贵州大学第二届大学生电子设计竞赛——EDA设计大赛题目
自动量程数字频率计
基本内容及要求：
显示位数：四位，最大显示数9999。
闸门时间：三种：10ms，100ms，1s，根据被测频率fx的大小自动切换。
量 程：第一种，100Hz～999.9KHz，闸门时间10m；
第二种，10Hz～99.99KHz， 闸门时间100ms；
第一种，1Hz～9.999KHz， 闸门时间1s。
自动量程要求：计数器计数大于9999时（溢出）量程自动升高一挡（闸门时间缩短的十分之一），当计数值小于0800时量程自动降低一挡（闸门时间增大十倍）。
输入被测电压：10Hz～1MHz方波或正弦波，幅度为10mv～3v（有效值）。
基本原理：
简单的数字频率计的原理如图1所示。
放大器整形电路将输入的交流电压放大、限幅、整形后变成方波或脉冲送主闸门，晶体振荡器送出的标准频率经分频后得到时间不等的一组闸门信号，经开关选择后也送主闸门，主闸门在闸门信号的控制下，打开、关闭主闸门，主闸门在开发的那一段标准的闸门时间T内，计数器对频率fx计数，待主闸门关闭后，计数器已计至一定的脉冲N，显然，fx＝N/T，在主闸门关闭后，单稳电路先后送出两个脉冲作为锁存器的送数指令及计数器的清零指令，将计数器的数字送锁存器寄存然后将计数器清零，以准备下一次的测量。不同的量程可通过切换闸门时间来改变，较高的量程对应于较短的闸门时间。
显然，闸门时间应选择适当。闸门时间过短则因计数有效位数少而降低了测量精度，过长则因计数器溢出也得不到正确的读数。合适的闸门时间（正确的量程）可以用波段开关手动选择，但是从使用方便考虑，闸门时间应能自动选择在最佳点上：如被测频率fx较高，致使计数溢出，闸门时间自动缩短（升量程），如被测频率fx较低，计数器计数不足某预定值，闸门时间自动增长（降量程）。为了保证闸门时间能最终稳定，升、降量程的读数之比不应是十比一，而应稍大于十比一，本实验要求读数大于9999则升量程，小于0800则降量程。
如果选择在大于9999升量程，小于999将量程，则如被测频率正好100KHz时，由于频率计在测量频率时1个字的原理误差，量程将在I（闸门时间为10ms）与II（闸门时间为100ms）变动而不能最终稳定。
实现自动量程首先要解决的问题是计数值的检测，即如何知道计数值已大于9999或小于0800，对于标准的四位BCD（二－十进制，8421码）计数器来说，在计数过程中如第四位计数器的QD出现过下降沿意味计数器计数值已溢出（计数值大于9999）。如果计数过程第三位计数器的QD未出现过上升沿意味计数器计数值小于0800。因而，可以利用这两个特征很方便地检测计数值的溢出或不足。
其次要解决的一个问题是如何实现量程的升降。移位寄存器，可左、右移的移位寄存器、加法计数器、可逆计数器等都可以实现量程的升降。
自动切换量程的同时，必须同时切换小数点，否则读数因无量程信息，在很大程度上失去了意义。
竞赛注意事项：
1、EDA仿真工具不限。
2、译码显示可以用EDA工具中的“集成组件”。
3、可以使用EDA工具中的MCU进行设计。
4、在满足基本功能情况下，功能可以任意扩展。
5、设计包含“设计报告、仿真演示”。
6、优秀作品学校集中答辩（答辩的选手可以参与评奖）。
7、开放式竞赛（限时、不限场地）。
