基于Multisim的数字频率计电路的设计与仿真.docx
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基于Multisim的数字频率计电路的设计与仿真
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
前言
第一章Multisim2001软件简单介绍
1.1Multisim2001简介
1.2Multisim2001的用户界面
1.2.1菜单栏
1.2.2工具栏
1.2.3Multisim2001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。
充分调动学生学习的主观能动性，培养创新能力。
第一章Multisim2001软件简单介绍
1.1Multisim2001简介
Multisim是加拿大图像交互技术公司推出的以Windows为基础的仿真工具，具有直观的仪器和多种分析方法可以进行模拟/数字混合仿真分析等。
适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，是一个32位的电路仿真软件，工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
这里主要介绍Multisim2001的相关内容：
（1）Multisim2001组成：
1．构建仿真电路
2．仿真电路环境
3．Multisim单片机仿真
4．FPGA、PLD，CPLD等仿真
5．通信系统分析与设计的模块
6．自动布线模块
（2）仿真的内容：
1．器件建模及仿真；
2．电路的构建及仿真；
3．系统的组成及仿真；
4．仪表仪器原理及制造仿真。
（3）器件建模及仿真：
可以建模及仿真的器件：
模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；
数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；
FPGA器件等。
对Multisim2001系统安装和运行有一定的要求，首先不同版本所需要的硬盘空间不同。
其次要求运行在microsoftwindows98以上的操作系统下。
最后在程序运行时将建立一个大小为20M的临时文件。
1.2Multisim2001的用户界面
Multisim2001的用户界面：
单击Windows”开始”菜单中”程序”下的Multisim2001，弹出如图1-1所示的Multisim2001用户界面。
Multisim2001的用户界面主要由菜单栏（MenuBar）、标准工具栏（Standardtoolbar）、使用的元件列表（InUselist）、仿真开关（SimulationSwitch）、图形注释工具栏（GraphicAnnotationToolbar）、项目栏（ProjectBar）、元件工具栏（Componenttooba）、虚拟工具栏（Virtualtoolbar）、电路窗口（CircuitWindows）、仪表工具栏（InstrumentsToolbar）、电路标签（CircuitTab）、状态栏（StatusBar）和电路元件属性视窗（SpreadsheetView）等组成。
图1-1Multisim2001用户界面
1.2.1菜单栏
File:
文件菜单Edit:
编辑菜单View:
视图菜单Place:
放置菜单
Simulate:
仿真菜单Transfer:
导出菜单Tools:
设计工具菜单
Options:
选项菜单Window:
窗口菜单help:
帮助菜单
1.2.2工具栏
Multisim2001共有5个工具栏，分别是System（系统工具栏）、Designs（设计工具栏）、Instrument（仪器工具栏）、Zoom（缩放工具栏）和Inuselist（当前元件清单）,他们提供了电路仿真中常用的操作按钮。
执行菜单“View”→“Toolbars”可打开或关闭所选中的工具栏。
主要工具栏的介绍
⑴系统工具栏
如下图1-2所示：
图1-2
从左至右各按钮的名称依次为：
新建、打开、存盘、剪切、复制、粘贴、打印、帮助、放大和缩小。
其功能与windows基本相同，这里就不一一详细介绍。
⑵设计工具栏：
可以完成启动仿真、仿真分析、导出、仿真后处理、元件设计及工具栏设置等功能如下图1-3所示：
图1-3
各按钮的名称及功能如表1-1：
表1-1
图标
功能
图标
功能
图标
功能
元器件设置按钮，用于打开/关闭元器件工具条
元器件设计按钮，用于打开元件编辑器，进行元件编辑
仪器库设置按钮，用于打开/关闭仪器工具条
模拟仿真按钮，用于开始/暂停/结束电路的模拟
仿真分析按钮，用于选择电路的分析功能
仿真结束后处理按钮，用于分析结果的再处理
VHKL/Verilog模型按钮用于打开设计界面VHKL/Verilog
统计报告按钮，用于统计电路元器件、仪器名单等
导出按钮，用于与其它电路文件之间的传输
表1-1
⑶仪器库栏（虚拟仪器的简单介绍）
如下图图1-4所示：
图1-4
各种仿真测试仪器名称和功能如表1-2：
表1-2
图标及名称
功能
图标及名称
功能
数字万用表
可以在电路两节点之间测交直流电压、交直流电流、电阻和分贝值，能自动调整量程
函数信号发生器
可以输出正弦波、三角波和方波，其输出波形的频率、辐度、直流偏置电压及占空比等参数均可以调节
功率计
用于测量电路中的平均功率和功率因数
双踪示波器
可以直观地观测信号的时域波形，可以观察瞬间变化的波形
波特图示仪
用来分析电路的频率响应，可以测试电路的幅频特性和相频特性
字信号发生器
是一个最多能产生32位同步逻辑信号的仪器，可以用来对数字逻辑电路进行测试
逻辑分析仪
可以同时观察多路逻辑信号的波形，适用于对逻辑信号的高速采集和准确的时序分析，是分析大规模数字系统一的有力工具
逻辑转换仪
能完成逻辑表达式、真值表和逻辑电路三者之间的相互转换
失真度分析仪
测量电路总谐波失真与信噪比和仪器
频谱分析仪
用于测量电路中信号幅度与频率的关系，即进行时域分析
网络分析仪
表1-2
1.2.3Multisim2001对元器件的管理
元器件栏：
元器件有两种工业标准即ANSI（美国标准）和DIN（欧洲标准），每种标准采用不同的图形符号表示，如下图1-5所示
注：
上为DIN标准，下为ANSI标准，详细元器件这里就不一一罗列。
图1-5
从左至右依次为：
信号源、基本器件、二极管、晶体管、模拟IC、TTLIC、CMOSIC、数字IC、混合芯片、指示器件、杂合器件、控制器件、RF组件、电气开关
EDA软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该
EDA软件的质量和易用性。
Multisim2001为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。
元器件的管理
Multisim2001以库的形式管理元器件，通过菜单Tools/DatabaseManagement打开DatabaseManagement（数据库管理）窗口（如图1-6所示），对元器件库进行管理。
图1-6
在DatabaseManagement窗口（如图1-7所示）中的Daltabase列表中有两个数据库：
MultisimMaster和User。
其中MultisimMaster库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。
用户对Multisimmaster数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。
当选中Multisimmaster时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。
但用户可以通过这个对话窗口中的ButtoninToolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。
图1-7
据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。
在元器件类型列标中，虚拟元器件类的后缀标有Virtual，如图1-8所示：
图1-8
1.2.4输入电路图的分析和设计
输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来，为分析和仿真做准备。
设置Multisim2001的通用环境变量
为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单Option/Preferences打开Preferences对话窗口，如图1-9所示。
图1-9
通过该窗口的6个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。
在这个对话窗口中有3个分项：
⑴Show：
可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。
⑵Sheetsize：
设置电路图页面大小。
⑶Zoomlevel：
设置缩放比例。
其余的标签选项在此不再详述。
取用元器件
⑴取用元器件的方法有两种：
从工具栏取用或从菜单取用。
从菜单取用：
通过Place/PlaceComponent命令打开ComponentBrowser窗口。
如图1-10所示：
图1-10
⑵选中相应的元器件
在ComponentFamilyName中选择74LS系列，在ComponentNameList中选择74LS00。
单击OK按钮就可以选中74LS00，出现如下备选窗口。
7400是四/二输入与非门，在窗口种的SectionA/B/C/D分别代表其中的一个与非门，用鼠标选中其中的一个放置在电路图编辑窗口中，如左图所示。
器件在电路图中显示的图形符号，用户可以在上面的ComponentBrowser中的Symbol选项框中预览到。
当器件放置到电路编辑窗口中后，用户就可以进行移动、复
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