基于multisim的数字频率计设计开题报告

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1、长江师范学院本科毕业设计开题报告数字频率计的Multisim仿真设计甘秋霞2007级电信应本一、课题意义：（一）课题背景频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接使用。频率信号抗干扰性强、易于传输，可以获得较高的测量精度。同时，频率测量方法的优化也越来越受到重视。本设计基于Multisim软件，并用汇编语言编写程序，采用单片机智能控制结合外围电子电路，得以高低频率的精度测量，最终实现多功能数字频率计的设计方案。（二）理论

2、意义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，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率[1]。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着一段时间间隔的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。数字频率计框图被测信号信号放大控制门全波整流波形整形计数器显示译码器数码显示分频器波形整形数据锁存器电源整流稳压（三）现实意义传统的频率计通常采用组合电路和时序电

3、路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接使用。频率信号抗干扰性强、易于传输，可以获得较高的测量精度。同时，频率测量方法的优化也越来越受到重视。本设计基于Multisim软件，并用汇编语言编写程序，采用单片机智能控制结合外围电子电路，得以高低频率的精度测量，最终实现多功能数字频率计的设计方案。根据频率计的特点，可广泛应用于各种测试场所。二、文献综述（一）理论的渊源及演进过程数字频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度

4、等，这些也是人们衡量数字频率计的技术水平，决定数字频率计价格高低的主要依据。目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将数字频率计的测频上限扩展到微波频段。在电子测量技术中，频率是一个最基本的参量，对适应晶体振荡器、各种信号发生器、倍频和分频电路的输出信号的频率测量，广播、电视、电讯、微电子技术等现代科学领域[4]。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。数字式频率计的测量原理有两类：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法即测周期法，如周期测频法。数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设

5、计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。通过严格的测试后，能够较准确地测量方波、正弦波、三角波、矩齿波等各种常用的信号的频率，而且还能对其他多种物理量进行测量。直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量[5]。（二）国内外对本课题的研究现状和有待解决的问题在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的，可达10—10E-13数量级。因此，在生产过程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用

6、数字频率计来测量，以提高精确度。由于大规模和超大规模数字集成电路技术、数据通信技术与单片机技术的结合，数字频率计发展进入了智能化和微型化的新阶段。其功能进一步扩大，除了测量频率、频率比、周期、时间、相位、相位差等基本功能外，还具有自捡、自校、自诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储和数据通信等功能。此外，还能测量电压、电流、阻抗、功率和波形等[6]。国际上数字频率计的分类很多。按功能分类，因计数式频率计的测量功能很多，用途很广。国际国内通用数字频率计的主要技术参数[7]1．频率测量范围电子计数器的测频范围，低端大部分从10Hz开始；高端则以不

7、同型号的频率计而异。因此高端频率是确定低、中、高速计数器的依据。如果装配相应型号的变频器，各种类型的数字频率计的测量上限频率，可扩展十倍甚至几十倍。2．周期测量范围数字频率计最大的测量周期，一般为10s，可测周期的最小时间，依不同类型的频率计而定。3．晶体振荡器的频率稳定度晶体振荡器的频率稳定度，是决定频率计测量误差的一个重要指标。可用频率准确度、日波动、时基稳定度、秒级频率稳定度等指标，来描述晶体振荡器的性能。对于时基稳定度来说，按要求低速通用计数器应达到1×10—’／日；中速通用计数器应达到1×10—8／日；高速通用计数器应达到1×10—

8、9／日。4．输入灵敏度输入灵敏度是指在侧频范围内能保证正常工作的最小输入电压。目前通用计数器一般都设计二个输入通道，即d通道和月通道。对于4通道来说，灵敏度大多为5