multisim简易数字频率计.docx

简易数字频率汁的设计哈尔滨工业大学简易频率计的仿真设计,V目录1 .设计要求2 •总电路图及工作原理3 .电路组成介绍3.1 脉冲形成电路3. 2闸门电路4. 3时基电路5. 4计数译码显示电路6. 电路的测试7. 分析与评价附录：元器件清单21 •设计要求本次设计任务是要求设计一个简易的数字频率计，即用数字显示被测信号频率的仪器，数字频率计的设计指标有:1 .测量信号：正弦信号、方波信号等周期变化的物理信号;2 .测量频率范圉：OHz, 9999Hz：3 .显示方式：4位十进制数显示2 .电路工作原理频率计总电路图如下所示:频率计的基本原理：通过将被测周期信号整形为同频率的方波信号后，利用555定时器组 成的振荡电路所产生的频率为IHZ的标准方波，作为基准时钟，与被整形后的方波信号一起经 过闸门电路处理输入计数电路,再利用74LS90N的十进制讣数功能进行级联计数，计数后输入8 位数据/地址锁存器74LS273N以实现锁存和清零功能，最后输入到译码显示电路中，用BCD7段 译码器显示出来，这样就实现了对被测周期信号的频率测量并显示的功能频率计的工作原理流程图如下所示：3 .电路组成介绍4 . 1脉冲形成电路脉冲形成电路山信号发生器与整形电路组成，输入信号先经过限幅器，再经过施密特触发 器整形，当输入信号幅度较小时，限幅器的二极管均截止，不起限副作用。

山555组成的施密 特触发器对经过限幅器的信号进行整形得到标准的方波信号线路图如下所示：2—展〃・•70C6IUFD1D3XIrI4007 XlruOO75>1k：D2AIN4007D4IrUOOVCC-tRST* 8： * “IiAZaXLMOGGC1/1G9| C3=?= IOnF3・2闸门电路闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲，在电路中用一个与非门来实现（如下图所标注）当标准信号（正脉冲）来到时闸门开通，被侧信号的脉冲通过闸门进入计时器计 数：正闸门电路3.3时基电路时基电路是山555定时器构成的振荡器组成，其功能为产生标准时间为1秒的脉冲，选取振荡器的频率f 0.8Hz,其中高电平的时间为%低电平时间为0.25秒X 乙•利用 tl=0. 7(R1+R4)C2, t2=0. 7R4C2o 选取 CCD=I00uF,则 R4=3. 57k Q, Rl=10. 7k QoU19A」74 L2313・4计数译码器显示电路计数译码器显示电路1H 74LS90N. 74LS273N. 74LS47以及显示器组成计数电路是用LM555CM74LS90N十进制汁数器构成，输出4位二进制数；74LS273N用来实现锁存和使讣数器清零 的功能，在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启，讣数器开始讣数，在同一脉冲的下降沿到来时，闸门关闭，计数器停止计数。

74LSI7为译码器，其功能是将来自74LSI73N的 所存结果译码后输送到显示器显示器的功能是将信号频率以数字形式显示出来讣数译码器显示电路线路图如下所示：译码器锁存器计数器5 .电路的测试在MultisimlO.O中利用示波器测试各个分支电路的波形图，测试脉冲生成电路、时基 电 路等是否正常工作⑴信号发生器产生的波形如下:嘲 OSdflOSCoPe-XSCITime 0. 000 s 50. 000 msChanneLA ChanneLB 0. ooov27, 152 DVReVerSelo ▼.⑵经整形后的待测方波信号口 .| .| Time Channel_A Channel_B1 .1—11 n nnn s n nnn v（3）标准时钟信号波形T （命* Tinle Channel-sA ChanneleB；；4-i4 i | 0.000S 0. OOOf5.分析与评价所设讣的频率讣将被测周期信号整形为同频率的方波信号后，利用555定时器组成的振荡 电路所产生的频率为IHZ的标准方波，作为基准时钟，与被整形后的方波信号一起经过闸门电 路处理输入讣数电路，再利用74LS90N的十进制计数功能进行级联讣数，输入锁存器74LS273N 以实现锁存和清零功能，最后输入到译码显示电路中显示出来，实现对被 测周期信号的频率测 量并显示的功能。

经过电路仿真运行以及对各个分支电路的测试可以得出，所设计的频率计能够成功的测 出待测信号的频率值电路优点：所设讣的频率计电路虽然有些复杂繁琐，但是原理比较简单，而且用到的都 是数字电路基本器件，总体结构也比较清晰电路缺点：所设计的频率计测得的频率值只能精确到整数部分，精度有待提高附录：元器件清单名称型号数量LED数码管LED47段译码器74LS47N4计数器74LS90N4二极管1N40074锁存器74LS2732与非门74LS00D2定时器5552电阻6电容2。