过程中，如图2所示，为该限幅电路13和闸门电路12，由于在实施过程中，该限幅电路13和闸门电路12相互连接，形成一限幅与闸门电路，其中，该电路包括一个二输入与非门电路以及与其连接的电阻和稳压二极管，如图所示，该二输入与非门电路的两个输入端分别用于连接闸门时间定时器和被测信号，用于接收闸门信号和被测信号，该被测信号通过该稳压二极管和电阻进行限幅，从而通过该闸门信号控制该被测信号由该输出端输入至计数器电路，即该二输入与非门电路构成闸门电路12，该稳压管和电阻相互连接组成限幅电路13。其中，如图4所示为该闸门时间定时器电路的实施方式，具体的，该闸门时间定时器15提供精确的闸门时间，并通过闸门电路12的通断和触发置零电路14工作；闸门时间定时器（1S）可采用可测试多谐振荡器CD4541和32.768KHz的晶振电路经过16次二分频得到数字定时器，具体实施过程中，该闸门时间定时器15包括一多谐振荡器CD4541、第一电容C1、第一电阻R1和电位器RP1，该多谐振荡器CD4541分别连接该第一电容C1、对电阻R1和电位器RP1，且该多谐振荡器CD4541的输出端分别连接闸门电路和置零电路；由于该多谐振荡器CD4541输出端的输出信号频率根据R1、RP1和C1决定，因此，可以通过调节电位器RP1可以改变多谐振荡器的振荡频率，从而决定输出的闸门信号的周期。如果该多谐振荡器CD4541输出端闸门信号的周期为2S，则低电平和高电平各为1S，即得到1S的闸门电路连通和1S的置零电路工作的时间。

而且，在具体实施过程中，该置零电路14的作用是用于产生窄脉冲信号，使计数器电路11复位（即计数初值置零），如图6所示，该置零电路14包括一单稳态触发器CD4528以及与该单稳态触发器CD4528连接的第二电容C2和第二电阻R2，通过该单稳态触发器CD4528产生窄脉冲信号驱动该计数器电路11复位；具体的，参考图5单稳态触发器特征示意图，其中A、B分别表述输入端，Q和~Q表示输出端，H和L分别表示高低电平；具体的，在具体实施过程中，当CLR为H，A端为L时，B端作为触发端，可实现下降沿触发的单稳态触发器，当CLR为H，B端为H时，A端作为触发端，可实现上升沿触发的单稳态触发器。在具体实施过程中，如图5并参考图6所示，该置零电路14中的第二电阻R2和第二电容C2决定脉冲宽度，且脉冲宽度远小于被测信号的周期，当该置零电路14接入电源，该置零电路14中的A端为触发端，信号来自闸门时间定时器15的输出端，该Q端为输出端，当该A端受该闸门时间定时器上升沿触发后，产生一正的窄脉冲信号，该单稳态触发器的输出端将该在脉冲信号发送至计数器电路，使该计数器置零；脉冲过后，计数器恢复计数状态。

在具体实施过程中，如图7所示，并参考图8，该计数器电路11为四位十进制计数器，即包括四个十进制计数器CD4026，通过将该四个十进制计数器CD4026依次串联形成四位计数器；而该数码显示电路10包括四个共阴极数码管，该四个共阴极数码管分别与四个十进制计数器CD4026连接，且在实施过程中，该数码管与十进制计数器CD4026之间公共端串接一个39Ω的限流电阻。该集成电路CD4026为十进制计数器，该四为十进制计数器，分别代表千位、百位、十位、个位；同时该CD4026还兼有七段码译码功能和驱动功能，从而使该十进制计数器的输出端可以直接驱动数码管，即该十进制计数器CD4026的计数脉冲输入端上升沿有效，该CD4026的进位信号输出端给高位计数器提供计数脉冲，即当数值9变为0时高位计数器由0变为1,从而实现数码管的计数功能。而且，在实施过程中，该频率显示装置中包括一施密特门电路CD4093，该集成电路CD4093包括四个二输入与非门电路，具体的，该施密特门电路CD4093中的一个二输入与非门电路即为闸门电路，；该施密特门电路CD4093中的另外三个二输入与非门电路即为该量程切换电路中的二输入与非门电路，从而通过该四个二输入与非门电路逻辑控制该被测信号的输入和量程的切换。

另外，在具体实施过程中，根据上述的连接方法连接该频率显示装置中的各个单元形成频率显示装置，通过频率显示装置测量并显示被测信号的频率，其具体包括如下步骤：

S1：通过该闸门时间定时器产生周期稳定的闸门信号，并将该闸门信号发送至闸门电路和置零电路，通过该闸门信号控制闸门电路的通断；

S2：当闸门信号为高电平时，该闸门电路接通，通过限幅电路限制所述被测信号的幅度，该被测信号进入该计数器电路，并通过该计数器电路计数；

S3：当计数器电路的输出端驱动该数码显示电路显示该被测信号的频率值；

S4：该闸门信号由高电平变为低电平时，闸门电路断开，当闸门信号触发该置零电路工作，该置零电路产生窄脉冲信号并控制计数器电路复位；

S5：该闸门信号再次输入高电平时，该计数器电路恢复计数状态，并根据稳定周期的闸门信号重复步骤S2至步骤S4。

在具体实施过程中，数码显示电路显示被测信号的频率时，可根据闸门时间定时器输出端输出信号的周期更新数据，从而实时显示被测信号的频率值。而且，在实施过程中，可以通过调节量程切换电路的自锁开关，切换频率显示装置的最大频率值，从而使数码显示电路在最大频率范围9.999KHz至99.99KHz之间进行切换。

通过本实用新型实施的频率显示装置，能够在闸门时间定时器输出端的闸门信号的控制下控制闸门电路使被测信号进入计时器电路计时，在置零电路的控制下使计数器电路的计数初值置零，从而重新进行计数，不仅能够实时显示被测信号的频率值，而且提高了测量频率值的准确率；并且通过设置量程切换电路使显示电路能够在大小量程之间切换，使其能够直接显示方波信号的频率值，不必要改换频率显示装置，有效降低成本。

此外，我们还应该认识到，本实用新型提出的频率显示装置并不以本实施例为限，该频率显示装置中的多谐振荡器、十进制计数器和二输入与非门设置并不限于本实用新型提出的集成电路CD4528、CD4026和CD4093，还可以通过设置其他的集成电路实现周期信号、计数和逻辑控制功能；而且该闸门时间定时器中的电位器为多圈电位器，且该电位器的电阻为50KHz，但该阻值并不限于50KHz，还可以通过设置较大组织，从而便于调节其闸门信号的周期。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型也意图包含这些改动在内。 

Claims (8)

1.一种频率显示装置，用于测量并显示一被测信号的频率信息，其特征在于，包括限幅电路、闸门电路、闸门时间定时器、置零电路、计数器电路和数码显示电路，所述闸门电路分别连接所述限幅电路和所述闸门时间定时器，所述闸门电路与所述计数器电路以及所述数码显示电路依次连接，且所述计数器电路和所述闸门时间定时器之间设置有置零电路。

2.根据权利要求1所述的频率显示装置，其特征在于，所述频率显示装置还设置有量程切换电路，所述量程切换电路分别连接所述数码显示电路和所述计数器电路，所述量程切换电路用于切换所述数码显示电路的显示量程。

3.根据权利要求2所述的频率显示装置，其特征在于，所述量程切换电路包括一自锁开关、十进制计数器CD4026和若干二输入与非门电路，所述二输入与非门电路分别连接所述自锁开关和所述十进制计数器CD4026。

4.根据权利要求1或3所述的频率显示装置，其特征在于，所述计数器电路为四位十进制计数器，所述四位十进制计数器包括四个十进制计数器CD4026，且所述四个十进制计数器CD4026依次串联连接。

5.根据权利要求1所述的频率显示装置，其特征在于，所述频率显示装置还包括一施密特门电路CD4093，所述施密特门电路CD4093包括四个二输入与非门电路；其中一个二输入与非门电路和一电阻、稳压管组成所述限幅电路和所述闸门电路，其他三个二输入与非门电路与所述计数器电路连接。

6.根据权利要求1所述的频率显示装置，其特征在于，所述闸门时间定时器包括一多谐振荡器、第一电容、第一电阻和电位器，所述多谐振荡器分别连接所述第一电容、所述第一电阻和所述电位器，所述多谐振荡器的输出端分别连接所述置零电路和所述闸门电路。

7.根据权利要求1或6所述的频率显示装置，其特征在于，所述置零电路包括一单稳态触发器以及与所述单稳态触发器连接第二电阻和第二电容。

8.根据权利要求1所述的频率显示装置，其特征在于，所述数码显示电路包括四个共阴数码管，所述四个共阴数码管分别连接所述计数器电路的四个十进制计数器CD4026；所述计数器电路的十进制计数器CD4026驱动所述共阴数码管显示所述被测信号的频率信息。