电子竞赛题目解析：高精度数字频率计设计

"全国大学生电子竞赛历届题目方案分析及讲解，包括电子系统设计实例，如简易数字频率计的设计，强调理论与实践结合，提升实际操作能力。" 全国大学生电子竞赛是一个展示学生电子设计技能的重要平台，历届比赛的题目不仅检验参赛者的理论知识，更注重他们的实践能力和创新思维。本资料针对这些题目进行了深度分析和讲解，帮助参赛者理解和掌握电子系统设计的方法。 在电子系统设计中，一个常见的实例是简易数字频率计。这一设计在第一章已有详细介绍，采用传统电子计数器法，通过高频测频和低频测周来保证测量精度。然而，本资料提出了另一种设计方法——高精度恒误差测量法。这种方法更注重测量的精确性，适用于广泛的频率和周期测量。 设计任务对简易数字频率计设定了具体要求，包括但不限于以下几点： 1. 测量范围涵盖1Hz至1MHz的方波和正弦波信号，幅度在0.5V至5V之间，测量误差不超过0.1%。 2. 周期测量同样适用于1Hz至1MHz的方波和正弦波信号，同样要求0.1%的测量误差。 3. 脉冲宽度测量针对脉冲波，幅度在0.5V至5V，脉宽至少100μs，测量误差不超过1%。 4. 显示器应为十进制数字显示，显示刷新时间可调且在1至10秒之间。 5. 设备需具备自校功能，时标信号频率为1MHz。 6. 自行设计并制作满足上述要求的稳压电源，不使用频率计专用芯片。 在发挥部分，设计任务进一步挑战参赛者扩展功能，如： 1. 扩展测量范围至0.1Hz至10MHz，测量误差降至0.01%，最大闸门时间不超过10秒。 2. 测量并显示脉冲信号的占空比，占空比范围10%至90%，测量误差不超过1%。 3. 在1Hz至1MHz范围内，设计抗干扰措施进行小信号的频率测量，确保测量误差不超过1%。 设计系统的核心是单片机，它负责控制和测量任务。外围电路主要由EPM7128SLC84-15这种现场可编程逻辑器件实现。信号调理整形通过LM361快速微分比较器完成，采用迟滞比较器的接法以避免正弦信号过零点的毛刺导致误动作。测量结果显示则由键盘显示控制器Zlg7289处理。 在设计方案的选择上，本资料会对比不同方案的优缺点，如中小规模数字电路构成的频率计方案，以帮助参赛者理解如何根据任务需求和技术限制选择最佳的设计路径。通过这种方式，参赛者不仅能学习到具体的技术知识，还能锻炼自己的分析和决策能力。