本系统由输入电路、逻辑控制电路、计数显示电路、时基产生电路4大部分构成，其工作原理为：被测频率信号经过放大、整形之后，将其变换为频率与之相等的计数脉冲信号，作为闸门的一路输入信号，而时基产生电路产生方波信号，送给逻辑控制电路，产生控制闸门开启和关闭的门控信号，作为闸门的另一路输入信号。门控信号为高电平时，闸门开启，计数脉冲信号通过闸门进入十进制计数器进行计数；门控信号为低电平时，闸门关闭，十进制计数器停止计数，计数的结果通过译码显示电路显示出来。本系统可实现10～9 999 Hz信号的频率测量，还可通过调节555定时电路的输出频率改变测量精度。
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2 频率计数器硬件电路设计
2．1 输入电路设计
    实际测量中的输入信号种类繁多，可能是正弦波、三角波、方波或其他形式的波形，不能够满足后级的闸门或计数电路要求，所以在测量的时候需要将被测信号经过一个整形电路，将其变化成满足计数电路要求的脉冲信号。并且在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况，所以还要考虑信号的放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，则调节输入放大的增益，使被测信号得以放大。如图2所示为放大整形电路。为保证测量精度，在整形电路的输入端加一前置放大器，对幅值
较低的被测信号经放大后再送入整形电路整形。模块电路由单级共射放大电路、74LS00与非门和基本RS触发器所构成，其中3DG100为放大器，可对周期信号进行放大后再传入整形器中对信号进行整形。输入电路通过基于multisim仿真软件的电路仿真，可实现正弦波、三角波到脉冲信号的转换，如图3所示。

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2．2 时基产生电路设计
    为了获得较为稳定的时间基准信号，以便准确地控制闸门的开启与关闭时间，本设计采取用555定时器组成的多谐振荡器作为时基产生电路，要求其产生频率为1 kHz的脉冲。振荡器的频率计算公式为：，因此，可确定各个参数，并通过电路仿真得到了比较稳定的脉冲信号，这里取R1=47 kΩ，R2=39 kΩ，C=10μF。为了提高测频精度以及显示稳定，这里加入了一个电位器，可改变振荡器的输出频率，以改变闸门时间。
2．3 逻辑控制电路设计
    逻辑控制电路是本设计最为关键和难搞的模块，主要是控制闸门的开启和关闭，同时也控制整机系统的逻辑关系，包括产生74LS90的清零信号，74LS373的锁存信号以及译码显示电路的控制信号。这里采用两个单稳态触发器74LS123组成逻辑控制电路，当1，触发脉冲从A端输入，其输出信号控制整机系统正常工作。当控制电路输出为高电平时，闸门开启，被测信号通过闸门进入计数电路，于是计数器译码器同时工作，从而记下所测信号频率值。当控制电路输出为低电平时，闸门关闭，计数器停止工作，数码管继续显示所测频率值。直到下一次测量，当手动复位开关S按下时，计数器清零，数码管显示消失，频率计数器完成一次测量。这里闸门采用74LS00与非门。时基产生电路原理图和仿真波形图如图4、图5所示。