簡易數字頻率計的設計及仿真

. -《電子仿真技術》實訓報告題目簡易數字頻率計的設計、仿真所在學院 電子信息工程學院專業(yè)班級***學生XX ***學號 ***指導教師 ***完成日期 *年* 月 *日- -可修編.. -一．設計思路（1）電路簡述所謂頻率，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后由計數器累計單位時間內的信號個數，然后經譯碼、顯示輸出測量結果，這是所謂的測頻法?？梢姅底诸l率計主要由閘門電路、計數器電路、鎖存器、時基電路、邏輯控制、譯碼顯示電路幾部分組成。數字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。頻率是單位時間1S）內信號發(fā)生周期變化的次數。如果我們能在給定的1S時間內對信號波形計數，數值保持及自動清零，并將計數結果在顯示器上顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。數字頻率計首先必須獲得相對穩(wěn)定與準確的時間，同時將被測信號轉換成幅度與波形均能被數字電路識別的脈沖信號，然后通過計數器計算這一段時間間隔內的脈沖個數，將其換算后顯示出來。這就是數字頻率計的基本原理。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。時基電路提供標準時間基準信號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?？梢姡l門時間T決定量程,通過閘門時基選擇開關選擇,- -可修編.. -選擇T大一些,測量準確度就高一些,T小一些,則測量準確度就低.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。（2）任務目標利用multisim9.0軟件設計一個簡易數字頻率計，其基本要求是：被測信號的頻率X圍1KHZ～100MHZ（理想頻率X圍）；被測信號可以為正弦波、三角波或方波信號；四位數碼管顯示所測頻率，并用發(fā)光二極管表示單位。二、設計電路原理框圖設計方案框圖如圖所示：如圖所示此頻率計的主體電路由時基電路、整形電路、鎖存器電路和計數顯示電路組成。它的工作過程是由時基電路產生一標準時間信號控制閥門，調節(jié)時基電路中的電阻可產生需要的標準時間信號。信號輸入整形電路中，經過整形，輸出一方波，通過閥門后，計時器對其計數。當計數完畢，時基電路輸出一個上升- -可修編.. -沿，使鎖存器打開，計數器計數結果輸入譯碼器，從而讓顯示器顯示。三．單元電路設計與分析時基電路模塊的設計時基信號控制計數器計數的標準時間信號，其精度在很大程度上決定了頻率計的頻率測量精度。要求較高時，一般使用晶體振蕩器通過分頻獲得。在本設計中依然使用了555定時器構成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，輸入單脈沖，輸出一標準時間信號，從而在時間上控制計數器計數的時間。在此頻率計中，時鐘信號采用由555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。由一個按鈕開關來產生脈沖源，其原理為懸空為高電平，按下開關產生低電平，松開又為高電平，從而產生一單脈沖。- -可修編.. -邏輯控制電路的設計控制電路是數字頻率計正常工作的中樞部分。在這一部分的設計構思過程中，認真對各種頻率信號的組合及搭配進行分析，可以分別得到用采控制計數譯碼的鎖存信號和清零信號?？刂齐娐返臅r序電路如圖所示：X1gateholdX2圖：子電路控制部分的工作原理：當清零信號由0變?yōu)?時，此時計數器的清零- -可修編.. -工作已經完成。閘門開始打開，當閘門打開時，即閘門信號為高電平時，計數器開始計數我們所設計的閘門的高電平時間為1S，在此時間內計數器計數被測信號的變化次數，所得結果便是被測信號的頻率。十進制計數器模塊設計十進制計數器具體的電路圖如圖所示將十進制計數器封裝為子電路，如下圖所示：- -可修編.. -X1clock QA1load QB1cten QC1QD1QA2QB2QC2QD2QA3QB3QC3QD3QA4QB4QC4QD4QA5QB5QC5QD5X1總體電路設計與調試搭建好以上電路以后，進行調試，首先分模塊進行調試，待每一個模塊調試正確后，再進行不規(guī)則聯調。四.仿真數字頻率計總體電路如圖所示：- -可修編.. -五．分析與總結在本次《電子仿真技術》課程設計中，我了解到了數字頻率計的工作原理，并且進一步學習了模擬電路仿真技術。同時還發(fā)現了自己的很多不足，在理論知識上的很多漏洞，認識到自己的思維還是不夠活躍。本次課程設計過程中雖然遇到一些阻礙，但通過我的努力，最終還是克服了這些困難，讓我體味到設計電路、連接電路、調測電路過程中的樂趣,提高了獨立思考以及克服困難的能力。設計是我們將來必需的技能，這次設計恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的機會。在實習的過程中發(fā)現了以前學的數字電路的知識掌握的不牢，同時在設計的過程中，遇到了一些以前沒有見到過的元件，但是通過查找資料來學習這些元件的功能和使用，讓自己的知識面更加的開闊。因此，電子課程設計使我們獲益匪淺，希望還有機會學習更多有關此類課程設計的知識。通過這次課程設計實踐，鞏固了學過的知識并能夠較好