基于Multisim的数字钟的设计与仿真.pdf

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1、信息技术推广中国科技信恩2014年第19，20NS~U·CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONOct．2014本文由曲靖师范学院综合性设计性实验项目“数字电路钟设计”资助杨东霞’姜云杰杨东霞1．曲靖师范学院20111411班：2．曲靖师范学院数字钟由脉冲发生器、计数电路、译码电路、显示电路和校准电路组成。本文分析了一个数字钟设计的基本原理，该数字钟具有正常计时、校时的功能，并给出了通过Multisin软件仿真的过程及结果。实验证明，通过MuNsim系统来对电路进行

2、仿真及有快捷、方便、灵活、不受硬件限制等优点，有着非常现实的意义。DOI：10．3969／j．issn．1001-8972．2014．19．055基于Multisim的数字钟的设计与仿真计数电路数字钟是一种用数字电路技术实现计时的电子装置，在日常生活使用极为广泛。多功能的数字钟具有计时、定时报警、按时打铃、时间程序自动控制、定时广播等功能。译码电路与传统的机械钟相比，它具有走时精准、显示直观、噪音低、显示电路自动调节等优点。数字钟的设计需用到模拟电子与数字电子技术，但主要部分是数字电路部分，且可使

3、用集成芯版完成大部分设计。Mulfisim作为一种高效的设计与仿真平台，其强大的虚拟仪器库和软件仿真功能，为电路设计提供了先进的设计理念和方法，可弥补常规实验室因硬件不图1数字钟电路框图足的缺点。总体设计方案数字钟主要由以下几部分组成：秒信号发生器、计数电路、译码电路、显示电路、校时电路，其原理如图1所示。基本原理如下：由555定时器构成晶振产生稳定的秒脉图2555构成多谐振荡器图3多谐振荡器的波形图冲信号，作为计时的基准信号。计数器分三个：秒计数器、分计数器和时计数器，其中秒和分计数和器都是60

4、进制，(Rl+R2)C，tw2=0．7R2C。其中，twl为VC由0#it数器为24进制。秒计满60后向分计数器进位，分计数l／3Vcc上升到2／3Vcc所需的时间，tw2为电容C放电器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24翻1”所需的间。555电路要求R1与R2均应不小于lKQ，但的规律计数，到小时计数器也计满后，系统自动复位重新开两者之和应不大于3．3MQ。始计数。计数器的输出经七段BCD译码器译码后送到数码现在要用多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，显示器显示。计时出现误差时可以

5、用校时电路进行校时。由上面的三个表达式可得T=0．7(R1+2R2)C．若选择R1=108KR2=l00K，C=10nF可求得T约为lmS，则输设计原理出信号频率约为IKHz。选择此参数的多谐振荡器可作为脉冲通过三个74LS90进行十进制分频即可得到秒脉冲。秒脉冲信号发生器由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，计时电路如图2所示。脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存计时电路分为三个部分：秒计时、分计时和小时计时在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通电路。其中秒和分计时

6、电路的设计是一样的，都是60进过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端Dc放电，制计数器，由一个十进制计数器和一个六进制计数器串使电路产生振荡。电容C在2／3Vcc和1／3Vcc之间充电联而成的，在电路的设计中采用的是集成器件74LS161N和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据如图3所示。74LS161的结构把输出端的0101(十进制为5)用一个与输出信号的时间参数是：T=tw1+tw2，twl=0．7非门74LS00引到Load端便

7、可置0，这样就实现了六进制一l34—中国科技信息20]4年第9，?。期合刊’CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONOct．2o14信息技术推广原理是将“时”“分”计时电路原来所接的进位信号切换为单脉冲，各通过一个单刀双掷开关实现信号切换。单脉冲由一个带弹簧的开关模拟，把它接在与电源相连的线路中，当开关按下去时线路连通为高电平，弹起时线路断开为低电平，开关一次按下和弹起就是一个下降沿脉冲，nr以使计时器计数加l，这样口丁以通过这个开关调时和阙分。电路图如4所示。数字

8、钟仿真与测试秒脉冲发生器仿真结果按2．1节所讨论的原理，设计的秒脉冲信号发生器的仿真电路如图5所示。仿真分析应遵从一定的步骤和方法。仿真开始前可双击仪器图标打开仪器面板。准备观察被测试波形。按下程序窗口右上角的启动／停止开关状态为I，仿真分析开始。图4校时校分电路若再次按下，启动／停止升关状态为0，仿真分析停止。电路启动后，需要调整示波器的时基和通道控制，使波形显示正常。为r便于观察特把频率加大。通过实验观察，所设计的电路可以产生方波。计时、校时电路仿真按上述讨论将各部份电路结合，