簡易數(shù)字頻率計的設計與仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電子仿真技術實訓報告題目 簡易數(shù)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 * 學生姓名 * 學號 * 指導教師 * 完成日期 * 年 * 月 * 日一設計思路（1）電路簡述 所謂頻率，就是周期性信號在單位時間 (1s) 內(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變化次數(shù)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(shù)器累計單位時間內(nèi)的信號個數(shù)，然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測量結果，這是所謂的測頻法?？梢姅?shù)字頻率計主要由閘門電路、計數(shù)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(shù)字頻率計的主要功能是測量周

2、期信號的頻率。頻率是單位時間（ 1S ）內(nèi)信號發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S 時間內(nèi)對信號波形計數(shù)，數(shù)值保持及自動清零，并將計數(shù)結果在顯示器上顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。數(shù)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(shù)字電路識別的脈沖信號，然后通過計數(shù)器計算這一段時間間隔內(nèi)的脈沖個數(shù)，將其換算后顯示出來。這就是數(shù)字頻率計的基本原理。被測信號Vx經(jīng)放大整形電路變成計數(shù)器所要求的脈沖信號，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，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

3、輸入，被測信號頻率為fx,閘門寬度T，若在閘門時間內(nèi)計數(shù)器計得的脈沖個數(shù)為N，則被測信號頻率fx=N/THz?？梢?，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,測量準確度就高一些,T小一些,則測量準確度就低.根據(jù)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(shù)字頻率計，其基本要求是：1. 被測信號的頻率范圍1KHZ100MHZ（理想頻率范圍）； 2. 被測信號可以為正弦波、三角波或方波信號； 3. 四位數(shù)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

4、主體電路由時基電路、整形電路、鎖存器電路和計數(shù)顯示電路組成。 它的工作過程是由時基電路產(chǎn)生一標準時間信號控制閥門，調(diào)節(jié)時基電路中的電阻可產(chǎn)生需要的標準時間信號。信號輸入整形電路中，經(jīng)過整形，輸出一方波，通過閥門后，計時器對其計數(shù)。當計數(shù)完畢，時基電路輸出一個上升沿，使鎖存器打開，計數(shù)器計數(shù)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 1. 時基電路模塊的設計 時基信號控制計數(shù)器計數(shù)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

5、制計數(shù)器計數(shù)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(chǎn)生脈沖源，其原理為懸空為高電平，按下開關產(chǎn)生低電平，松開又為高電平，從而產(chǎn)生一單脈沖。2. 邏輯控制電路的設計控制電路是數(shù)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(shù)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：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(shù)器的清零工作已經(jīng)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(shù)器開始計數(shù)我們所設計的閘門的高電平時間為1S，在此時間內(nèi)計數(shù)器計數(shù)被測信

6、號的變化次數(shù)，所得結果便是被測信號的頻率。3. 十進制計數(shù)器模塊設計十進制計數(shù)器具體的電路圖如圖所示將十進制計數(shù)器封裝為子電路，如下圖所示：4. 總體電路設計與調(diào)試搭建好以上電路以后，進行調(diào)試，首先分模塊進行調(diào)試，待每一個模塊調(diào)試正確后，再進行不規(guī)則聯(lián)調(diào)。四.仿真數(shù)字頻率計總體電路如圖所示：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(shù)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(xiàn)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(diào)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(xiàn)了以前學的數(shù)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的利用，對自己是一