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

1、【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JournalofScienceof TeachersCollegeandUniversity Vol.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

2、， 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 ： A doi: 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

3、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

4、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 1 Multisim7 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 、

5、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

6、， 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 JournalofScienceof TeachersCollegeandUniversity Vol.30 No.2 Mar.文章编号 ： 1007-9831（2010）02-0059-041，祝 晓

7、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

8、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

9、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：ly

10、q2601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 DOWN CIRIOAD ABCD QAQB QC QD l 0000 0 abcd ahcd T O X 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

11、 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

12、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 ；

13、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 QAQB QC QD a hcd X 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

14、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

15、、 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

16、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

17、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

18、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 -!riI iL_ 了 厂:ri .-i.iI : J_1nunnnn_ 善习 jL 门乙JL

19、之_n_ruu_八几儿_厂L 厂l_J_L_J1_一 ： ： C ：5= ？一 - =-=-_二l ： 一一l ： 、j： =71二= 二二：_一强 瑚fm舢棚哪吐棚眦 ： _ j 删啪哪御埘m雕飘mlnmlivu9nl 栅f二二=： j二二l j： =!oJ ： ； ，三副 ： 一 一 曩 ：一： i ： 上 主二 一 ji磊 _： 一：ji ： ！i： + ：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

20、 ，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，

21、 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 ， 2006 4 王廷才， 赵德申 电工电子技术 EDAM 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. Designandsimulationof24secondscountdowntimes basedonthe soft

22、wareofMultisim7 LI Yao-qiu, ZHUXiao-feng,ZHOU Lin （l.ResearchJnstituteof Control F.ngineering Technology, IluailiaiInstituteofTeclmlogy, l.ianyungaW222005, Chjjia; 2.College ofDc,nggang, Huailiai stitute ofTeclm）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 ，

23、 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 ，

24、 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

25、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- ! ri I了厂 :ri.-.i善习jL门乙JL之_n_：C 5=？一 -=-二l一一l j：=71二=二二：_一强瑚fm舢棚哪吐棚眦_j删啪哪御埘m雕飘mlnmlivu9nl 栅f j：=!o；，三副曩：i上主二 一 ji磊_：ji！ rMultisim7软件设计电路 ， 如同在实验室面包板上搭接电路 ， 且

26、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）: Designandsimulationof24secondscountdowntimes basedonthe softwareofMultisim7 ZHU Xiao-feng,