數(shù)字頻率計數(shù)器的設(shè)計

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1.實習(xí)目的

電子線路實習(xí)時了協(xié)同模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)而開設(shè)的。采用EAD技術(shù)中的multisim軟件來對模擬電路進行仿真運行，讓學(xué)生完成EDA技術(shù)方面的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)起把握新技術(shù)的能力，以適應(yīng)當今電子技術(shù)的飛速發(fā)展。以計算機仿真為基礎(chǔ)的電子設(shè)計自動化即EAD技術(shù)已成為當代電子電路及集成電路設(shè)計中不可缺少的重要手段。multisim是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它可以更靈活的進行電路試驗，并在試驗室難以達到的試驗條件下進行模擬，從而提高學(xué)生設(shè)計和分析電路的能力。通過綜合性設(shè)計能使學(xué)生會解決較繁雜實際問題的能力，為其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和以后從事實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。

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數(shù)字頻率計數(shù)器的設(shè)計2.實習(xí)內(nèi)容

2.1multisim簡介

Multisim11是IIT公司推出Multisim11之后的Multisim最新版Multisim11

提供了全面集成化的設(shè)計環(huán)境，完成從原理圖設(shè)計輸入、電路仿真分析到電路功能測試等工作。當改變電路連接或改變元件參數(shù)，對電路進行仿真時，可以明白地觀測到各種變化對電路性能的影響。EDA是在計算機輔助設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)。與早期的CAD軟件相比，EDA軟件的自動化程度更高，功能更完善，運行速度更快，而且操作頁面友善，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性。

電子工作平臺ElectroniceWorkbench軟件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于八十年代末，九十年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件。它具有一些特點：

（1）.采用直觀的圖形界面創(chuàng)造電路，在計算機屏幕上模擬真實試驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元件，電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上獲取。（2）.軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相像，可以實事顯示測量結(jié)果。

（3）.EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。（4）.作為設(shè)計工具，它可以同其他電路分析.設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。（5）.EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比試驗室中更靈活的方式進行電路試驗，仿真電路的實際運行狀況。

（6）.熟悉常用電子儀器測量方法，因此十分適合電子類課程的教學(xué)和試驗。這里，我們向大家介紹EWB軟件的初步知識，基本操作方法，電路圖的繪制，虛擬儀器的使用及基本分析方法。

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數(shù)字頻率計數(shù)器的設(shè)計2.2數(shù)字頻率計數(shù)器測頻的基本原理

數(shù)字頻率計是用十進制來顯示被測信號頻率的一種測量裝置。所謂“頻率〞，就是周期性信號在單位時間內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)N，則頻率可以表示為：

f?N/T

因此，數(shù)字頻率計的原理框圖如下圖所示：

圖1、數(shù)字頻率計的原理框圖

首先脈沖形成電路進行波形變換將被測信號變成頻率等于fx的脈沖信號時基信號發(fā)生器提供標準的時間脈沖信號，若其周期為1S,則門控電路的輸出信號持續(xù)時間亦確鑿的等于1S。

閘門電路有標準秒信號控制，當秒信號到來時，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門送到計數(shù)譯碼顯示電路。秒信號終止時閘門關(guān)閉，計數(shù)器中止計數(shù)。由于計數(shù)器記得的脈沖數(shù)N是在1秒時間內(nèi)的累計數(shù)，所以被測頻率fx=NHz。規(guī)律控制單元的作用有兩個：其一，產(chǎn)生清〞0〞脈沖，是計數(shù)器每次從零開始計數(shù)；其二，產(chǎn)生鎖存信號，使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定不變。

最終，將鎖存器中的數(shù)據(jù)送入譯碼顯示器即可實現(xiàn)頻率測量。

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數(shù)字頻率計數(shù)器的設(shè)計2.3數(shù)字頻率計數(shù)器的設(shè)計

2.3.1放大整形電路

放大整形電路由晶體管1BH62與74LS00等組成，其中組成放大器將輸入頻率為的周期信號如正弦波、三角波等進行放大。與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。其電路如圖：

圖1放大整形電路

其中由C5端輸入未知頻率的波，74LS00組成的施密特觸發(fā)器將從放大的信號進行整形變換，得到需要的方波.

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數(shù)字頻率計數(shù)器的設(shè)計

2.3.2分頻電路

主要由74LS160組成（74LS160的管腳圖，功能表及波形圖詳見書上），由于振蕩器產(chǎn)生的是100KHz的脈沖,也就是其周期是0.00001s,而時基信號要求為0.001、0.01s、0.1s和1s。，由兩個一致的同步4級計數(shù)器構(gòu)成，計數(shù)器級為D型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和EN線，用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)，在單個運算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進位，CR線為高電平日清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q3連接至下一計數(shù)器的EN輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)，同時后者的CP輸入保持低電平。

如下圖，電壓脈沖產(chǎn)生的1