數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

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1.實(shí)習(xí)目的

電子線路實(shí)習(xí)時(shí)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(jìn)行仿真運(yùn)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(dāng)今電子技術(shù)的飛速發(fā)展。以計(jì)算機(jī)仿真為基礎(chǔ)的電子設(shè)計(jì)自動化即EAD技術(shù)已成為當(dāng)代電子電路及集成電路設(shè)計(jì)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(jìn)行電路試驗(yàn)，并在試驗(yàn)室難以達(dá)到的試驗(yàn)條件下進(jìn)行模擬，從而提高學(xué)生設(shè)計(jì)和分析電路的能力。通過綜合性設(shè)計(jì)能使學(xué)生會解決較繁雜實(shí)際問題的能力，為其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和以后從事實(shí)際工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)2.實(shí)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(jì)環(huán)境，完成從原理圖設(shè)計(jì)輸入、電路仿真分析到電路功能測試等工作。當(dāng)改變電路連接或改變元件參數(shù)，對電路進(jìn)行仿真時(shí)，可以明白地觀測到各種變化對電路性能的影響。EDA是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)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(yùn)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(diǎn)：

（1）.采用直觀的圖形界面創(chuàng)造電路，在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬真實(shí)試驗(yàn)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(shí)物相像，可以實(shí)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(jì)工具，它可以同其他電路分析.設(shè)計(jì)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(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路試驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)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(yàn)。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(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)2.2數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器測頻的基本原理

數(shù)字頻率計(jì)是用十進(jìn)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(shí)間內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時(shí)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(jì)的原理框圖如下圖所示：

圖1、數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖

首先脈沖形成電路進(jìn)行波形變換將被測信號變成頻率等于fx的脈沖信號時(shí)基信號發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)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(shí)間亦確鑿的等于1S。

閘門電路有標(biāo)準(zhǔn)秒信號控制，當(dāng)秒信號到來時(shí)，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。秒信號終止時(shí)閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器中止計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器記得的脈沖數(shù)N是在1秒時(shí)間內(nèi)的累計(jì)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(jì)數(shù)器每次從零開始計(jì)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(shí)現(xiàn)頻率測量。

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

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(jìn)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(jìn)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(jìn)行整形變換，得到需要的方波.

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數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

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(shí)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(jì)數(shù)器構(gòu)成，計(jì)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(shí)鐘上升沿或下降沿加計(jì)數(shù)，在單個運(yùn)算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進(jìn)位，CR線為高電平日清零。計(jì)數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q3連接至下一計(jì)數(shù)器的EN輸入端可實(shí)現(xiàn)級聯(lián)，同時(shí)后者的CP輸入保持低電平。

如下圖，電壓脈沖產(chǎn)生的1