>VR2
不变
>VR1
>VR2
0
导通
多谐振荡器电路的工作原理如下：
接通电源的瞬间，电容C1上的电压不能突变，故TH端的电压小于2/3VCC，TR端的电压小于1/3VCC，输出端OUT的状态为1，放电三极管T截止，电源VCC经过电阻对电容C充电，VC逐渐上升，电路处在第一个暂稳态。
当电容上的电压VC逐渐升高到2/3VCC时，由于TH端和TR端的电压为2/3VCC，使输出端OUT的状态变为0，放电三极管T导通，电容C放电，VC逐渐下降，电路处在第二个暂稳态。
当电容上的电压VC下降到1/3VCC时，使输出端OUT的状态从0变为1，放电三极管T截止，电源VCC再次经过电阻对电容C充电，电路返回到第一个暂稳态。
如此周而复始地在两个暂稳态这间交替变换，便产生了所需要的矩形脉冲信号输出。
4.2分频电路：
分频器的功能是对振荡器产生的方波信号进行分频外理，一方面形成计时所需的标准秒脉冲信号，另一方面提供数字钟功能扩充时所需的信号，如仿电台报时用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。
如图3所示，选用3片中规模集成电路74LS90（十进制计数器）可构成分频电路产生所需信号。
如图74LS90由四个触发器组成，分为计数器Ⅰ和计数器Ⅱ。
R9为异步置位端，R0为异步复位端，A、B为两个时钟输入端，QA、QD为计数器状态输出端。
图中，每片为1/10分频，第1片的QA端输出频率为500Hz的方波信号，QD端输出频率为100Hz的方波信号；第2片的QD端输出频率为10Hz的方波信号；第3片的QD端输出频率为1Hz的方波信号。
图3分频电路
4.3计数器：
秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。
“秒”、“分”计数器为60进制，小时为24进制。
（1）60进制计数器
数字钟的“分”和“秒”计数器均为模60的计数器，它们的个位都是十进制计数器，而十位则是六进制计数器，其计数规律为00->01->…->58->59->00…。
可选用74LS192作为“分”和“秒”的个位和十位计数器，其中，十位计数器将74LS192连接成模6计数器。
（a）十进制计数器
74LS90构成十进制计数器的方法有两种：
将QA与B相连或将QD与A相连。
在这里是将QA与B相连即将管脚1和12相连。
计数脉冲加到A端（管脚14），当QA端从1->0变化时，有时钟脉冲有效边沿送给B端，其计数规律如表2所示。
表2十进制计数规律
NA
QD
QC
QB
QA
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
0
0
1
1
4
0
1
0
0
5
0
1
0
1
6
0
1
1
0
7
0
1
1
1
8
1
0
0
0
9
1
0
0
1
在74LS192构成的计数器的基础上，将计数器的状态输出反馈到R0或R9端，就可以改变计数器的模数，即构成任意进制计数器。
设计数器的模为M，反馈状态数（与反馈状态相应的十进制数）为N反，则M与N反有如下关系：
当计数器的状态输出反馈到R0时，有M=N反；
当计数器的状态输出反馈到R0时，有M=N反+1。
（b）模6计数器
因为M=6<10，所以用1片74LS192即可，将计数器的状态输出反馈到R0端，则
N反=M=（6）10=（0110）8421
即计数器状态QDQCQBQA=0110，因此R0
（1）=R0
（2）=QCQB，故应将它们用与门连接起来，同时为1时即清零重新开始计数。
（2）24进制计数器
数字钟的“时”计数器为模24的计数器，其计数规律为00->01->…->22->23->00…，即当数字钟运行到23时59分59秒时，在下一个秒脉冲作用下，数字钟显示00时00分00秒。
同理，M=24<102,应选用2片74LS192，将其连接成模24计数器作为“时”计数器。
74LS192串联工作，计数脉冲输入到低位计数器的时钟输入端，而低位计数器的状态输出最高位连接到高一位计数器的时钟端。
将计数器的状态输出反馈到R0端，则
N反=M=（24）10=（00100100）8421
因此R0
（1）=R0
（2）=QB2QC1，故应将它们用与门连接起来，即得到24进制计数器。
4.4显示电路：
译码显示电路的功能是将时、分、秒计数器输出的4位二进制码进行翻译后显示出相应的十进制数字。
通常译码器与显示器是配套使用的，在这里选用共阴极发光二极管数码显示器和译码驱动器CD4511配套使用。
七段显示译码器CD4511的输出为高电平有效，即输出为1时，对应字段点亮；输出为0时对应字段熄灭。
该译码器能够驱动七段显示器显示16种字形。
输入A、B、C和D接收4位二进制码，输出a、b、c、d、e、f和g分别驱动七段显示器的a、b、c、d、e、f和g字段。
为了增强器件功能，CD4511高有3个辅助控制信号LI、TB及TL。
4.5校时电路：
当数字钟计时出现误差时，必须对时间进行校正，通常称为“校时”。
校时是数字钟应该具备的基本功能，要求能对时和分进行校对。
对校时电路的设计要求是，在进行小时校正时不影响分和秒计数器的正常计数；同理，进行分校正时不影响秒计数器的正常计数。
校正时间的方式有“快校时”和“慢校时”两种，
表4校时开关的功能
S1S2功能
1
1
计数
1
0
校分
0
1
校时
其中“快校时”是通过校时开关的控制，使校时脉冲进入校时电路，则计数器对校时脉冲计数，当计到需要校正的时间时，再使计数器转入正常计数。
“慢校时”是用单脉冲发生器的输出做校时脉冲，通过校时开关的控制，每触发一次输出一个单脉冲，则计数器加1，当计到需要校正的时间时，再使计数器转入正常计数。
由此可见，两种校时方式的电路应基本相同，不同的是校时脉冲的产生与控制方式有所区别。
图4所示电路为校“时”、校“分”电路。
其中S1为校“分”用的控制开关，S2为校“时”用的控制开关，它们的控制功能如表4所示。
其中校时脉冲用分频器的10Hz的输出脉冲，当S1或S2分别为“0”时可进行“快校时”。
需要注意的是图中所示的校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关S1或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，必要时还应将其改为去抖动开关电路。
4.6整点报时电路：
本功能的要求是仿电台整点报时，每当数字钟计时到整点（或快要到整点时）发出音响，通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响，以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。
设4声低音（约500Hz）分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音（约1kHz）发生在59分59秒，它们的持续时间为1秒。
由此可见，分十位和个位计数器的状态分别为（QDQCQBQA）M2=0101，（QDQCQBQA）M2=1001；秒十位计数器的状态为（QDQCQBQA）S2=0101。
秒个位计数器QDS1的状态可用来控制1kHz和500Hz的音频。
表5列出了秒个位计数器的状态。
表5秒个位计数器的状态
CP/秒
QDS
QCS
QBS
QAS
功能
50
0
0
0
0
51
0
0
0
1
鸣低音
52
0
0
1
0
停
53
0
0
1
1
鸣低音
54
0
1
0
0
停
55
0
1
0
1
鸣低音
56
0
1
1
0
停
57
0
1
1
1
鸣低音
58
1
0
0
0
停
59
1
0
0
1
鸣高音
00
0
0
0
0
停
只有当QCM2QAM2=11,QDM1QAM1=11,QCS2QAS2=11及QAS1=1时，音响电路才能工作。
整点报时的电路如图5所示，这里采用的都是TTL与非门。
（二）元器件清单表：
1．主要集成电路芯片：
74LS00、74LS03、74LS04、74LS20、74LS192、CD4511、数码显示器、555等。
2．其它器件
音响电路的晶体三极管3DG12及扬声器，电容两个，开关两个，电阻若干。
第五节电路设计Multisim仿真与调试
5.1电路整体仿真图：
电路仿真图
5.2电路仿真效果:
（电子时钟显示）
（555输出波形）
第六节Protel原理图绘制
6.1Protel原理图：
6.2PCB板：
第七节总结与体会
本课程设计的任务和目标是实际设计一个多功能数字时钟，并在电脑上用MULTISIM软件模拟实现和用Protel99se软件进行PCB设计，从而加深对知识的理解和综合利用，提升自己的实践能力，并掌握一些通用的电子设计和仿真软件。
通过查寻资料、方案比较以及设计计算、制作调试、撰写总结报告等环节的基本训练，进一步提高分析解决实际问题的能力。
通过初步了解产品研发的基本程序、方法，掌握一定的光电产品设计制作的技能。
整个设计过程中，我个人感觉选择方案部分调试电路都是最难的，由于MULTISIM仿真的结果不理想，原本1Hz的信号，应该在数码管数值跳动应该是1S。
可事实上，需要1KHz的信号才能驱动数码管，还有初始状态不为零。
所以以后用软件仿真时，只能是参考。
在用protel99制PCB板是遇到很多困难，例如，软件本身自带元器件和封装都是很有限。
通过上网查询封装，添加封装库和元器件库，是复杂的自制封装库省了不少时间。
在画原理图时，封装库的选择不好，致使有原理图自动生成PCB时，出现了错误。
只生成了元器件封装，没有连接。
需要手动连接。
这里让我明白在画原理图和仿真图是一定要认真仔细，否则就会出现错误。
花费更多的时间去检查去错误。
参考文献
[1]高吉祥、唐朝京．全国大学生电子设计竞赛培训系列教程．电子工业出版社，2007.5
[2]将卓勤邓玉元．MULTISIM2001及其在电子设计中的应用．西安电子科技大学出版社，2003
[3]曹丙霞、赵艳华．Protel99se电路原理图与PCB设计及仿真．电子科技大学出版社，2007.5
[4]康华光．电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社,2006.1
[5]王斌．模拟电子技术实验与课程设计东南大学出版社2007.
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