基于multisim的数字频率计设计开题报告.ppt

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 （三）现实意义 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。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—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