multisim简易数字频率计
multisim简易数字频率计说课讲解
m u l t i s i m简易数字频率计哈尔滨工业大学简易频率计的仿真设计目录1．设计要求 (3)2.电路工作原理 (3)频率计总电路图如下所示： (4)4. 电路的测试 (7)5. 分析与评价 (9)附录：元器件清单 (10)1．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. 测量频率范围：0Hz~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1Hz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的十进制计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：脉冲形成电路闸门电路计数译码显示电路门控电路时间基准信号发生器3.电路组成介绍3.1脉冲形成电路脉冲形成电路由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。
由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：3.2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；正脉冲结束时闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。
3.3 时基电路时基电路是由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，其中高电平的时间为t1=1秒，低电平时间为0.25秒。
简易数字频率计的设计与仿真
《电子仿真技术》实训报告题目简易数字频率计的设计、仿真所在学院电子信息工程学院专业班级***学生姓名*** 学号***指导教师***完成日期* 年* 月* 日一．设计思路（1）电路简述所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为fx=N/T 。
因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。
可见数字频率计主要由闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
频率是单位时间（1S ）内信号发生周期变化的次数。
如果我们能在给定的1S 时间内对信号波形计数，数值保持及自动清零，并将计数结果在显示器上显示出来，就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。
这就是数字频率计的基本原理。
被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。
时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。
可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键。
（2）任务目标利用multisim9.0软件设计一个简易数字频率计，其基本要求是：1. 被测信号的频率范围1KHZ～100MHZ（理想频率范围）；2. 被测信号可以为正弦波、三角波或方波信号；3. 四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位。
基于Multisim 11.0的简易数显频率计设计
ＹＥ Ｗｅ ｎ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ，ＣＨＥ ＮＧ Ｙｏ ｎ ｇ — ｍａ ｏ ，Ｓ ＵＮ Ｙｉ — ｘ ｕ ａ ｎ ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｊ ｉ ａ — ｐ ｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｃ ａ ｄ ｅ ｔ Ｂ ｒ ｉ ｇ ｄｅ ａ ， Ｎａ ｖ ａ ｌ Ａｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｏ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｙ ａ ｎ ｔ ａ ｉ ２ ６ ４ ０ ０ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆＯ ｒ ｄ ｔ ｍ ｃｅ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ｖａ ａ ｌ Ａｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｎｄ ａ Ａｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，
该 数显 频 率计 主要 包括 时 间信 号 电路 、 计 数显 示 电路和 时序 控制 电路 ， 并 进行 了层 次化 的设 计 优化 。
时 间信 号 电路 完成 输入信 号与 时钟信 号 的与 运算 ， 并把 与运 算后 的脉 冲传 递 给计数 显 示 电路 。计 数
显 示 电路 完成频 率计 的频 率计数 以及 显 示功 能 。 时序控 制 电路 实现 当上升 沿或 下 降沿 来临 时触发脉
Ｙ ａ ｎ ｔ ａ ｉ ２ ６ ４ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
实验六基于Multisim8的简易数字频率计仿真
闸门
门控
B 放大 整形
S2
1000Tx
1Tx
10Tx 100Tx
÷10
÷10
计数锁存译码 显示系统
÷10
四、实验参考电路
（1）控制时序产生电路
图4.8.5 是由秒脉冲发生器（可由晶体振荡器和 多级分频器组成）和可重触发单稳态74LS123 组成
的控制时序产生电路。秒脉冲发生器产生脉冲宽度 为的定时脉冲，74LS123单稳态电路产生锁存和清 零脉冲。（仿真软件Multisim 8的元件库中，没有 74LS123单稳态电路，可用555定时器组成单稳态 电路）。 5V
4. 闸门电路
闸门电路由与门组成，该电路有两个输入端和一 个输出端，输入端的一端，接门控信号，另一端接 整形后的被测方波信号。闸门是否开通，受门控信 号的控制，当门控信号为高电平“1”时，闸门开启； 而门控信号为低电平“0”时，闸门关闭。显然，只 有在闸门开启的时间内，被测信号才能通过闸门进 入计数器，计数器计数时间就是闸门开启时间。可 见，门控信号的宽度一定时，闸门的输出值正比于 被测信号的频率，通过计数显示系统把闸门的输出 结果显示出来，就可以得到被测信号的频率。
5. 电子计数器测量周期
当被测信号频率比较低时，用测量周期的方法来 测量频率比直接测量频率有更高的准确度和分辨率， 且便于测量过程自动化。该测量方法在许多科学技 术领域中都得到普遍使用。图4.8.4是用电子计数器 测量信号周期的原理方框图。
晶振
Tx
时基 分频
1µs
S1 Tc
10µs 1ms 100µs Tx1
①可控制的计数、锁存、译码显示系统； ②石英晶体振荡器及分频系统（可用Multisim 8中
的函数发生器替代）；
multisim简易数字频率计
m u l t i s i m简易数字频率计Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998哈尔滨工业大学简易频率计的仿真设计目录3.电路组成介绍1．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. 测量频率范围：0Hz~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1Hz 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 的十进制计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.电路组成介绍脉冲形成电路脉冲形成电路由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。
由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： 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；正脉冲结束时闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。
闸门电路时基电路时基电路是由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，=0.8Hz，其中高电平的时间为t1=1秒，低电平时间为秒。
利选取振荡器的频率f0=1t1+t2用t1=(R1+R4)C2，t2=。
基于Multisim数字频率计电路设计.概要
课程名称：数字电路与逻辑综合设计题目：数字频率计姓名：孙喜洋专业：计算机科学与技术班级：15-5班学号：1504010522计算机科学与技术学院2016年12月24日一、概述1.数字逻辑电路数字频率计是采用数字电路制作成的能实现对周期性变化信号频率测量的仪器。
频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。
2.数字频率计要求：可以测量正弦波、三角波、方波、周期性异型波，用数码管显示被测量波的频率，可以根据被测信号幅值设定参考电压。
每1秒更新一次显示。
可以连续测量，暂停、复位，可以设定频率上下限报警。
测量范围0~9999Hz。
3.利用这学期所学的电路设计，将LC震荡波形发生器，555施密特方波整形，秒脉冲发生电路及数字逻辑电路知识，组合设计数字频率计。
二、电路设计原理与单元模块1.整体设计框图图1 波形产生部分图2.频率计部分波形产生部分：利用LC震荡波形，经过555施密特方波整形，变成方形波。
频路计数部分：由四个74LS192(十进制计数器)实现对波形频率计数功能，在秒脉冲的控制下，打到锁存器74LS273,并且每秒更新频率值，同时完成对计数器的清零，另设清零单元和限制报警电路，在传递函数最小值0.001s对计数器，锁存器进行清零，与非控制蜂鸣器，实现限制报警功能。
2. LC震荡电路1)LC 振荡电路由放大器、反馈网络和选频网络组成的振荡电路可以产生高频振荡(几百千赫以上)图3.LC原理图2）电容三点式振荡单元和选频网络选频网络由电感L和电容C1、C2组成谐振回路，谐振回路的三个端点分别接晶体管集电极，发射极，基极，将电容C2两端电压作为反馈信号。
设C1、C2串联的等效电容为C,即但调节f0要同时调节C1、C2，并要保持C1、C2的比值不变，很不方便，因此该电路常作为固定频率输出，C2根据自身参数，在复杂的频谱中选取与自身谐振频率相同的频率将其反馈，而其他频率成分因不满足振荡条件被衰减，故振荡电路就产生了单一频率的正弦波。
数字频率计的设计-利用Multisim
数字逻辑课程设计数字频率计学院：学号：姓名：日期：第1 章概述 (1)1.1课程设计要求 (1)1.2原理 (1)1.3被测信号与闸门信号对应关系 (1)1.4设计完成情况 (1)1.5主要指标 (2)第2 章设计 (3)2.1总体设计 (3)2.2信号输入处理模块 (3)2.3闸门信号产生模块 (4)2.4显示模块 (5)2.5计数模块 (5)2.6量程切换方式 (5)2.7采用手动切换量程的设计 (6)2.8采用自动切换量程的设计 (7)2.9自动切换量程模块 (7)第3 章总结 (9)3.1器件列表 (9)3.2不足之处 (9)3.2.1 小数点控制 (10)3.2.2 显示模块 (10)3.2.3 功能拓展 (10)参考文献 (10)第 1 章概述1.1 课程设计要求设计一个数字频率计，对输入信号计数，显示输入信号的频率。
基本功能：输入信号为方波，幅度范围0~5V，频率范围10~999Hz，三位数码管显示频率。
深入要求：1) 输入信号可以为矩形波、三角波、正弦波，幅度范围0~5V；2) 频率范围10~99kHz；用三位数码管显示最后的频率，单位为Hz和KHz两档，自动切换；3) 查资料，分析时基对精度的影响。
1.2 原理数字频率计是采用数字电路制作成的能实现对周期性变化信号频率测量的仪器。
频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
基本原理为通过时基电路产生一个已知长度的信号，将输入信号与这一已知长度信号进行相与对得到的信号进行计数。
这一已知长度信号称为闸门信号，通常有1s、0.1s、0.01s等。
1.3 被测信号与闸门信号对应关系闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长，则每测一次频率所需的时间间隔就越长。
闸门时间越短，测得的频率值刷新就越快，但测得的频率的精度就会受到影响。
表1-1 列出了这种对应关系表1-1闸门信号频率闸门时间测量频率范围0.5Hz 1s 1Hz—9.999kHz5Hz 0.1s 10kHz—99.99kHz50Hz 0.01s 100kHz—999.9kHz500Hz 0.001s 1MHz—9.999MHz1.4 设计完成情况本次设计已经实现其基础功能，对于深入功能也做了一定探讨。
基于multisim数字频率计设计
基于multisim数字频率计设计
在Multisim中设计数字频率计（Digital Frequency Counter），可以使用计数器和时钟信号来实现频率测量。
下面是一种基本的设计方法：
打开Multisim软件并创建一个新的电路设计。
从元件库中选择一个计数器元件（如74LS90或74HC161），将其放置在工作区中。
从元件库中选择一个时钟源元件（如信号发生器），将其放置在工作区中。
连接时钟源元件的输出端口到计数器元件的时钟输入端口。
根据计数器元件的位数，选择需要读取的输出位（如4位或8位），并连接到合适的显示元件（如7段数码管或LED灯）。
连接电源和接地。
配置时钟源元件的频率，以模拟待测信号的频率。
运行电路模拟，并观察数码管或LED灯上显示的计数值。
根据计数值和计数时间，可以通过简单的计算得到频率值。
这是一个简单的数字频率计的设计示例。
具体的设计过程和连接方式可能因使用的元件型号和Multisim版本而有所不同。
根据具体需求，您可以进行进一步的调整和改进，例如添加显示切换按钮、改
善精度和稳定性等。
请注意，这只是一个基本的设计示例，实际设计中可能需要考虑更多因素，如输入信号的幅值范围、滤波和抗干扰能力等。
根据具体需求，可能需要使用更复杂的电路和元件。
建议在设计和实施之前进行充分的研究和验证。
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哈尔滨工业大学
简易频率计的仿真设计
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
3.3时基电路
3.4计数译码显示电路
4. 电路的测试
5. 分析与评价
附录：元器件清单
1．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
2
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. 测量频率范围：0Hz~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：
2
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1Hz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的十进制计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
3.1脉冲形成电路
脉冲形成电路由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。
由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
3.2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；正脉冲结束时闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。
闸门电路
2
3.3 时基电路
时基电路是由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，其中高电平的时间为
t1=1秒，低电平时间为0.25秒。
利用t1=0.7(R1+R4)C2，t2=0.7R4C2。
选取 CCD=100uF，则R4=3.57kΩ，R1=10.7kΩ。
3.4计数译码器显示电路
计数译码器显示电路由74LS90N、74LS273N、74LS47以及显示器组成。
计数电路是用74LS90N十进制计数器构成，输出4位二进制数；74LS273N用来实现锁存和使计数器清零的功能，在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启，计数器开始计数，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。
计数译码器显示电路线路图如下所示：
2
译码器
锁存器
计数器
4. 电路的测试
在Multisim10.0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。
2
（1）信号发生器产生的波形如下：
（2）经整形后的待测方波信号
2
（3）标准时钟信号波形
（4）测频结果显示
5. 分析与评价
所设计的频率计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1Hz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的十进制计数功能进行级联计数，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。
2
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：所设计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
2。