簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)及仿真

1、."電子仿真技術(shù)"實(shí)訓(xùn)報(bào)告題目 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)、仿真所在學(xué)院 電子信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)*學(xué)生XX * 學(xué)號(hào) *指導(dǎo)教師 * 完成日期 *年* 月 * 日一設(shè)計(jì)思路1電路簡(jiǎn)述 所謂頻率，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間 (1s) 內(nèi)變化的次數(shù)假設(shè)在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)為N，那么其頻率可表示為 fx=N/T 。因此，可以將信號(hào)放大整形后由計(jì)數(shù)器累計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的信號(hào)個(gè)數(shù)，然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測(cè)量結(jié)果，這是所謂的測(cè)頻法。可見(jiàn)數(shù)字頻率計(jì)主要由閘門(mén)電路、計(jì)數(shù)器電路、鎖存器、時(shí)基電路、邏輯控制、譯碼顯示電路幾局部組成。數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。

2、頻率是單位時(shí)間 1S 內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S 時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，數(shù)值保持及自動(dòng)清零，并將計(jì)數(shù)結(jié)果在顯示器上顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來(lái)。這就是數(shù)字頻率計(jì)的根本原理。被測(cè)信號(hào)Vx經(jīng)放大整形電路變成計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號(hào)，其頻率與被測(cè)信號(hào)的頻率fx一樣。時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，具有固定寬度T的方波時(shí)基信號(hào)II作為閘門(mén)的一個(gè)輸入端，控制閘門(mén)的開(kāi)放時(shí)間，被測(cè)信號(hào)I從閘門(mén)另一端輸入，被測(cè)信號(hào)頻率

3、為fx,閘門(mén)寬度T，假設(shè)在閘門(mén)時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)為N，那么被測(cè)信號(hào)頻率fx=N/THz?？梢?jiàn)，閘門(mén)時(shí)間T決定量程,通過(guò)閘門(mén)時(shí)基選擇開(kāi)關(guān)選擇,選擇T大一些,測(cè)量準(zhǔn)確度就高一些,T小一些,那么測(cè)量準(zhǔn)確度就低.根據(jù)被測(cè)頻率選擇閘門(mén)時(shí)間來(lái)控制量程.在整個(gè)電路中,時(shí)基電路是關(guān)鍵。2任務(wù)目標(biāo)利用multisim9.0軟件設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，其根本要求是：1. 被測(cè)信號(hào)的頻率X圍1KHZ100MHZ理想頻率X圍； 2. 被測(cè)信號(hào)可以為正弦波、三角波或方波信號(hào)； 3. 四位數(shù)碼管顯示所測(cè)頻率，并用發(fā)光二極管表示單位 。二、設(shè)計(jì)電路原理框圖設(shè)計(jì)方案框圖如下圖：如下圖此頻率計(jì)的主體電路由時(shí)基電路、整形

4、電路、鎖存器電路和計(jì)數(shù)顯示電路組成。 它的工作過(guò)程是由時(shí)基電路產(chǎn)生一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)控制閥門(mén)，調(diào)節(jié)時(shí)基電路中的電阻可產(chǎn)生需要的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。信號(hào)輸入整形電路中，經(jīng)過(guò)整形，輸出一方波，通過(guò)閥門(mén)后，計(jì)時(shí)器對(duì)其計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)完畢，時(shí)基電路輸出一個(gè)上升沿，使鎖存器翻開(kāi)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)果輸入譯碼器，從而讓顯示器顯示。三 單元電路設(shè)計(jì)與分析 1. 時(shí)基電路模塊的設(shè)計(jì)時(shí)基信號(hào)控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，其精度在很大程度上決定了頻率計(jì)的頻率測(cè)量精度。要求較高時(shí)，一般使用晶體振蕩器通過(guò)分頻獲得。在本設(shè)計(jì)中依然使用了555定時(shí)器構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，輸入單脈沖，輸出一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，從而在時(shí)間上控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的時(shí)間。 在此

5、頻率計(jì)中，時(shí)鐘信號(hào)采用由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。由一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)產(chǎn)生脈沖源，其原理為懸空為高電平，按下開(kāi)關(guān)產(chǎn)生低電平，松開(kāi)又為高電平，從而產(chǎn)生一單脈沖。2. 邏輯控制電路的設(shè)計(jì)控制電路是數(shù)字頻率計(jì)正常工作的中樞局部。在這一局部的設(shè)計(jì)構(gòu)思過(guò)程中，認(rèn)真對(duì)各種頻率信號(hào)的組合及搭配進(jìn)展分析，可以分別得到用采控制計(jì)數(shù)譯碼的鎖存信號(hào)和清零信號(hào)?？刂齐娐返臅r(shí)序電路如下圖：圖：子電路控制局部的工作原理：當(dāng)清零信號(hào)由0變?yōu)?時(shí)，此時(shí)計(jì)數(shù)器的清零工作已經(jīng)完成。閘門(mén)開(kāi)場(chǎng)翻開(kāi)，當(dāng)閘門(mén)翻開(kāi)時(shí)，即閘門(mén)信號(hào)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)場(chǎng)計(jì)數(shù)我們所設(shè)計(jì)的閘門(mén)的高電平時(shí)間為1S，在此時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)的變化次數(shù)，所得結(jié)果便是被

6、測(cè)信號(hào)的頻率。3. 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器模塊設(shè)計(jì)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器具體的電路圖如下圖將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器封裝為子電路，如下列圖所示：4. 總體電路設(shè)計(jì)與調(diào)試搭建好以上電路以后，進(jìn)展調(diào)試，首先分模塊進(jìn)展調(diào)試，待每一個(gè)模塊調(diào)試正確后，再進(jìn)展不規(guī)那么聯(lián)調(diào)。四.仿真數(shù)字頻率計(jì)總體電路如下圖：五分析與總結(jié)在本次"電子仿真技術(shù)"課程設(shè)計(jì)中，我了解到了數(shù)字頻率計(jì)的工作原理，并且進(jìn)一步學(xué)習(xí)了模擬電路仿真技術(shù)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了自己的很多缺乏，在理論知識(shí)上的很多漏洞，認(rèn)識(shí)到自己的思維還是不夠活潑。本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到一些阻礙，但通過(guò)我的努力，最終還是克制了這些困難，讓我體味到設(shè)計(jì)電路、連接電路、調(diào)測(cè)電路過(guò)程中的樂(lè)趣,提高了獨(dú)立思考以及克制困難的能力。設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必需的技能，這次設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的時(shí)機(jī)。在實(shí)習(xí)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了以前學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)掌握的不牢，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了一些以前沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)的元件，但是通過(guò)查找資料來(lái)學(xué)習(xí)這些元件的功能和使用，讓自己的知識(shí)面更加的開(kāi)闊。因此，電子課程設(shè)計(jì)使我們獲益匪淺，希望還有時(shí)機(jī)學(xué)習(xí)更多有關(guān)此類(lèi)課程設(shè)計(jì)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，穩(wěn)固了學(xué)過(guò)的知識(shí)并能夠較好的利用，