pga 基于两位数码管计时器设计简易频率计并给出设计原理，思路和代码

设计原理：

PGA（Programmable Gain Amplifier，可编程增益放大器）是一种能够在放大器输入和反馈回路上设置增益的放大器，使用 PGA 可以实现高灵敏度的电路。而在频率计的设计中，我们需要通过计时器测量输入信号的周期，进而计算出其频率。基于两位数码管的计时器可以实现对输入信号的计时，同时使用 PGA 放大器可以放大输入信号，提高计时器的计数精度。

思路：

1. 将输入信号通过 PGA 放大器放大，提高输入信号的幅度。

2. 将放大后的信号接入计时器，进行周期计时。

3. 将计时器的计数结果通过数码管显示出来，进而计算出输入信号的频率。

代码：

下面是一份基于 Arduino 的简易频率计代码，其中使用了 74HC595 数码管驱动芯片和 CD4060 计时器芯片。具体实现方式可以参考代码注释。

#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_LEDBackpack.h>

#define PGA_PIN A0       // PGA 放大器输入引脚
#define DIGIT1 0         // 数码管 1 引脚
#define DIGIT2 1         // 数码管 2 引脚
#define LATCH_PIN 8      // 74HC595 锁存引脚
#define CLK_PIN 13       // 74HC595 时钟引脚
#define DATA_PIN 11      // 74HC595 数据引脚
#define RESET_PIN 2      // CD4060 复位引脚
#define OUTPUT_PIN 10    // CD4060 输出引脚
#define LED_PIN 7        // 指示灯引脚

Adafruit_7segment matrix1 = Adafruit_7segment();    // 数码管 1
Adafruit_7segment matrix2 = Adafruit_7segment();    // 数码管 2

volatile int count = 0;     // 计时器计数值
volatile float freq = 0;    // 输入信号频率

void setup() {
  // 初始化数码管驱动
  matrix1.begin(0x70);
  matrix2.begin(0x71);

  // 初始化 74HC595
  pinMode(LATCH_PIN, OUTPUT);
  pinMode(CLK_PIN, OUTPUT);
  pinMode(DATA_PIN, OUTPUT);

  // 初始化 CD4060
  pinMode(RESET_PIN, OUTPUT);
  pinMode(OUTPUT_PIN, INPUT);

  // 初始化指示灯
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

  // 初始化中断
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(OUTPUT_PIN), countPulse, RISING);

  // 开始计时
  resetTimer();
}

void loop() {
  // 计算输入信号的频率
  freq = (float)count * 1000.0 / 256.0;

  // 显示频率
  displayFreq(freq);

  // 延时
  delay(100);
}

void countPulse() {
  // 计时器计数值加 1
  count++;

  // 点亮指示灯
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
}

void resetTimer() {
  // 复位 CD4060
  digitalWrite(RESET_PIN, HIGH);
  digitalWrite(RESET_PIN, LOW);

  // 清空计数值
  count = 0;

  // 关闭指示灯
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}

void displayFreq(float freq) {
  int digit1 = (int)freq / 10;    // 十位数
  int digit2 = (int)freq % 10;    // 个位数

  // 数码管显示
  matrix1.writeDigitNum(0, digit1, false);
  matrix2.writeDigitNum(0, digit2, false);

  // 刷新显示
  matrix1.writeDisplay();
  matrix2.writeDisplay();

  // 74HC595 输出切换
  digitalWrite(LATCH_PIN, LOW);
  shiftOut(DATA_PIN, CLK_PIN, MSBFIRST, 0xFF);
  digitalWrite(LATCH_PIN, HIGH);
}

注意：

1. 以上代码仅供参考，具体实现方式可能因硬件差异而略有不同。

2. 在使用 PGA 放大器时需要注意输入信号幅度的范围，过大或过小都会影响计数器的计数精度。

3. 在使用 CD4060 计时器时需要注意复位和输出引脚的设置，以确保计时器工作正常。