multisim簡易數(shù)字頻率計

./工業(yè)大學(xué)簡易頻率計的仿真設(shè)計目錄1．設(shè)計要求2.總電路圖及工作原理3.電路組成介紹3.1脈沖形成電路3.2閘門電路3.3時基電路3.4計數(shù)譯碼顯示電路4.電路的測試5.分析與評價附錄：元器件清單1．設(shè)計要求本次設(shè)計任務(wù)是要求設(shè)計一個簡易的數(shù)字頻率計,即用數(shù)字顯示被測信號頻率的儀器,數(shù)字頻率計的設(shè)計指標有：1.測量信號：正弦信號、方波信號等周期變化的物理信號；2.測量頻率圍：0Hz~9999Hz；3.顯示方式：4位十進制數(shù)顯示。2.電路工作原理頻率計總電路圖如下所示：頻率計的基本原理：通過將被測周期信號整形為同頻率的方波信號后,利用555定時器組成的振蕩電路所產(chǎn)生的頻率為1Hz的標準方波,作為基準時鐘,與被整形后的方波信號一起經(jīng)過閘門電路處理輸入計數(shù)電路,再利用74LS90N的十進制計數(shù)功能進行級聯(lián)計數(shù),計數(shù)后輸入8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器74LS273N以實現(xiàn)鎖存和清零功能,最后輸入到譯碼顯示電路中,用BCD7段譯碼器顯示出來,這樣就實現(xiàn)了對被測周期信號的頻率測量并顯示的功能。頻率計的工作原理流程圖如下所示：計數(shù)譯碼顯示電路閘門電路脈沖形成電路計數(shù)譯碼顯示電路閘門電路脈沖形成電路門控電路門控電路時間基準信號發(fā)生器時間基準信號發(fā)生器3.電路組成介紹3.1脈沖形成電路脈沖形成電路由信號發(fā)生器與整形電路組成,輸入信號先經(jīng)過限幅器,再經(jīng)過施密特觸發(fā)器整形,當(dāng)輸入信號幅度較小時,限幅器的二極管均截止,不起限副作用。由555組成的施密特觸發(fā)器對經(jīng)過限幅器的信號進行整形得到標準的方波信號。線路圖如下所示：3.2閘門電路閘門電路的作用是控制計數(shù)器的輸入脈沖,在電路中用一個與非門來實現(xiàn)〔如下圖所標注。當(dāng)標準信號〔正脈沖來到時閘門開通,被側(cè)信號的脈沖通過閘門進入計時器計數(shù)；正脈沖結(jié)束時閘門關(guān)閉,計數(shù)器無時鐘脈沖輸入。閘門電路閘門電路3.3時基電路時基電路是由555定時器構(gòu)成的振蕩器組成,其功能為產(chǎn)生標準時間為1秒的脈沖,選取振蕩器的頻率QUOTE,其中高電平的時間為t1=1秒,低電平時間為0.25秒。利用t1=0.7<R1+R4>C2,t2=0.7R4C2。選取CCD=100uF,則R4=3.57kΩ,R1=10.7kΩ。3.4計數(shù)譯碼器顯示電路計數(shù)譯碼器顯示電路由74LS90N、74LS273N、74LS47以及顯示器組成。計數(shù)電路是用74LS90N十進制計數(shù)器構(gòu)成,輸出4位二進制數(shù)；74LS273N用來實現(xiàn)鎖存和使計數(shù)器清零的功能,在時基電路脈沖的上升沿到來時閘門開啟,計數(shù)器開始計數(shù),在同一脈沖的下降沿到來時,閘門關(guān)閉,計數(shù)器停止計數(shù)。74LSI7為譯碼器,其功能是將來自74LSI73N的所存結(jié)果譯碼后輸送到顯示器。顯示器的功能是將信號頻率以數(shù)字形式顯示出來。計數(shù)譯碼器顯示電路線路圖如下所示：計數(shù)器鎖存器譯碼器計數(shù)器鎖存器譯碼器4.電路的測試在Multisim10.0中利用示波器測試各個分支電路的波形圖,測試脈沖生成電路、時基電路等是否正常工作?！?信號發(fā)生器產(chǎn)生的波形如下：〔2經(jīng)整形后的待測方波信號〔3標準時鐘信號波形〔4測頻結(jié)果顯示5.分析與評價所設(shè)計的頻率計將被測周期信號整形為同頻率的方波信號后,利用555定時器組成的振蕩電路所產(chǎn)生的頻率為1Hz的標準方波,作為基準時鐘,與被整形后的方波信號一起經(jīng)過閘門電路處理輸入計數(shù)電路,再利用74LS90N的十進制計數(shù)功能進行級聯(lián)計數(shù),輸入鎖存器74LS273N以實現(xiàn)鎖存和清零功能,最后輸入到譯碼顯示電路中顯示出來,實現(xiàn)對被測周期信號的頻率測量并顯示的功能。經(jīng)過電路仿真運行以及對各個分支電路的測試可以得出,所設(shè)計的頻率計能夠成功的測出待測信號的頻率值。電路優(yōu)點：所設(shè)計的頻率計電路雖然有些復(fù)雜繁瑣,但是原理比較簡單,而且用到的都是數(shù)字電路基本器件,總體結(jié)構(gòu)也比較清晰。電路缺點：所設(shè)計的頻率計測得的頻率值只能精確到整數(shù)部分,精度有待提高。附錄：元器件清單