㈠ 電腦主板是干什麼的內部構造都支持什麼工作原理
主板的簡介
主板，又叫主機板(mainboard)、系統板(systembourd)和母板(motherboard)；它安裝在機箱內，是微機最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統，一般有BIOS晶元、I/O控制晶元、鍵盤和面板控制開關介面、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。主板的另一特點，是採用了開放式結構。主板上大都有6-8個擴展插槽，供PC機外圍設備的控制卡(適配器)插接。通過更換這些插卡，可以對微機的相應子系統進行局部升級，使廠家和用戶在配置機型方面有更大的靈活性。 總之，主板在整個微機系統中扮演著舉足重新的腳色。可以說，主板的類型和檔次決定著整個微機系統的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機系統的性能。常見的PC機主板的分類方式有以下幾種
工作原理
在電路板上面，是錯落有致的電路布線；再上面，則為稜角分明的各個部件：插槽、晶元、電阻、電容等。當主機加電時，電流會在瞬間通過CPU、南北橋晶元、內存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE介面以及主板邊緣的串口、並口、PS/2介面等。隨後，主板會根據BIOS(基本輸入輸出系統)來識別硬體，並進入操作系統發揮出支撐系統平台工作的功能。
主板的分類
一、按主板上使用的CPU分有：
386主板、486主板、奔騰(Pentium，即586)主板、高能奔騰(Pentium Pro，即686)主板。 同一級的CPU往往也還有進一步的劃分，如奔騰主板，就有是否支持多能奔騰(P55C，MMX要求主板內建雙電壓)， 是否支持Cyrix 6x86、 AMD 5k86 (都是奔騰級的CPU，要求主板有更好的散熱性)等區別。
二、按主板上I/O匯流排的類型分
·ISA(Instry Standard Architecture)工業標准體系結構匯流排.
·EISA(Extension Instry Standard Architecture)擴展標准體系結構匯流排.
·MCA(Micro Channel)微通道匯流排. 此外，為了解決CPU與高速外設之間傳輸速度慢的"瓶頸"問題，出現了兩種局部匯流排，它們是：
·VESA(Video Electronic Standards Association)視頻電子標准協會局部匯流排，簡稱VL匯流排.
·PCI(Peripheral Component Interconnect)外圍部件互連局部匯流排，簡稱PCI匯流排. 486級的主板多採用VL匯流排，而奔騰主板多採用PCI匯流排。 目前，繼PCI之後又開發了更外圍的介面匯流排，它們是：USB(Universal Serial Bus)通用串列匯流排。IEEE1394(美國電氣及電子工程師協會1394標准)俗稱"火線(Fire Ware)"。
三、按邏輯控制晶元組分
這些晶元組中集成了對CPU、CACHE、I/0和匯流排的控制586以上的主板對晶元組的作用尤為重視。 Intel公司出品的用於586主板的晶元組有：LX 早期的用於Pentium 60和66MHz CPU的晶元組
·NX 海王星(Neptune)，支持Pentium 75 MHz以上的CPU，在Intel 430 FX晶元組推出之前很流行，現在已不多見。
·FX 在430和440兩個系列中均有該晶元組，前者用於Pentium，後者用於Pentium Pro。HX Intel 430系列，用於可靠性要求較高的商用微機。VX Intel 430系列，在HX基礎上針對普通的多媒體應用作了優化和精簡。有被TX取代的趨勢。TX Intel 430系列的最新晶元組，專門針對Pentium MMX技術進行了優化。GX、KX Intel 450系列，用於Pentium Pro，GX為伺服器設計，KX用於工作站和高性能桌面PC。MX Intel 430系列，專門用於筆記本電腦的奔騰級晶元組，參見《Intel 430 MX晶元組》。 非Intel公司的晶元組有：VT82C5xx系列 VIA公司出品的586晶元組。
·SiS系列 SiS公司出品，在非Intel晶元組中名氣較大。
·Opti系列 Opti公司出品，採用的主板商較少。
四、按主板結構分
·AT 標准尺寸的主板，IBM PC/A機首先使用而得名，有的486、586主板也採用AT結構布局
·Baby AT 袖珍尺寸的主板，比AT主板小，因而得名。很多原裝機的一體化主板首先採用此主板結構
·ATX &127; 改進型的AT主板，對主板上元件布局作了優化，有更好的散熱性和集成度，需要配合專門的ATX機箱使用
·一體化(All in one) 主板上集成了聲音，顯示等多種電路，一般不需再插卡就能工作，具有高集成度和節省空間的優點，但也 有維修不便和升級困難的缺點。在原裝品牌機中採用較多
·NLX Intel最新的主板結構，最大特點是主板、CPU的升級靈活方便有效，不再需要每推出一種CPU就必須更新主板設計 此外還有一些上述主板的變形結構，如華碩主板就大量採用了3/4 Baby AT尺寸的主板結構。
五、按功能分
·PnP功能 帶有PnP BIOS的主板配合PnP操作系統(如Win95)可幫助用戶自動配置主機外設，做到"即插即用"
·節能(綠色)功能 一般在開機時有能源之星(Energy Star)標志，能在用戶不使用主機時自動進入等待和休眠狀態，在 此期間降低CPU及各部件的功耗
·無跳線主板 這是一種新型的主板，是對PnP主板的進一步改進。在這種主板上，連CPU的類型、工作電壓等都無須用跳線開關，均 自動識別，只需用軟體略作調整即可。經過Remark的CPU在這種主板上將無所遁形. 486以前的主板一般沒有上述功能，586以上的主板均配有PnP和節能功能，部分原裝品牌機中還可通過主板控制主機電源 的通斷，進一步做到智能開/關機，這在兼容機主板上還很少見，但肯定是將來的一個發展方向。無跳線主板將是主板發 展的另一個方向。
六、其它的主板分類方法：
·按主板的結構特點分類還可分為基於CPU的主板、基於適配電路的主板、一體化主板等類型。基於CPU的一體化的主板是 目前較佳的選擇。
·按印製電路板的工藝分類又可分為雙層結構板、四層結構板、六層結構板等；目前以四層結構板的產品為主。
·按元件安裝及焊接工藝分類又有表面安裝焊接工藝板和DIP傳統工藝板。
板的構成
主板的平面是一塊PCB(印刷電路板)，一般採用四層板或六層板。相對而言，為節省成本，低檔主板多為四層板：主信號層、接地層、電源層、次信號層，而六層板則增加了輔助電源層和中信號層，因此，六層PCB的主板抗電磁干擾能力更強，主板也更加穩定。
主板構成部分
1.晶元部分
BIOS晶元：是一塊方塊狀的存儲器，裡面存有與該主板搭配的基本輸入輸出系統程序。能夠讓主板識別各種硬體，還可以設置引導系統的設備，調整CPU外頻等。BIOS晶元是可以寫入的，這方便用戶更新BIOS的版本，以獲取更好的性能及對電腦最新硬體的支持，當然不利的一面便是會讓主板遭受諸如CIH病毒的襲擊。
南北橋晶元：橫跨AGP插槽左右兩邊的兩塊晶元就是南北橋晶元。南橋多位於PCI插槽的上面；而CPU插槽旁邊，被散熱片蓋住的就是北橋晶元。北橋晶元主要負責處理CPU、內存、顯卡三者間的「交通」，由於發熱量較大，因而需要散熱片散熱。南橋晶元則負責硬碟等存儲設備和PCI之間的數據流通。南橋和北橋合稱晶元組。晶元組在很大程度上決定了主板的功能和性能。需要注意的是，AMD平台中部分晶元組因AMD CPU內置內存控制器，可採取單晶元的方式，如nVIDIA nForce 4便採用無北橋的設計。
RAID控制晶元：相當於一塊RAID卡的作用，可支持多個硬碟組成各種RAID模式。目前主板上集成的RAID控制晶元主要有兩種：HPT372 RAID控制晶元和Promise RAID控制晶元。
2、擴展槽部分
所謂的「插拔部分」是指這部分的配件可以用「插」來安裝，用「拔」來反安裝。
內存插槽：內存插槽一般位於CPU插座下方。圖中的是DDR SDRAM插槽，這種插槽的線數為184線。
AGP插槽：顏色多為深棕色，位於北橋晶元和PCI插槽之間。AGP插槽有1×、2×、4×和8×之分。AGP4×的插槽中間沒有間隔，AGP2×則有。在PCI Express出現之前，AGP顯卡較為流行，其傳輸速度最高可達到2133MB/s(AGP8×）。
PCI Express插槽：隨著3D性能要求的不斷提高，AGP已越來越不能滿足視頻處理帶寬的要求，目前主流主板上顯卡介面多轉向PCI Exprss。PCI Exprss插槽有1×、2×、4×、8×和16×之分。
PCI插槽：PCI插槽多為乳白色，是主板的必備插槽，可以插上軟Modem、音效卡、股票接受卡、網卡、多功能卡等設備。
CNR插槽：多為淡棕色，長度只有PCI插槽的一半，可以接CNR的軟Modem或網卡。這種插槽的前身是AMR插槽。CNR和AMR不同之處在於：CNR增加了對網路的支持性，並且佔用的是ISA插槽的位置。共同點是它們都是把軟Modem或是軟音效卡的一部分功能交由CPU來完成。這種插槽的功能可在主板的BIOS中開啟或禁止。
3、.對外介面部分
硬碟介面：硬碟介面可分為IDE介面和SATA介面。在型號老些的主板上，多集成2個IDE口，通常IDE介面都位於PCI插槽下方，從空間上則垂直於內存插槽(也有橫著的)。而新型主板上，IDE介面大多縮減，甚至沒有，代之以SATA介面。
軟碟機介面：連接軟碟機所用，多位於IDE介面旁，比IDE介面略短一些，因為它是34針的，所以數據線也略窄一些。
COM介面(串口)：目前大多數主板都提供了兩個COM介面，分別為COM1和COM2，作用是連接串列滑鼠和外置Modem等設備。COM1介面的I/O地址是03F8h-03FFh，中斷號是IRQ4；COM2介面的I/O地址是02F8h-02FFh，中斷號是IRQ3。由此可見COM2介面比COM1介面的響應具有優先權。
PS/2介面：PS/2介面的功能比較單一，僅能用於連接鍵盤和滑鼠。一般情況下，滑鼠的介面為綠色、鍵盤的介面為紫色。PS/2介面的傳輸速率比COM介面稍快一些，是目前應用最為廣泛的介面之一。
USB介面：USB介面是現在最為流行的介面，最大可以支持127個外設，並且可以獨立供電，其應用非常廣泛。USB介面可以從主板上獲得500mA的電流，支持熱拔插，真正做到了即插即用。一個USB介面可同時支持高速和低速USB外設的訪問，由一條四芯電纜連接，其中兩條是正負電源，另外兩條是數據傳輸線。高速外設的傳輸速率為12Mbps，低速外設的傳輸速率為1.5Mbps。此外，USB2.0標准最高傳輸速率可達480Mbps。
LPT介面(並口)：一般用來連接列印機或掃描儀。其默認的中斷號是IRQ7，採用25腳的DB-25接頭。並口的工作模式主要有三種：1、SPP標准工作模式。SPP數據是半雙工單向傳輸，傳輸速率較慢，僅為15Kbps，但應用較為廣泛，一般設為默認的工作模式。2、EPP增強型工作模式。EPP採用雙向半雙工數據傳輸，其傳輸速率比SPP高很多，可達2Mbps，目前已有不少外設使用此工作模式。3、ECP擴充型工作模式。ECP採用雙向全雙工數據傳輸，傳輸速率比EPP還要高一些，但支持的設備不多。
MIDI介面：音效卡的MIDI介面和游戲桿介面是共用的。介面中的兩個針腳用來傳送MIDI信號，可連接各種MIDI設備，例如電子鍵盤等。
SATA介面：SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment（串列高級技術附件，一種基於行業標準的串列硬體驅動器介面），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬碟介面規范，在IDF Fall 2001大會上，Seagate宣布了Serial ATA 1.0標准，正式宣告了SATA規范的確立。SATA規范將硬碟的外部傳輸速率理論值提高到了150MB/s，比PATA標准ATA/100高出50%，比ATA/133也要高出約13%，而隨著未來後續版本的發展，SATA介面的速率還可擴展到2X和4X（300MB/s和600MB/s）。從其發展計劃來看，未來的SATA也將通過提升時鍾頻率來提高介面傳輸速率，讓硬碟也能夠超頻。
常見問題解答
問：主板上的南北橋有何區別?
答：北橋晶元一個主板上最重要的部分可以說就是主板的晶元組了，主板的晶元組一般由北橋晶元和南橋晶元組成，兩者共同組成主板的晶元組。北橋晶元主要負責實現與CPU、內存、AGP介面之間的數據傳輸，同時還通過特定的數據通道和南橋晶元相連接。北橋晶元的封裝模式最初使用BGA封裝模式，到現在Intel的北橋晶元已經轉變為FC-PGA封裝模式，不過為AMD處理器設計的主板北橋晶元到現在依然還使用傳統的BGA封裝模式。南橋晶元相比北橋晶元來講，南橋晶元主要負責和IDE設備、PCI設備、聲音設備、網路設備以及其他的I/O設備的溝通，南橋晶元到目前為止還只能見到傳統的BGA封裝模式一種。另外，除了傳統的南北橋晶元的分類方法外，現在還能夠見到一體化的設計方案，這種方案經常在SiS的晶元組上見到，將南北橋晶元合為一塊晶元，這種設計方案有著獨到之處，不過到目前還沒有廣泛的推廣開來。
問：開機主板鳴叫是什麼原因？
答：Award BIOS 1短：系統正常啟動。表明機器沒有任何問題。 2短：常規錯誤，請進入CMOS Setup，重新設置不正確的選項。 1長1短：內存或主板出錯。換一條內存試試，若還是不行，只好更換主板。 1長2短：顯示器或顯示卡錯誤。 3短：鍵盤控制器錯誤。檢查主板。
主板驅動
主板驅動是指使計算機能識別你的硬體的驅動程序。如果計算機不能識別，那就要裝上驅動了，但一般用XP系統的可以不用，使用起來正常工作的也可以免了，但一些音效卡或顯卡如果集成的，那麼裝上主板的驅動就相當於把這些顯卡音效卡的驅動也裝上。
主板是電腦的核心，處理器是附著在主板上面的。
主板驅動有的是集成在系統盤上的，自帶光碟，放入光碟機即可安裝。
主板驅動主要包括：晶元組驅動、集成顯卡驅動、集成網卡驅動、集成音效卡驅動、usb2.0驅動（xp系統已含）。
主板廠商
一線品牌：
主要特點就是研發能力強，推出新品速度快，產品線齊全，高端產品非常過硬，目前認可度比較高的是以下三個品牌：
華碩（ASUS）：全球第一大主板製造商，也是公認的主板第一品牌，做工追求實而不華，高端主板尤其出色，超頻能力很強；同時他的價格也是最高的，另外中低端的某些型號也有相對較差的產品。
微星（MSI）：出貨量位居世界前五，一年一度的校園行令微星在大學生中頗受歡迎。其主要特點是附件齊全而且豪華，但超頻能力不算出色，另外中低端某些型號縮水比較嚴重，使得造假者經常找到可乘之機。
技嘉（GIGABYTE）：出貨量與微星不相上下，一貫以華麗的做工而聞名，但絕非華而不實，超頻方面同樣不甚出眾，中低端型號與微星一樣縮水，因此也經常受到假貨的困擾。
准一線品牌：
三大廠商都有一個共同的「毛病」，就是把主要注意力都放在Intel方面，而對於銷量相對較少的AMD平台多少都有些漫不經心，於是專心做DIY市場的幾個主板品牌就嶄露頭角。在名氣上他們雖然比不上三巨頭，但是主板品質絲毫不遜色，因此我們暫且把他們列為准一線品牌：
升技（ABIT）：歷來都是把超頻作為第一要務，做工用料方面絲毫不遜色於一線品牌，所以受到諸多DIYER的青睞。在國外知名媒體的調查中，升技都是位列華碩之後而居於次席。由於升技只做DIY市場，主板出貨量不算大，在國內名氣還差那麼一點，所以只能暫居准一線這個位置了。
磐正（EPO）：原名磐英，因為在國內被搶注而更名磐正。與升技的風格類似，超頻能力同樣有口皆碑，而且附件更加齊全，價格相對也更為低廉，因此同樣擁有眾多的fans。
二線品牌：
某些方面略遜於一線品牌，但都具備相當的實力，也有各自的特色：
富士康（FOCONN）：隸屬於我國鴻海集團，目前主板出貨量已經位居世界第二，直追華碩——當然大多數是OEM和代工的。前兩年曾經以「富本」 的品牌進入大陸市場，但無疾而終，真正的自有品牌進入DIY市場才一年有餘，目前接受度還不高，產品線也不太齊全，但相信憑借鴻海的實力完全可以做得更好。
精英（ECS）：出貨量曾經一度超過華碩而坐上了頭把交椅，但是近兩年不幸被趕超，現在位列世界第三。與其它大廠不同的是，精英一向只走低價路線，主板做工用料平庸，超頻能力幾乎等於零，附件也都是最基本的。不過僅兩年精英也力圖改變，推出了高端的「ETREME」系列主板，我們期待著精英更好的表現。
英特爾（INTEL）：單憑這個名字，他的影響力絕對在華碩之上，但是完完全全是代工的，目前都是富士康製造，做工用料沒的說，但是根本不能超頻，附件也很少，為DIYER所不齒，比較適合家庭和企業使用。
映泰（BIOSTAR）：也是世界級的主板大廠，不過近兩年才進入DIY市場，雖然擁有「九大奇技」等特色技術，因此超頻能力一般，同樣比較適合家用和商用。
三線品牌：
有製造能力，在保證穩定運行的前提下盡量壓低價格，這就是這三線廠商的主要特徵。
華擎（ASROCK）：為了不影響自己的高端形象，華碩推出了這個新品牌，主要目的就是打壓包括精英在內的低價主板，由華碩的技術人員設計，但在深圳生產。技術方面頗有創意，但是主板品質一般，返修率也不低。
雋星（MBI）：看到華擎在低端市場風風火火，微星也坐不住了，於是在04年夏天推出了這個品牌，但低端市場已經被華擎占據了大部分，雋星不知能否頂得住。
倍嘉（APER）：技嘉的低端品牌，目的與雋星一樣，而且基本在同一時間推出，三大廠商在低端市場也將展開火拚。
碩泰克（SOLTEK）：原本可以列為二線品牌，主板性價比頗高，而且曾經給威盛主板代工，但近兩年來受價格戰影響，主板品質每況愈下，現在也只能淪為三線品牌了。
捷波（JETWAY）：還算是一個說得過去的主板品牌，擁有一系列以「精靈」命名的特色技術，主板品質一般，曾經把P4266A晶元組的主板命名為「848P」，品牌形象受到很大影響，
頂星（TOPSTAR）：來自深圳的品牌，有獨立的研發製造能力，自稱要做中國第一品牌，不過他要走的路還很長。
翔升（ASZ）：同樣產自深圳，製造商是東方恆健電子有限公司，擁有一定的製造能力，還給其他一些品牌做代工，但僅僅是便宜而已，質量並不出眾。
其它廠商：七彩虹、斯巴達克、雙敏、昂達、映泰等。有興趣的可以去www.zol.com.cn上看看。上邊的主板廠商比較多，也比較全。
intel最新發布的P35系列
2006年10月，英特爾向業界宣布，965/975下一代晶元組將採用全新的「3」系列命名方式，985將不復存在。「3」系列晶元組基於BearLake架構，分為家用和商用2大系列，共計6個不同的型號，後來又追加了一款整合顯卡的G31，目前共有7個型號。
BearLake的7個型號中，面向商用的以Q開頭，包括Q35和Q33；面向家用的包括高端產品和主流產品兩個系列，高端產品有X38，主流產品有P35、G35、G33和後來加入的G31。其中G字開頭的都是帶有集成顯卡的主板晶元組產品。
·高端 X38：支持四核心處理器、DDR3-1333內存、PCI-E 2.0、PCI-E x16×2，前端匯流排1333MHz，搭配ICH9/ICH9R/ICH9DH南橋，2007年第三季度發布。
·主流 P35：支持DDR3-1066/DDR2-800內存、前端匯流排1333MHz、搭配ICH9/R/DH南橋，2007年第二季度發布。
·家用 G35：支持DDR2-800內存、前端匯流排1333MHz、支持Intel清晰視頻技術(CVT)、)、DirectX 10、搭配ICH8南橋、HDCP、1080i H.264、HD Audio，2007年第二季度發布。
·整合 G33：支持DDR3-1066/DDR2-800內存、前端匯流排1333MHz、支持Intel清晰視頻技術(CVT)、DirectX 10、HDCP，搭配ICH9/R/DH南橋，2007年第三季度發布。
·商務 Q35：支持DDR2-800內存、前端匯流排1333MHz、支持Intel第二代主動管理技術AMT2、虛擬化技術VT、搭配ICH9DO南橋，2007年第二季度發布。
·精簡 Q33：支持DDR2-800內存、前端匯流排1066MHz、搭配ICH9/R南橋、2007年第二季度發布。
對於BearLake來說，相對於965/975最大的改進就在於將FSB提升到了1333MHz，可以支持英特爾最新的酷睿2處理器，而且還將搭配全新的ICH9南橋，支持PCIe 2.0和DDR3內存。但是具體到其中的型號則不盡相同。其中最高端的X38將支持PCIe 2.0且提供兩個全速的PCIex16插槽，支持DDR3 1333，搭配ICH9南橋；而在市場上唱主角的，無疑是P35、G35和G33這三款產品。
G33將整合支持英特爾清晰視頻技術（Intel Clear Video Technology）的顯示核心，前端匯流排升級為1333 MHz，和G35一樣都同時支持雙核心與四核心處理器。但是它的內存規格相對X38來說相對保守，只支持DDR3-1066或DDR2-800。原定在G33之上的是G35晶元組。這里「原計劃」指的是G35不論在初始規格還是定位上都要高於G33，但是後來英特爾對G35作了調整。讓我們先來看看G35最初的規格：整合了兼容DirectX 10的顯示核心並提供對高清內容回放（HDCP）的完整支持，支持DDR3-1066和 DDR2-800內存，前端匯流排為1333 MHz。而P35晶元組與G35相比唯一不同的地方在於P35 Express沒有整合顯示核心。
英特爾將進一步強化ICH9南橋晶元的硬碟功能，除加入全新的Intel Rapid Recover Technology數據保護技術外，還將正式支持Command Based Port Multipliers技術。
據悉，Intel Rapid Recover Technology能為用戶提供簡單快捷的數據復元功能，它可以把硬碟的鏡像備份到另一塊稱為恢復硬碟 (Recovery Drive)的硬碟上。用戶可自行選擇當系統進入閑置狀態還是在某個指定時間進行Recovery Drive的內容更新 ，以確保Recovery Drive發揮最大的數據保護作用。如果主硬碟出現故障，系統可以直接從Recovery Drive啟動，並進行數據復原工作。
此外， Intel還將在ICH9南橋中支持SATA Port Multiplier技術。據主板廠商介紹，目前大部份南橋晶元的每一個SATA介面只能連接一個SATA設備，這大大限制了系統支持的硬碟數目。但加入SATA Port Multiplier支持後，每一個SATA介面可讓多個SATA設備分享其3Gb/s的傳輸頻寬，最高可達15個SATA設備，大幅提高了系統存儲設備的擴充能力。
㈡ 跪求：《數字頻率計的設計》 原理，方框圖，電路圖！
4.2.3簡易數字頻率計電路設計
數字頻率計是用數字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信號。如配以適當的感測器，可以對多種物理量進行測試，比如機械振動的頻率、轉速、聲音的頻率以及產品的計件等等。因此，數字頻率計是一種應用很廣泛的儀器。
一、設計目的
1. 了解數字頻率計測量頻率與測量周期的基本原理；
2. 熟練掌握數字頻率計的設計與調試方法及減小測量誤差的方法。
二、設計任務與要求
要求設計一個簡易的數字頻率計，測量給定信號的頻率，並用十進制數字顯示，具體指標為：
1.測量范圍：1HZ—9.999KHZ，閘門時間1s；
10 HZ—99.99KHZ，閘門時間0.1s；
100 HZ—999.9KHZ，閘門時間10ms；
1 KHZ—9999KHZ，閘門時間1ms；
2.顯示方式：四位十進制數
3. 當被測信號的頻率超出測量范圍時,報警.
三、數字頻率計基本原理及電路設計
所謂頻率，就是周期性信號在單位時間 (1s) 內變化的次數．若在一定時間間隔T內測得這個周期性信號的重復變化次數為N，則其頻率可表示為 fx=N/T 。因此，可以將信號放大整形後由計數器累計單位時間內的信號個數，然後經解碼、顯示輸出測量結果，這是所謂的測頻法。可見數字頻率計主要由放大整形電路、閘門電路、計數器電路、鎖存器、時基電路、邏輯控制、解碼顯示電路幾部分組成，總體結構如圖4-2-6：
圖4-2-6數字頻率計原理圖
從原理圖可知，被測信號Vx經放大整形電路變成計數器所要求的脈沖信號Ⅰ，其頻率與被測信號的頻率fx相同。時基電路提供標准時間基準信號Ⅱ，具有固定寬度T的方波時基信號II作為閘門的一個輸入端，控制閘門的開放時間，被測信號I從閘門另一端輸入，被測信號頻率為fx,閘門寬度T，若在閘門時間內計數器計得的脈沖個數為N，則被測信號頻率fx=N/THz。可見，閘門時間T決定量程,通過閘門時基選擇開關選擇,選擇T大一些,測量准確度就高一些,T小一些,則測量准確度就低.根據被測頻率選擇閘門時間來控制量程.在整個電路中,時基電路是關鍵,閘門信號脈沖寬度是否精確直接決定了測量結果是否精確.邏輯控制電路的作用有兩個：一是產生鎖存脈沖Ⅳ，使顯示器上的數字穩定；二是產生清「0」脈沖Ⅴ，使計數器每次測量從零開始計數。
1.放大整形電路
放大整形電路可以採用晶體管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00組成放大器將輸入頻率為fx的周期信號如正弦波、三角波等進行放大。與非門74LS00構成施密特觸發器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。
2.時基電路
時基電路的作用是產生標準的時間信號，可以由555組成的振盪器產生，若時間精度要求較高時，可採用晶體振盪器。由555定時器構成的時基電路包括脈沖產生電路和分頻電路兩部分。
（1）555多諧振盪電路產生時基脈沖
採用555產生1000HZ振盪脈沖的參考電路如圖4-2-7所示。電阻參數可以由振盪頻率計算公式f=1.43/((R1+2R2)*C)求得。
（2） 分頻電路
由於本設計中需要1s、0.1s、10ms、1ms四個閘門時間，555振盪器產生1000HZ，周期為1ms的脈沖信號，需經分頻才能得到其他三個周期的閘門信號，可採用74LS90分別經過一級、二級、三級10分頻得到。
圖4-2-7 555多諧振盪電路
3. 邏輯控制電路
在時基信號II結束時產生的負跳變用來產生鎖存信號Ⅳ，鎖存信號Ⅳ的負跳變又用來產生清「0」信號V。脈沖信號Ⅳ和V可由兩個單穩態觸發器74LSl23產生，它們的脈沖寬度由電路的時間常數決定。觸發脈沖從B端輸入時，在觸發脈沖的負跳變作用下，輸出端Q可獲得一正脈沖, Q非端可獲得一負脈沖，其波形關系正好滿足Ⅳ和V的要求。手動復位開關S按下時，計數器清「 0 」。參考電路如圖4-2-8
圖4-2-8數字頻率計邏輯控制電路
4.鎖存器
鎖存器的作用是將計數器在閘門時間結束時所計得的數進行鎖存，使顯示器上能穩定地顯示此時計數器的值．閘門時間結束時，邏輯控制電路發出鎖存信號Ⅳ，將此時計數器的值送解碼顯示器。選用8D鎖存器74LS273可以完成上述功能．當時鍾脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等於輸入，即Q=D。從而將計數器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結束後，無論D為何值，輸出端Q的狀態仍保持原來的狀態Qn 不變．所以在計數期間內，計數器的輸出不會送到解碼顯示器．
5.報警電路
本設計要求用4位數字顯示，最高顯示為9999。超過9999就要求報警，即當千位達到9（即1001）時，如果百位上再來一個時鍾脈沖（即進位脈沖），就可以利用此來控制蜂鳴器報警。電路如圖4-2-9：
圖4-2-9 數字頻率計報警電路
四、調試要點
1.通電准備
打開電源之前，先按照系統原理圖檢查製作好的電路板的通斷情況，並取下電路板上的集成塊，然後接通電源，用萬用表檢查板上的各點電源電壓值，之後再關掉電源，插上集成塊。
2.單元電路檢測
接通電源後，用雙蹤示波器 ( 輸人耦合方式置 DC 檔 ) 觀察時基電路的輸出波形，看其是否滿足設計要求，若不符合，則調整R1和R2。然後改變示波器的掃描速率旋鈕，觀察 74LSl23 的第13 腳和第10 腳的波形是否為鎖存脈沖Ⅳ和清零脈沖 V 的波形。
將 4 片計數器 74LS90 的第 2 腳全部接低電平，鎖存器 74LS273 的第 11 腳都接時鍾脈沖，在個位計數器的第 14 腳加入計數脈沖，檢查 4 位鎖存、解碼、顯示器的工作是否正常。
3.系統連調
在放大電路輸入端加入Vpp=1v ，f=1kHz 的正弦信號，用示波器觀察放大電路和整形電路的輸出波形，應為與被測信號同頻率的脈沖波，顯示器上的讀數應為1000Hz 。
五、總結報告
1.總結數字頻率計設計、安裝與調試過程。
2.分析安裝與調試中發現的問題及故障排除的方法。
3.分析減小測量誤差的方法。