基于Multisim9.0简易数字频率计的设计与仿真 - 图文

基于Multisim9.0简易数字频率计的设计与仿真

摘 要

Multisim9.0作为国际上流行的电子电路辅助设计和分析软件，其强大的虚拟仪器库

和软件仿真功能，为电路设计提供了先进、高效的设计平台。本文以简易数字频率计为例，介绍其工作原理、硬件电路设计和仿真过程。

关键词： Multisim9.0；数字频率计；电路设计；仿真

The design and simulation of simplified digital frequency counter based on Multisim9.0

Abstract

Multisim9.0 , as a popular electronic circuitdesign and analysis soft ware in the world , has powerful virtual in strument store-House and software simulation function , which can offer an advanced and high efficient design platform for circu it design. Thispaper ,Taking simplified digital frequency counter as an example,introduces the working principle,hard ware circuit design and simulation Process.

Keywords: Multisim9.0; digital frequency counter; circu it design; simulation

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1 引言

Multisim9.0是美国NI公司推出的EDA(Elec-tronic Designic Automatic)，电子

设计自动化技术)软件的一种,包含有电子电路仿真设计的模块Ｍｕｌｔｉｓｉｍ、ＰＣＢ设计软件Ｕｌｔｉｂｏａｒｄ、布线引擎Ｕｌｔｉｒｏｕｔｅ及通信电路分析与设计模块Ｃｏｍｍｓｉｍ4个部分,这4个部分相互独立,可以分别使用。并且在Ｍｕｌｔｉｓｉｍ9.0中,引入了ＮＩ公司独创的、先进的ＬａｂＶＩＥＷ(ｌａｂｏｒａ-ｔｏｒｙｖｉｒｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｗｏｒｋｂｅｎｈ)技术,该技术是一种图形化的编程语言和开发环境。电子产品设计人员利用这个软件可对所设计的电路进行仿真和调试,一方面可以验证所设计的电路是否能达到设计要求和技术指标;另一方面,又可以通过改变电路的结构、元器件参数,使整个电路的性能达到最佳。根据仿真电路的结果,将实际电路制作出来。这样,不仅降低了电路的设计成本,同时也缩短了产品的研发周期。这是一种目前世界上越来越被广大工程技术人员所熟悉和掌握的先进的设计理念和技术[1]。

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1 技术指标

1.1整体功能要求

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。

1.2系统结构要求

数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 被测信号 测量电路 显示电路 档位转换 数字频率计整体方案结构方框图

1. 电气指标

3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。

3.2 测量频率范围：分三档：1Hz~999Hz；0.01kHz~9.99kHz；0.1kHz~99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms~1s。

1.5 测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。 3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标

要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。 5.设计条件

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5.1 电源条件：+5V。

5.2 可供选择的元器件范围如下表 型号 NE555 74151 74153 7404 4518 74132 名称及功能 定时器 8选1数据选择器 双4选1数据选择器 六反向器 十进制同步加/减计数器 四2输入与非门（有施密特触发器） 74160 C392 4017 4511 十进制同步计数器 数码管 十进制计数器/脉冲分配器 4线－七段所存译码器/驱动器 TL084 10K电位器 电阻电容 拨盘开关 门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。

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数量 1片 2片 2片 1片 2片 1片 3片 3片 1片 3片 1片 1片 1个 信息工程学院 课程设计

2 整体方案设计

2.1 算法设计

频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。

被测信号

输入电路 闸门 计数电路 闸门产生 图2-2 频率测量算法对应的方框图

显示电路 在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 3量级，则要求闸门信号的精度为

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