multisim簡易數(shù)字頻率計

1、簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計哈爾濱工業(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(biāo)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. 測量頻率范圍：0Hz9999Hz；3. 顯示方式：4位十進(jìn)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

2、所產(chǎn)生的頻率為1Hz的標(biāo)準(zhǔn)方波，作為基準(zhǔn)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(jìn)制計數(shù)功能進(jìn)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門控電路時間基準(zhǔn)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5

3、55組成的施密特觸發(fā)器對經(jīng)過限幅器的信號進(jìn)行整形得到標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)注）。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)時間為1秒的脈沖，選取振蕩器的頻率，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=3.57k，R1=10.7k。3.4計

4、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(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成，輸出4位二進(jìn)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

5、等是否正常工作。（1）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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方波，作為基準(zhǔn)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(jìn)制計數(shù)功能進(jìn)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(yùn)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：元器件清單名稱型