multisim简易数字频率计

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。

《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。

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=。

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
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。

商业大学2008届本科电子技术课程设计数字频率计的设计姓名：璐系别：自动化系专业：自动化学号：********指导教师：***2010年12月9日数字频率计的设计1 设计任务与要求1.1 基本功能1）能够测量正弦波、方波、三角波等交流信号的频率；2）测量信号的频率围为1HZ~9999KHZ，分辨率为1HZ；3）测量结果直接用十进制数值，通过四个数码管显示；4）可手动测量，手动清零；5）具有高精度、迅速测量、读数方便等优点。

1.2 扩展功能1）具有不同可测频率围的多个档位；2）有超量程警告，当测量信号频率超过所选档位的量程时，频率计发出警报。

2 设计原理脉冲信号的频率就是在单位时间(1s)里产生的脉冲个数，若在一定时间间隔tw测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为：f=N/T （1）数字频率计的总体框图如图1所示：图1数字频率计由四大基本电路组成：整形系统，单稳态触发器构成的闸门电路，可控的计数系统、锁存译码显示电路、超量程报警系统。

经过放大衰减后的被测信号（包括正弦波，三角波，方波等周期信号）经过整形电路，变成峰值为3~5V(与TTL兼容)的方波信号Vx，送入计数器的时钟脉冲端。

当门控信号到来后，闸门电路开启，时间为T1，计数器实现计数功能，T1时间过后闸门关闭，计数停止，锁存器使能端置零，计数结果被锁存，通过数码管可以方便读出被测信号频率。

图2为数字频率计的波形图：图23 电路设计3.1 整形电路1）抢答电路的功能：将被测信号整形成方波，方便计数。

2）整形电路如图3所示：图3.13）整形电路原理及功能实现：XFG1为Multisim软件自带的波形发生器,能产生不同频率的，占空比可调的三角波，正弦波和方波，所产生信号可代替被测外界周期信号，方便进行仿真。

74LS14D为有施密特触发器的六反相器，作用是将三角波或正弦波整形成方波，这里我们只用其中一个就行。

施密特反相器功能表如表1所示：表1其核心部分为施密特电路。

《电工与电子技术基础》课程设计报告题目简易数字频率学院（部汽车学院专业汽车运用工程班级22021002学生姓名苏奋学号22021002186 月5 日至 6 月12 日共1 周指导教师（签字）一、课题名称与技术要求<1>名称：简单数字频率计摘要数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。

它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、三角波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。

本设计中使用的是直接测频法，即用计数器在计算1s内输入信号周期的个数；并使用了模拟软件Multisim进行仿真。

应用石英晶体振荡器构成稳定的多谐振荡器，并用74LS160和74LS161进行分频得到时基信号。

时基信号作为闸门信号来控制计数器74LS160工作，进行计数，通过译码显示电路在数码显示管上显示最终结果。

并且，时基信号还要通过555构成的单稳态触发器产生锁存信号和清零信号，锁存信号使输出稳定，清零信号清空计数器，为下次计数做准备。

当输入频率超过量程时，电路会自动报警。

关键字：直接测频法时基信号放大整形震荡分频计数锁存清零<2>主要技术指标和要求：1.被测信号的频率范围为100HZ～100KHZ2.输入信号为正弦信号或方波信号3.四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位4.具有超量程报警功能扩展1.被测信号的频率范围扩展到1HZ～999.9KHZ2.测量频率分为3档1HZ～9999HZ，10HZ～99.99KHZ，100HZ～999.9KHZ3.输入信号可为正弦信号、三角波信号和方波信号4.可测被测信号的周期第一章系统综述1.1总体思路对比与选择：一、总体思路：将输入信号进行放大整形之后，利用闸门信号（时基信号）对被测信号进行脉冲计数，然后通过译码显示电路进行读数。

二、实现方式：●直接计数式测频：将经过整形放大的待测信号，送入闸门信号中，在一个闸门信号周期错误！未找到引用源。

对待测信号进行计数，所得的计数值错误！未找到引用源。

商业大学2008届本科电子技术课程设计数字频率计的设计姓名：璐系别：自动化系专业：自动化学号：********指导教师：***2010年12月9日数字频率计的设计1 设计任务与要求1.1 基本功能1）能够测量正弦波、方波、三角波等交流信号的频率；2）测量信号的频率围为1HZ~9999KHZ，分辨率为1HZ；3）测量结果直接用十进制数值，通过四个数码管显示；4）可手动测量，手动清零；5）具有高精度、迅速测量、读数方便等优点。

1.2 扩展功能1）具有不同可测频率围的多个档位；2）有超量程警告，当测量信号频率超过所选档位的量程时，频率计发出警报。

2 设计原理脉冲信号的频率就是在单位时间(1s)里产生的脉冲个数，若在一定时间间隔tw测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为：f=N/T （1）数字频率计的总体框图如图1所示：图1数字频率计由四大基本电路组成：整形系统，单稳态触发器构成的闸门电路，可控的计数系统、锁存译码显示电路、超量程报警系统。

经过放大衰减后的被测信号（包括正弦波，三角波，方波等周期信号）经过整形电路，变成峰值为3~5V(与TTL兼容)的方波信号Vx，送入计数器的时钟脉冲端。

当门控信号到来后，闸门电路开启，时间为T1，计数器实现计数功能，T1时间过后闸门关闭，计数停止，锁存器使能端置零，计数结果被锁存，通过数码管可以方便读出被测信号频率。

图2为数字频率计的波形图：图23 电路设计3.1 整形电路1）抢答电路的功能：将被测信号整形成方波，方便计数。

2）整形电路如图3所示：图3.13）整形电路原理及功能实现：XFG1为Multisim软件自带的波形发生器,能产生不同频率的，占空比可调的三角波，正弦波和方波，所产生信号可代替被测外界周期信号，方便进行仿真。

74LS14D为有施密特触发器的六反相器，作用是将三角波或正弦波整形成方波，这里我们只用其中一个就行。

施密特反相器功能表如表1所示：表1其核心部分为施密特电路。

摘要本论文主要介绍应用Multisim2001软件进行数字频率计的设计与仿真。

数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，广泛应用于机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。

Multisim操作简单方便，易于学习和掌握。

应用Multisim2001软件可以进行电子电路的设计与仿真。

本论文通过数字频率计的设计与仿真反映了应用Multisim2001软件进行电子电路的设计与仿真提高了电子电路设计的效率，节省了设计者的时间、设备。

关键词：数字频率计 Multisim 设计与仿真目录前言第一章 Multisim2001软件简单介绍1.1 Multisim2001简介1.2 Multisim2001的用户界面1.2.1 菜单栏1.2.2 工具栏1.2.3 Multisim2001对元器件的管理1.3 在Multisim2001软件上绘制仿真电路1.3.1 绘制仿真电路的过程1.3.2 在Multisim2001软件上创建电路图第二章课题设计2.1 主要技术要求2.2 设计方案图2.3 电路简述2.4单元电路的设计与仿真致谢参考文献附件：附录图1 在Mutilsim中设计的总电路图附录图2 被侧信号100Hz时的仿真结果图附录图3 被侧信号45Hz时的仿真结果图前言数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。

如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。

电子计算机的飞速发展有效地解决了这个问题。

Multisim软件的良好信誉以及Multisim的卓越表现使之很快成为众多EDA用户的首选软件。

Multisim操作简单方便，易于学习和掌握。

并且能弥补设备种类和数量不足，充分扩展学生的思维空间，给他们更大的自由发挥的天地。

使学生可以根据不同需要无限制地进行各种电路分析实验，验证实验，常规实验，设计实验。