数字频率计的multisim仿真学习教案.pptx

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1、会计学1数字数字(shz)频率计的频率计的multisim仿真仿真第一页，共13页。2数字频率计的基本工作原理数字频率计的基本工作原理数数字字频频率率计计一一般般都都由由振振荡荡器器、分分频频器器、放放大大整整形形电电路路、控控制制器器、计计数数译译码码器器、显显示示器器等等几几部部分分组组成成。由由振振荡荡器器的的振振荡荡电电路路产产生生一一标标准准频频率率信信号号，经经分分频频器器分分频频分分别别得得到到2 Hz和和0.5 Hz的的控控制制脉脉冲冲及及选选通通脉脉冲冲。控控制制脉脉冲冲经经过过控控制制器器中中的的门门电电路路分分别别产产生生锁锁存存信信号号和和计计数数器器清清零零信信号号。

2、待待测测信信号号经经过过限限幅幅、运运放放的的放放大大、施施密密特特整整形形之之后后，输输出出一一个个与与待待测测信信号号同同频频率率的的矩矩形形脉脉冲冲信信号号，该该信信号号在在检检测测门门经经过过与与选选通通信信(tng xn)号号的的合合成成，产产生生计计数数信信号号。计计数数信信号号并并与与锁锁存存信信号号和和清清零零复复位位信信号号共共同同控控制制计计数数、锁锁存存和和清清零零三三个个状状态态，然然后后通通过过数数码码显显示示器器件件就就可可以以进进行行显显示示。数数字字频频率率计计的的原原理理框框图图如如图图8-43所示。所示。第1页/共13页第二页，共13页。图8-43 数字(s

3、hz)频率计的原理框图 第2页/共13页第三页，共13页。1)振荡器及分频器部分由原理框图可知，振荡器及分频器部分有两个不同频率(pnl)的输出。由石英晶体振荡器产生一个标准频率(pnl)信号，以待下一步进行分频。分频的系数取决于所选晶振的频率(pnl)及所需的选通信号频率(pnl)。这里，我们选用32.768 kHz晶体振荡器，因为对它进行分频最低可分出2 Hz的标准频率(pnl)信号，这便于获取0.5 Hz的选通信号和控制信号。同时，选择可以进行214分频的4060芯片，通过它可以得到2 Hz的频率(pnl)信号，再加上4027双上升沿JK触发器进行4分频，就可以获取0.5 Hz的频率(p

4、nl)信号。由于受元(器)件限制，这里仅使用了一个函数信号发生器。第3页/共13页第四页，共13页。2)放大整形部分放大整形部分用于对输入的待测信号进行处理。输入信号过大或过小都会影响测量，为了排除这一影响，采用(ciyng)了双二极管限幅电路对过大信号进行限幅处理，再采用(ciyng)一运放对输入待测信号进行了放大，幅度过小的信号也可以通过运放放大达到测量要求。其次，为了获取同频率的待测量信号，需要用一施密特整形电路对限幅放大的信号进行整形处理，以使待测的矩形脉冲及非矩形脉冲转化为同频的方波脉冲，送入选通门，从而产生正常的计数信号。在选通控制门输出高电平时，计数器正常计数，低电平时则由锁存信

5、号锁存数据，此时不计数。放大整形电路如图8-44所示。第4页/共13页第五页，共13页。图8-44 放大(fngd)整形电路 第5页/共13页第六页，共13页。3)控制电路部分控制电路是数字频率计正常工作的中枢部分。在这一部分的设计构思过程中，认真对各种频率信号的组合及搭配进行分析，分别得到(d do)用来控制计数译码的锁存信号和清零信号，其时序要求如图8-45所示。第6页/共13页第七页，共13页。图8-45 计数(j sh)、锁存和清零信号时序关系 第7页/共13页第八页，共13页。图8-46 计数、锁存和清零(qn ln)信号时序电路 第8页/共13页第九页，共13页。4)计数译码及显示

6、部分为了(wi le)方便，可以选用带译码器的集成十进制计数芯片40110，该芯片有锁存控制端，可对计数进行锁存。计数部分只显示锁存后的数据，每锁定一次，计数部分跳动一次，更新数据，如此往复。由于受元(器)件限制，这里仅使用了计数芯片74160N，且只做了三位，四位甚至更多位原理相同。计数译码显示电路如图8-47所示。第9页/共13页第十页，共13页。图8-47 计数(j sh)译码显示电路 第10页/共13页第十一页，共13页。5)总体设计图在调试过程中，采用分部检测的方法逐个检测每一个部分(b fen)是否能够正常工作。接正弦波输入时，若幅度不符合要求，可加一电容隔去直流从而降低幅度，以保证正常工作。数字频率计总体电路图如图8-48所示。第11页/共13页第十二页，共13页。数字(shz)频率计原理图 第12页/共13页第十三页，共13页。