基于Multisim7软件的24秒倒计时器的设计与仿真Word文件下载.docx

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【正文语种】中文

【中图分类】教科文艺

第30卷第2期2010年3月高师理科学刊JournalofScienceofTeachers'

CollegeandUniversityVol.30No.2Mar.2010文章编号：

1007-9831（2010）02-0059-04基于Multisim7软件的24秒倒计时器的设计与仿真李要球1，祝晓凤2，周琳2（1．淮海工学院控制工程技术研究所，江苏连云港222005；

2．淮海工学院东港学院，江苏连云港222005）摘要：

Mlutisim7软件具有强大的仿真分析能力，是专门用于电子线路设计与仿真的工具软件，用它作为电子工作台设计24秒倒计时器，设计过程简单、方便，缩短了设计周期，提高了设计效率．利用电子设计自动化软件进行电路设计和仿真分析，是改革传统课程设计教学的有效途径，可以为学生掌握电路设计及电子产品的开发提供全新的手段和便捷的途径．关键词：

Multisim7；

倒计时器；

电路设计；

仿真分析中图分类号：

TP391.9文献标识码：

Adoi:

10.3969/j.issn.1007-9831.2010.02.017目前，国内高校的电子技术课程设计主要有2种方式，一种是采用常规的TTL或COMS逻辑器件进行硬件连接，大多采用带有面包板和各种信号源的实验箱进行；

另一种是采用EDA技术，借助计算机辅助设计软件进行电路的设计和调试．2种方法相比较，在实验箱上进行安装和调试，所用的集成电路芯片元件要常在管座上拔插，往往费时费力，甚至会引起元器件和仪器设备的损坏等问题．随着电子和计算机技术的进步，推动了EDA技术的普及与发展，计算机辅助设计与分析得到愈来愈广泛的应用，现在常用的EDA技术软件有Multisim，Ptotel，Pspice，Orcad等，在这些软件中，Multisim软件被誉为“计算机里的实验室”，具有界面交互好、画面形象直观等特点1-2]．1Multisim7软件简介Multisim是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT公司）推出的以Windows为基础、专门用于电子线路设计与仿真的虚拟“电子工作台（ElectronicWorkbench），’软件．它不仅提供了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式和比较全面的仿真分析能力，同时还提供了一个庞大的元器件模型库和一整套虚拟仪表（包括示波器、信号发生器、万用表、逻辑分析议、逻辑转换器、字符发生器、波特图绘图仪、瓦特表等），可以满足对一般的数字逻辑电路、模拟电路以及数字一模拟混合电路进行分析和设计的需要”叫．2倒计时器的组成及原理2.1倒计时器的组成倒计时器选用TTL集成电路，由秒振荡发生器、减法计时器、译码器、数字显示器、声光报警电路等组成，用七段数码显示时间．在倒计时过程中，电路能够实现启动控制、清零控制、暂停，连续计时控制等功能，并且根据需要可以手动控制调时，电路组成框图，见图ll5l.设计电路中起核心作用的是减法计数器．为满足计时工作任务的需要，计数器选用同步十进制双脉冲计数器74LS192，其功能见表1．由表l可知，它具有置数、清零、计数、保持等功能，能满足设计要求，收稿日期：

2009-11-10基金项目：

淮海工学院大学生实验室创新课题资金资助项日（2lX）93478）作者简介：

李要球（1970-）．男，江苏连云港人，讲师，硕十，主要从事测控技术及仪器的研究．E-mail:

lyq2601@第30卷2期2010年3月高师理科学刊JournalofScienceofTeachers'

CollegeandUniversityVol.30No.2Mar.文章编号：

1007-9831（2010）02-0059-041，祝晓凤周琳（1．淮海工学院控制工程技术研究所，江苏连云港222005；

Mlutisim7软件具有强大的仿真分析能力，是专门用于电子线路设计与仿真的工具软件，用它作为电子工作台设计24秒倒计时器，设计过程简单、方便，缩短了设计周期，提高了设计效率．利用硬件连接，大多采用带有面包板和各种信号源的实验箱进行；

另一种是采用EDA技术，借助计算机辅助设计软件进行电路的设计和调试．2种方法相比较，在实验箱上进行安装和调试，所用的集成电路芯片元件要常在管座上拔插，往往费时费力，甚至会引起元器件和仪器设备的损坏等问题．随着电子和计算机技术的进步，推动了EDA技术的普及与发展，计算机辅助设计与分析得到愈来愈广泛的应用，现在常用的EDA技术软件有Multisim，Ptotel，Pspice，Orcad等，在这些软件中，Multisim软件被誉为”具有界面交互好、画面形象直观等特点1-2]．Multisim是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT公司）推出的以Windows电子工作台（ElectronicWorkbench），路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式和比较全面的仿真分析能力，同时还提供了一个庞大的元器件模型库和一整套虚拟仪表（包括示波器、信号发生器、万用表、逻辑分析议、逻辑转换器、字符发生器、”叫倒计时器选用TTL集成电路，由秒振荡发生器、减法计时器、译码器、数字显示器、声光报警电路等组成，用七段数码显示时间．在倒计时过程中，电路能够实现启动控制、清零控制、暂停，连续计时控制等功能，设计电路中起核心作用的是减法计数器．为满足计时工作任务的需要，计数器选用同步十进制双脉冲计数器74LS192，其功能见表1．由表l可知，它具有置数、清零、计数、保持等功能，能满足设计要求，作者简介：

lyq2601@高师理科学刊第30卷图1倒计时器组成框图2.2工作原理用于24秒倒计时的仿真原理图，见图

2．表174LS192计数器功能表┏━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┓┃┃┃输入┃┃┃输出┃┣━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫┃UP┃DOWNCI．RI．OADABCDQAQBQCQD×

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×

00000abcdahcdTOX×

加法计数t减法计数保持┃┗━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┛2.2.1振荡电路由555定时器组成多谐振荡器，电路中定时元件电容C取10LLF，Ri取lKfl，R采用可变电阻，电路工作时，通过调节B设置适当的值，可以使振荡器输出周期为Is的周期性脉冲信号．2.2.2计时及译码显示电路采用2片同步十进制双脉冲计数器74LS192级联，将个位数的借位端输出信号作为十位数的触发脉冲信号，实现二位数计数．根据计数器74LS192的功能，采用减法计数时，加法计数的脉冲输入端UP接高电平l，将减法计数的脉冲输入端DOWN接到秒信号脉冲，实现计数器的减法计数，显示电路选用带有译码的七段数码显示器．2.2.3控制电路由控制开关J，，J：

，L，J。

组成．J．是电源开关，同时起到启动／暂停的控制作用；

J3是清零开关；

J4是置数/i+时开关；

在计时过程中可以通过J，进行手动控制计时．在Ji打开的情况下，不断点击电脑键盘字母B可使计时器手动倒计时．图2倒计时器原理电路图2.2.4声光报警电路由计数器十位数U二的借位端输出信号通过非门U．，；

、与门U。

，、控制蜂鸣器BUZZER和探测器LAMP工作，实现声光报警．3仿真电路设计与分析3.1倒计时器的仿真原理图设计进入Multisim7工作环境界面，放置元件：

从Basic元件库中调出所需的电阻、电容、变阻器、单刀单掷开关、单刀双掷开关；

从Sources元件库中调出电压源、接地符号、音频信号；

从TTL元件库中调出与非门、非门、与门、计数器；

从Mixed元件库中调出555定时器；

从Indit:

ators元件库中调出探测器、蜂鸣器、带有泽码的七段数码显示器．电路布线按照电路原理图排列各个元件，将鼠标放于元件管脚上，鼠标指示变为“+”形状后，移动鼠标至另一元件管脚，即完成两者之间的连接|4。

”．图倒计时器组成框图2.2工作原理用于24秒倒计时的仿真原理图，见图2．表74LS192计数器功能表┏━┳┓┣╋┫QAQBQCQDahcdX┗┻┛2.2.1振荡电路由555定时器组成多谐振荡器，电路中定时元件电容C取10LLF，Ri取lKfl，R采用计时及译码显示电路采用2片同步十进制双脉冲计数器74LS192级联，将个位数的借位端输出信号作为十位数的触发脉冲信号，实现二位数计数．根据计数器74LS192的功能，采用减法计数时，加法计数的脉冲输入端UP接高电平l，将减法计数的脉冲输入端DOWN接到秒信号脉冲，实现计数器的减法计数，2.2.3控制电路由控制开关J，，J：

J3是清倒计时器原理电路图工作，实现声光报警．进入Multisim7工作环境界面，放置元件：

从Basic元件库中调出所需的电阻、电容、变阻器、单刀单掷开关、单刀双掷开关；

从TTL元件库中调出与非门、非门、与门、计数器；

ators元件库中调出探测器、蜂鸣器+形状后，移动鼠标至另一元件管脚，即完成两者之间的连接|4。

”第2期李要球，等：

基于Multisim7软件的24秒倒计时器的设计与仿真61放在电子工作平台上的元器件，显示蓝色的元器件为真实元器件，黑色的元器件为虚拟元器件，图2电路中的元器件均选用真实元器件，从库中调出的开关操作键默认为空格键，双击后将其改为其它键．其中控制开关J-，J：

，J，，J．分别设置改为A，B，C，D键，变阻器的调节键改为e（E），其中小写e为阻值减小，大写E为阻值增大，每次减小或增大的幅度可通过双击元件调出元件属性对话框进行修改．2个计数器芯片的清零端CLR接单刀双掷开关J3，当L接高电平l时实现清零操作，异步置数端LOAD接到置数/i+时控制开关J。

，个位数芯片的DCBA分别置0100，十位数芯片的DCBA分别置0010.当控制开关J。

置低电平0时，实现置数24；

当计时控制开关J4置高电平1时，实现倒计时．2个显示译码器芯片U。

，Us的4个输入信号4321端分别接到2片74LS192的4个信号输出端QDQCQBQA.为使倒计时器计数到零时应停止计时，将十位计数器的BO借位端与脉冲信号源通过与非门U6_1及非门U．+、连接，使计数到零时封锁脉冲信号，计数器保持零状态不变，同时触发报警电路工作，进行声光报警．3.2倒计时器的仿真过程按下仿真开关，激活电路，通过键盘操作开关Ji，J：

，J3，J。

使电路工作．点击电脑键盘字母A使开关J，闭合和断开；

点击电脑键盘字母C控制开关J3分别接高电平和低电平，接到高电平时实现计时器清零，接到低电平时计时器处于倒计时等待状态；

点击电脑键盘字母D控制开关分别接高电平和低电平，接到高电平时实现置数起始时间数字24，接到低电平时计时器进行倒计时．当J．闭合后，L接5V时清零；

J，接地、L接地进行置数24；

J，接地、J4接SV时进行24s倒计时．此时若开关Ji或J：

打开，可以使计时暂停，在打开J．的情况下，点击电脑键盘字母B操作J!

可实现手动倒计时．当倒计时到00时，探测器发光，借助计算机自带的扬声器可听到蜂鸣器“嘟、嘟、嘟”的报警声音．仿真过程的波形图（见图3）是进行3个24s周期倒计时的仿真波形．┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃群┃┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃Thne（Sj┃┃┃┣━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃--!

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一{t”r“┃┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛用Multisim7软件设计电路，如同在实验室面包板上搭接电路，且不受元器件种类、数量和测试仪器的限制，以其高品质的性能、强大的分析能力和在线屏幕显示让设计者轻松、愉快、卓有成效地完成设计任务，从而为电子系统的设计、电子产品的开发提供了一种全新便捷的途径．在高等学校的理论教学、实验教学、课程设计中应用Multisim7软件可以提高现代教育技术水平，为学生提供了一个大胆思维、充分发挥创造性的实验环境．电子设计自动化是一种全新培养学生动手能力的有效手段，有利于学生综合课程设计和实验能力的锻练，增加学生的学习兴趣，提高教学质量．参考文献：

[1]黄勤易，基于EDA技术的数字电路设计性实验研究[Jl．现代电子技术，2005，211（20）:

65-68.[2]张晶，李心广，基于Multisim的电路设计与仿真【J].计算机仿真，2005，22（5）：

109-110.[3]阎石，数字电子技术基础【M]．5版，北京：

高等教育出版社，200

6．[4]王廷才，赵德申．电工电子技术EDA[M]．北京：

机械工业出版社，2003.[5]王香婷．基于EWB的篮球竞赛30秒计时器的设计[J].实验技术与管理，2005，22（7）：

52-54.【6】汪建立．基于Multisim2001软件的数显抢答器设计与仿真[J].鄂州大学学报，2004，11（4）:

23-26.Designandsimulationof24secondscountdowntimesbasedonthesoftwareofMultisim7LIYao-qiu'

ZHUXiao-feng'

ZHOULin'

（l.ResearchJnstituteofControlF.ngineeringTechnology,IluailiaiInstituteofTecl"

mlogy,l.ianyungaW222005,Chjjia;

2.CollegeofDc,nggang,Huailiai~stituteofTecl}m）hgy,Liariyungang222005,Cliina）李要球，等：

基于Multisim7软件的24秒倒计时器的设计与仿真放在电子工作平台上的元器件，显示蓝色的元器件为真实元器件，黑色的元器件为虚拟元器件，图2电路中的元器件均选用真实元器件，从库中调出的开关操作键默认为空格键，双击后将其改为其它键．其中控制开关J-，J：

，J，，J．分别设置改为A，B，C，D键，变阻器的调节键改为e（E），其中小写e为阻值减小，大写E为阻值增大，每次减小或增大的幅度可通过双击元件调出元件属性对话框进行修改．2个计数器芯片的清零端CLR接单刀双掷开关J3，当L接高电平l时实现清零操作，异步置数端LOAD接到置数/i+时控制开关J。

，个位数芯片的DCBA分别置0100，十位数芯片的DCBA分别置0010.当控制开关J。

当计时控制开关J4置高电平1时，实现倒计时．2个显示译码器芯片U。

，Us的4个输入信号4321端分别接到2片74LS192的4个信号输出端QDQCQBQA.为使倒计时器计数按下仿真开关，激活电路，通过键盘操作开关Ji，J：

使电路工作．点击电脑键盘字母A使开关J，闭合和断开；

点击电脑键盘字母C控制开关J3分别接高电平和低电平，接到高电平时实现计时器清零，接到低电平时计时器处于倒计时等待状态；

点击电脑键盘字母D控制开关分别接高电平和低电平，接到高电平时实现置数起始时间数字24，接到低电平时计时器进行倒计时．当J．闭合后，L接5V时清零；

J，接地、J4接SV时进行24s倒计时．此时若开关Ji或J：

打开，可以使计“嘟、嘟、嘟的报警声音．仿真过程的波形图见图3）是进行3个24s周期倒计时的仿真波形．--!

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…’rMultisim7软件设计电路，如同在实验室面包板上搭接电路，且不受元器件种类、数量和测试仪器从而为电子系统的设计、电子产品的开发提供了一种全新便捷的途径．在高等学校的理论教学、实验教学、课程设计中应用Multisim7软件可以提高现代教育技术水平，为学生提供了一个大胆思维、充分发挥创造性的实验环境．电子设计自动化是一种全新培养学生动手能力的有效手段，有利于学生综合课程设计和实验能力的锻练，增加学生的学习兴趣，提高教学质量．[1]黄勤易，基于EDA技术的数字电路设计性实验研究[Jl．现代电子技术，2005，211（20）:

65-68.[2]张晶，李心广，基于Multisim的电路设计与仿真【J].计算机仿真，2005，22（5）：

109-110.[3]阎石，6】汪建立．基于Multisim2001软件的数显抢答器设计与仿真[J].鄂州大学学报，2004，11（4）:

Designandsimulationof24secondscountdowntimesbasedonthesoftwareofMultisim7ZHUXiao-feng'