基于Poteus的数字频率计的设计与仿真.docVIP

英文翻译 学生姓名 学 号 专业班级 指导教师 学 院 2014年 6月 10日 基于Proteus的数字频率计的设计与仿真 Liping Ma, Weiguo Zhang 摘 要:为了能在系统中准确地和快速地确定每个模块的参数，选择Proteus作为仿真平台，在这样的环境中设计电路原理，详细描述振荡器，分频器电路，整形电路，计数和解码IC电路的设计过程。确定每个设备的工作参数，分析模拟结果，结果表明，数字频率计的设计具有精度高，可靠性好，它满足设计要求。 1 介绍 频率是在电子最基本的参数之一，它与电参数和许多测量结果有非常密切的关系的，所以频率测量变得更加重要，目前，频率计已被广泛应用于航空航天，电子，测量和控制等领域[1-4]。本次设计的电路能够使得设计效率通过仿真得到改善 ，而且产品开发的成本大大降低。 目前，仿真软件MATLAB和MAX-PLUSⅡ具有强大的仿真功能，但在电子技术设计，特别是在数字电路设计，不仅需要了解他们的实时信号，还需要分析多个输出的逻辑关系信号，因此选择作为变形仿真平台来设计频率计。它是一种EDA软件 这是由英国Labcenter公司电子公司生产的软件，它具有的原理图编辑功能，PCB自动布线功能或其它EDA工具都有的人工和电路仿真的功能。它也有一些虚拟仪器仪表，这些都非常适合于分析电子电路，如逻辑分析仪，计数计时仪，信号发电机等，逻辑分析仪可以同时观察16波形，其逻辑关系是很清楚[5-8]。此外，Proteus提供了一个图形显示功能，它可以显示以图形形式变化的信号，设计人员可以直接观察仿真结果。本文采取Proteus软件作为仿真平台设计的数字频率计，仿真结果进行了详细分析。 2 数字频率计的原理 由振荡器，分频器电路，整形电路，计数和由数字频率计解码IC电路。振荡电路产生频率信号，我们可以通过分频的频率信号得到一个0.5HZ信号。经限制，放大，输出一个与被测信号具有相同的频率矩形脉冲信号，该信号常用于计数时可以通过一个与门测量信号和所述控制信号产生。锁定信号和复位信号控制计数，锁存和复位状态在一起，然后通过数字显示设备显示的数据。数字频率计原理框图如图1所示 。 图1 数字频率计原理框图 3 数字频率计的设计与仿真 3.1 振荡电路和分频电路 3.1.1 振荡电路 振荡器是计时器的核心，稳定性和振荡频率的精度确定计时器精度[9-10]，使用集成电路555的定时和RC构成的频率为500HZ的振荡器。理论上连接555的引脚6和引脚2在组成施密特触发，将输出与通过RC积分电路的输入连接在一起，但会有一些实际问题，如电容C1更大555内部的逻辑门的承载能力是有限的，它不能提供充电和放电电流直接，所以连接引脚7，R1变成一个反相器。因为引脚7和引脚3有相同的逻辑关系，所以把引脚7与施密特触发输入端连接在一起，由此形成的振荡器。为了得到可调节的输出频率，使用可变电阻器RV1，电路如图2所示。 图2 振荡电路图 电容器通过R1，R2，RV1充电，所以充电时间为： （1） 电容器通过RV1放电，所以放电时间为： （2） 振荡周期为： （3） 3.1.2 分频电路 振荡器产生的矩形波为500Hz，采用分频器得到0.5Hz的计时器信号，74LS90是一个2-5-10十进制加法计数器，使用由它组成的分频器374LS90可以分为500HZ矩形脉冲到0.5HZ。首先连接着各个74LS90成十进制计数器，然后连接三个74LS90在一起，形成一个分频器，电路原理图和仿真结果显示在图3所示。为了提高精度，在实际应用中，常利用1MHz晶体通过分频器得到0.5HZ的信号。 图3 分频电路图 3.2 计数译码和显示电路 计数译码和显示电路由计数器和译码显示电路，控制电路和锁存器电路构成， 计数器和译码显示电路选择74LS90作为计数芯片，74LS90是2-5-10十进制 加法计数器，首先把每一个74LS90连接到十进制计数器，然后连接四74LS90 形成1?9999的计数