基于Multisim的数字时钟设计.docx
《基于Multisim的数字时钟设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Multisim的数字时钟设计.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于Multisim的数字时钟设计
......................................................................................................................................................3.引言第1章
.................................................................................................................................................3
.设计思路1.
.................................................................................................................................................4主要内容.2.
..............................................................................................................................4
数字时钟模块设计2章第................................................................................................................4
2.1数字时钟秒脉冲信号的设计.........................................................................................................42.1.1秒时钟信号发生器的设计...............................................................................................................................................5
.2.2器件分析..............................................................................................................................52.2.174LS160分析...........................................................................................................................................6
.2.3计数器设计.........................................................................................................................6六十进制计数器2.3.1
...................................................................................................................62.3.2二十四进制计数器........................................................................................................................................7
2.4计时电路设计.....................................................................................................................72.4.1秒计时电路的设计....................................................................................................................72..4.2时计时电路的设计...............................................................................................................................82.5数字时钟电路设计.............................................................................................................................................10.校时电路2.6
11..............................................................................................................................................2.7整点报时
.............................................................................................................................................12.2.8闹钟电路............................................................................................................................................16
.仿真调试3第章..............................................................................................................................................17
.3.1时钟显示
.......................................................................................................17.3.1.1时钟显示完整的00:
00:
00
...........................................................................................................17.时钟完整显示01:
00:
003.1.2
...........................................................................................................1823:
59:
59.时钟完整显示3.1.3
.......................................................................................................183.1.4仿真开关校准“秒”电路.......................................................................................................19
3.1.6仿真开关校准“时”电路.......................................................................................................................................................20结论章第4.............................................................................................20仿真软件设计体会利用Multisim10.05第章............................................................................................................................................................20
.参考文献
1
的数字时钟设计Multisim基于
246011）安徽（安庆师范学院物理与电气工程学院安庆赵娟
指导老师：
朱德权
摘要：
时间对于人们来说总是那么的宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人们忘记当前的时间。
于
，数字时钟，电子技术有了飞快地发展，不仅在通信技术上用数字信号替代模拟信号，20世纪末，,是，相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，它不仅可以同时显示时、分和秒，并且可以完成准确的校正。
软件进行数字时钟的设计和Multisim数字时钟具有走时精确，校准方便设计和使用简单的特点。
对于创建好数字时钟的总电路图。
然后用该软件中的仿真功能进行仿真。
一个数字Multisim仿真。
首先在“秒”与数字显示，并需要校正“分”时钟需要振荡器，计数器，译码器和显示器电路精确时间“小时”电路，使其准确的工作，也可有定时和计时功能。
数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
在本文的基础上设计的数字钟，由数字集成电路，数码组成。
中，multisim10.0关键词：
数字钟，振荡器，计数器译码，显示，仿真
2
DesignofdigitalclockbasedonMultisim
ZhaoJuan
（SchoolofPhysicsandElectricalEngineeringofAnqingNormalCollege,Anqing246011）
Abusyandcomplexnatureoftheworkiseasyto，Abstract:
ThetimeforpeopletoalwayssopreciousAttheendofthetwentiethCentury,Electronictechnologyhasbeenmakepeopleforgetthecurrenttime。
So,
。
Notonlyincommunicationtechnologywithdigitalsignalinsteadofanalogsignal，rapiddevelopmentbut
Itnot，alsoinourdailylife,Digitalclockcomparedtoanalogclockcangivepeopleafeelingofstickoutamileis，Anditcancorrection.Digitalaccomplishaccurateclockhours,onlycandisplayminutesandsecondsaccurate,convenientandsimpleindesignwithcalibration.FordesignandsimulationwithMultisimsoftware
indigitalclock.WefirstcreatedMultisimsoftwaredigitalclockcircuitdiagramofthetotal.Andthenusethe
counter,decoderanddisplaytion.adigitalclocktotheoscillator,asoftware'ssimulationfeaturesinthesimulacircuitaccuratelytimehoursminutes\secondswithdigitaldisplay,andtheneedforcorrectioncircuitmakeitsaccuratework,alsocanhavefromtimetotimeandtimekeepingfunction.Digitalclockandtheexpansionofitsapplication,hasveryrealisticsignificance.Inthispaper,theMultisim10.0basedonthedesignofthedigitalclock,iscomposedofadigitalintegratedcircuit,digitaldisplay.
digitalclock,oscillators,counter,decodingdisplay,simulationKeywords:
引言1章第
钟表的数字化给人们生产生活带来了极分、数字钟是一种用数字电路技术实现时、秒计时的装置，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动大的方便，控制、定时广播。
而且与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动、无需人的经常调整等优点。
数字钟的设计涉及到模拟电子与数字电子技术，其中绝大部分是数字部分、逻辑门电路、现在主要用各种译码器显示等基本原理。
数字逻辑表达式、计算真值表与逻辑函数间的关系、编码器、作为一种高效的设计与仿真平台。
其强大的虚拟仪器Multisim10.0芯片实现其功能，更加方便和准确。
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。
设计思路1.
1）.由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。
555定时器构成。
2）.秒时钟信号发生器可由进制计数器完成时计时；采用24计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；3）.译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。
4）.校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时系统应具有整点报时功能，因此，应有译码电路将整点时间识别出来，同时应有报时电路。
5）6）系统应有定时功能，因此，应有定时输入电路和时间比较电路。
）系统应具有闹钟功能。
73
2.主要内容
熟悉Multisim10.0仿真软件的应用；设计一个具有显示、校时、整点报时和定时功能的数字时钟,.能独立完成整个系统的设计；用Multisim10.0仿真实现数字时钟的功能
第2章数字时钟模块设计
数字时钟电路主要由时、分、秒三部分组成，秒时钟电路主要由秒脉冲信号发生器、计数器、译码器、数码管组成，秒计数周期60s。
同样分时钟电路由计数器、译码器、数码管组成，计数周期为60m，与秒时钟电路不同的是脉冲信号由秒时钟电路提供。
时时钟电路采用同样的设计，计数周期为24h。
2.1数字时钟秒脉冲信号的设计
2.1.1秒时钟信号发生器的设计
振荡器可由晶振组成，也可以由555与RC组成的多谐振荡器。
由555定时器得到1Hz的脉冲，功能主要是产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需要的信号。
由555定时器构成的1Hz秒时钟信号发生器。
下面的电路图产生1Hz的脉冲信号作为总电路的初输入时钟脉冲。
由555定时器得到1Hz的脉冲，功能主要是产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需要的信号。
利用555多谐振荡器，优点：
555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
缺点：
要精确输出1Hz脉冲，对电容和电阻的数值精度要求很高，所以输出脉冲既不够准确也不够稳定.
4
2.2器件分析2.2.174LS160分析
在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计中我采用的是统一的器件74LS160D的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS160D的结构把输出端的0110（十进制为6）用一个与非门74LS00引到CLR端便可置0，这样就实现了六进制计数。
由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是异步清零法。
74LS160真值表
CLR
LOAD
ENP
ENT
CLK
ABCD
QQQQDCAB
0
X
X
X
X
XXXX
0000
1
0
X
X
↑
XXXX
ABCD
1
1
1
1
↑
XXXX
计数
同样，在输出端的1001（十进制为9）用一个与非门74LS00引到Load端便可置0，这样就实现了十进制计数。
在分和秒的进位时，用秒计数器的Load端接分计数器的CLK控制时钟脉冲，脉冲在上升沿来时计数器开始计数。
时计数器可由两个十进制计数器串接并通过反馈接成二十四制计数器。
由计数器得到的4位二进制码的必须通过译码后转为人们习惯的数字显示。
如12：
54：
30的二进制码为00010010：
01010100：
00110000。
秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。
“秒”和“分”计数器应为六十进制，而“时”计数器应为二十四进制。
采用10进制计数器74LS160来实现时间计数单元的计数功能。
5
2.3计数器设计2.3.1六十进制计数器，5U4U4俩部分组成。
当时十位计数为对于74LS160计数，如图所示，分、秒计数电路由U3和进制计数。
从而构成6074LS160计数为5时，两片，再加上一片74LS13,U3
六十进制计数器2.3.2二十四进制计数器时计时电路与分、秒计时电路相比，首先就是触发信号来源于分计时电路的进位，其计时范围为0-23。
故在前面的基础上只需修改及时范围即可。
如图所示，时计数电路由U3和U4俩部分组成。
当时个位U4计数为4，U3计数为2时，两片74LS160复零,从而构成24进制计数。
6
二十四进制计数器计时电路设计2.4
秒计时电路的设计2.4.1时，下一次触发信5960s，触发信号由秒脉冲信号发生器提供，当计数值为秒计时电路计数周期为号输入时，向前进位并对计数值清零同时开始进入下一个计数周期。
时计时电路的设计2..4.2
后，下一，累计到在数字电子时钟中，时计时时钟周期都为24h，当触发信号输入时，计数器计数123计数器清零同时开始进入下一个下一个触发信号输入时，时，当计数值达到秒开始清零并向前进位，23计数周期。
时计时电路电路设计原理图如下
7
时计时电路
2.5数字时钟电路设计数字时钟系统的组成利用上面的六十进制和二十四进制递增计数器子电路构成的数字钟系统如图所示
8
数字电路系统9
）“秒”（00-5900-23，可以准确计时，具有“时”（）“分”（00-59）以上电路可完成计时周期为24h数字显示。
2.6校时电路并采用正常计数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，输出端时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。
校正信号可直接取自信号发生器产生的信号；故校时电路处于正当开关打到一端时，正常输入信号可以顺利通过，则与分或时个位计时输入端相连。
常计时状态；当开关打到一端时，信号产生校时电路处于校时状态。
A,B校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。
如图，当开关闭合时，就可以自动进行校时。
C,D断开时，电路进行正常的计时工作；当开关闭合，C,DA,B断开，,D是校时开关当然也可以手动校准时间，这是需要不断地闭合、断开开关，其中每次只改变一个数。
C秒及开始向前。
考虑到开关电路中到59E是较分开关，开关用来控制秒得校准，断开时，秒显示为0进位，故添加反向器，从而实现开关校时电路
校时电路
当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需校准。
将开关校时加入到时钟电路中，时钟出现误差时，在小时校正时不影响分和秒的校时是数字钟应具备的基本功能。
需要校正时间。
对校时电路的要求是，通过正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。
校时方式有快校时和慢校时两种，快校时是，慢校时是用手动产生单脉冲作校时脉冲下图所示为校时电1Hz的校时脉冲计数。
使计数器对开关控制，校时它们的控制功能下表所示。
是校分用的控制开关，其中SS为校时用的控制开关，路和校分电路。
21时可进行快校时。
如果校时脉冲由单脉冲产生器分别为0S脉冲，当脉冲采用分频器输出的1HzS或21提供，则可以进行慢校时。
仿真软件校时的具体设计方法是：
用一个单刀双掷开关切换计数功能与校时功能，Multisim10.0置于计数器的进位端便是计时。
开关置于函数发生器这一端便可以校时，另一端接计数器的脉冲输入端，不校正时间时开关都应打在与非门的那一端。
10
开关校时电路
2.7整点报时分50秒到59秒钟内开始整点报时，即当时间在电路应在整点前1059分秒期间时，分十位、分个59分5959秒期间时，报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到及秒计Qa，因此可将分计数器十位的和5Qc和Qa、个位的Qd和、位和秒十位均保持不变，分别为59
输入与报时电路可选为874HC30来构成。
74HC30Qa数器十位的Qc和相与，从而产生报时控制信号。
由原理可知当分钟计数到一个周每当数字钟计时快到整点时发出声响。
非门。
整点报时的功能要求时，期向前进位时，蜂鸣器开始工作。
位十接U20分别秒钟位Qa、Qd个钟；分。
QaQc；QaQd分
升级会员 