如果忽略T的饱和压降，则Vc从0电平升到2Vcc/3的时间，即为输出电压Vo的脉宽twtw=RC1In3≈1.1RC （2）
在电路暂稳态持续时间内，加入新的触发脉冲， 该脉冲不起作用，电路为不可重复触发单稳态触发器。
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令C1=10 nF，由公式（2）可知，R取不同的值时，数字频率计所测信号频率范围不同，分辨率也不同。
当只有J2闭合，选择R5=91.2MOhm的档，tw=R5C1In3≈1s，f=N/1,显示数值为所测信号频率，单位为HZ，可测频率范围1HZ~9999HZ，分辨率1HZ；
当只有J3闭合，选择R4=9.12MOhm的档，tw=R4C1In3≈0.1s，f N/0.1=10N，IO2连入的指示灯亮，显示数值（带小数点）为所测信号频率，单位为KHZ，可测频率范围10HZ~99.99KHZ，分辨率10HZ；
当只有J4闭合，选择R3=912kOhm的档，tw=R3C1In3≈0.01s，f=N/0.01=100N, IO3连入的指示灯亮，显示数值（带小数点）为所测信号频率，单位为KHZ，可测频率范围100HZ~999.9KHZ，分辨率100HZ；
当只有J5闭合，选择R1=9.12kOhm的档，tw=R1C1In3≈1ms，f N/0.001=1000N,显示数值为所测信号频率的，单位为KHZ，可测频率范围1KHZ~9999KHZ，分辨率1KHZ;
总结：闸门时间选择将得到不同的分辨力，闸门时间越长，分辨力越高，但速度降低，为达到测量迅速的目的，在设计中我们选择设定闸门时间都在1s及以下的档。
4)闸门电路输入输出波形：
下图为分别选择分辨率为1HZ（图3.21）、10HZ（图3.22）、100HZ（图3.23）、1KHZ（图3.24）的档位，闸门电路输入输出的波形图，其中tw=T2-T1.由图可知，当施密特触发器触发输入端输入一个触发信号（下降沿）时，其输出端输出一个时间为tw的高电平，tw分别约等于1s,100ms,10ms,1ms.
图3.21 图3.22
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图3.23 图3.24
3.3计数电路
1) 计数电路的功能：
脉冲信号进入十进制计数器，在闸门时间T1=tw内,累计信号脉冲个数N=T×f，计数器通过对脉冲信号计数，可直接或间接测出周期信号的频率。
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2）计数电路如图3.3所示：
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图3.3
3）计数电路原理及功能实现：
计数电路所选芯片为74LS160，该芯片为可预置的十进制同步计数器。其真值表如表2所示：
表2
74LS160 的清除端是异步的。当清除端CLR为低电平时，不管时钟端CLK状态如何，即可完成清除功能；74LS160 的预置是同步的。当置入控制器LOAD为低电平时，在CP 上升沿作用下，输出端QA－QD 与数据输入端A－D一致；160 的计数是同步的，靠CLK 同时加在四个触发器上而实现的。当CEP、CET 均为高电平时，在CP 上升沿作用下QA－QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。74LS160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端RCO输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0 的高电平部分。
在不外加门电路的情况下，可级联成N 位同步计数器。只要将低位的进位端RCO与高位的CLK
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端相连接即可。这里我们将四个74LS160级联成4位同步十进制计数器。
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整个计数电路的输入端IO1（第一个74LS160的LOAD端）与闸门电路的输出端连接，闸门打开，计数器开始计数。闸门关闭，计数器停止计数。IO2为最高位的进位端，在之后的超量程报警中用到。
3.4 锁存显示电路
1）锁存显示电路功能：当计数完成，即闸门关闭时，通过锁存电路将计数结果锁存，计数结果（为十进制，读数方便）通过四个十六进制数码管显示，不需要通过译码，大大的简化了电路。 2）锁存显示电路图如图3.4所示，
图3.4
注：图3.4中LOCK1为整体电路的子电路形式，整个设计中要用到4个该子电路，分别对计数器电路的四位数字进行锁存。图3.41为该子电路的原理图：
图3.41
3）锁存显示电路原理及功能实现：
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锁存电路由四个D锁存器构成，D锁存器是电平触发的存储单元。数据存储的动作取决于使能信号的电平值，仅当存储器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。在不锁存数据时，输出端的信号随着输入信号发生变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，数据被锁住，输入信号不起作用。其真值表如表3所示： D锁存器真值表
EN 1 1 0 0 D 0 1 0 1 表3
四个锁存器的输入端D分别与计数器的QA~QD相连，输出端Q分别与后面的显示电路相连。 4个D锁存器的EN端都连接到闸门电路的输出端，当闸门打开时，输出端的信号随着输入信号发生变化，不起锁存作用，闸门关闭后，锁存信号起锁存作用，数据被锁住，输入信号不起作用。
3.5 超量程报警显示电路 1）超量程报警显示电路功能：
在被测信号频率范围未知的情况下，如果选择了不合适的档位，特别是量程小于被测频率的档，此时不能正确测量信号频率。超量程报警显示电路在超量程测量时会进行报警，并且通过信号灯进行显示，提醒用户更换更高量程的档位。 2）超量程报警显示电路如图3.5所示：
Q 0 1 锁存 锁存
图3.5
3）超量程报警显示电路原理及功能实现：
如图可知，5输入与门的5个输入端，其中四个分别与个十百千位计数器的进位端RCO连接，剩下的一个与闸门电路的输出端连接。输出端连接到一个指示灯以及蜂鸣器的一端。当闸门仍然处
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蜂鸣器发出报警声音。
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于开启状态，计数至9999，即四个计数器进位端都处于高电平时，与门输出高电平，指示灯亮，且
3.6 整机电路
整机电路图如图3.5所示：
图3.5
注：为了节约空间，整机电路图中计数电路的摆放与图3.3不同，但连线完全一样。
3.7 其余功能的实现
主要为手动清零功能以及测量完成显示功能。
手动清零功能的实现主要依靠开关J6，当开关闭合时，计数电路和闸门电路正常工作，当开关打开时，计数电路与闸门电路均无外电源供应，起到手动清零的作用。清零后将开关再次闭合，可以进行下次测量。
测量完成状态由显示灯X4显示。测量完成即闸门关闭时，闸门电路输出低电平，经过一个非门后变为高电平，此时指示灯X4亮，表示测量完成。
3.8 仿真结果
在Multisim软件里，按下仿真键，将开关J6闭合，依次选择1HZ档，10HZ档，100HZ，1KHZ档，测不同范围频率，检查结果是否与理论值相符合。外界被测信号由软件自带的波形发生器生成，
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可设置任意频率值。
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下面分别为用1HZ档测频率为1001HZ的信号(如图4.1)，10HZ档测频率为11.03kHZ的信号(如图4.2)，100HZ档测频率为111.1kHZ的信号(如图4.3)，1kHZ档测频率为1001kHZ的信号(如图4.4)所得的仿真结果。
图4.1
图4.2
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图4.3
图4.4
仿真所测值与理论值大致相等。HZ档误差为±1HZ，10HZ档误差为±10HZ, 100HZ档误差为±100HZ, 1kHZ档误差为±1kHZ。测量完成后，X4指示灯亮。
4 设计体会
一周的电子技术课程设计结束了，在这一周里，在我们组全体成员的努力和合作下，这次课程设计以告终。这一周的课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，
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而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。
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只有拥有扎实的理论知识才能形成设计理念。课程设计前期，我们查阅了大量资料，重拾电子技术教材以及相关读物，对知识进行了系统而全面的梳理。温故而知新，对理论知识有了全面的掌握后，我们整理出思路，灵感一触即发，我们很快设计出总体框架图。
然而实践是检验真理的唯一标准，有了理论基础的我们，在实际操作中并非一帆风顺。电路连接好以后，我们遇到了很多问题，譬如在设计数字频率计的超量程报警时，计数到9000它就开始显示超程；譬如小数点的设置，譬如555定时器构成单稳态触发器等等。这些问题一度让我们百思不得其解，但是通过不断的调试，这些问题最终得到了解决。
创新求发展，虽然网上不乏可借鉴的资料，这些资料能打开我们的思路，给我们灵感，但是我们每一步的设计都是通过自己思考，加入我们自己的创新思维。
有则改之无则加勉，虽然我们的设计已经基本完成，也得到了指导老师的肯定，但是我们仍然追求完美。有时候我们整天都在宿舍进行仿真调试，就为了精度能够更高，读数能够更加方便，操作使用更加人性化甚至电路看上去更整洁清晰。仿真的过程有时候很缓慢，例如为了验证超量程报警是否可行，计数器要计数到9999，这个过程甚至可以长达半个小时之久。我们耐心和执着的态度，使得我们的设计成果一点点得到改进。我们也从中不断领悟，不断获取。
这一周的课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，团队合作能力，磨炼了我的毅力，更令我的创造性思维得到拓展。
参考资料
[1] 曾龙坤. 简易数字频率计[J]. 集成电路应用, 1991, (06)
[2] 易灵芝,王根平,李卫平,彭寒梅. Multisim在电类课程实验教学中的应用[J]计量与测试技术, 2009,(05)
[3] 翟红艺. 计算机仿真实验教学探讨[J]计算机教育, 2010,(13)
[4] 李峻薇. EDA在数字电路课程设计中的应用[J]科技广场, 2007,(07)
[5] 徐成 ,刘彦 ,李仁发 ,甘勇. 一种全同步数字频率测量方法的研究[J]电子技术应用, 2004,(07) . [6] 李广明,杨雷. 一种多周期测量频率的方法及应用[J]现代电子技术, 2008,(12) [7] 康华光. 电子技术基础 数字部分. 高等教育出版社，2005,(07) .
[8] 高吉祥. 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程. 电子工业出版社，2007,(05) . [9] 卢菊洪. 数字电路与逻辑设计实训教程. 科学出版社，2003,(08) . [10] 黄永定. 电子线路实验与课程设计. 机械工业出版社，2005,(08) .
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