multisim數(shù)字鐘的設計與仿真

1、數(shù)字時鐘的設計與仿真目錄1設計要求2. 總電路圖及工作原理3.電路組成介紹3.1 脈沖形成電路3.2 分頻電路3.3 60進制計數(shù)器及顯示電路3.4 12進制計數(shù)器及顯示電路3.5 時間設置電路4. 電路的測試5. 分析與評價附錄：元器件清單1.設計要求本次設計任務是要求用Multisim12.0軟件設計一個數(shù)字時鐘電路，即用數(shù)字顯示出時間結果。設計要求如下：(a)以數(shù)字形式顯示時、分、秒。(b)小時計時采用12進制的計時方式，分、秒采用60進制的計時方式。 (c)要求能夠對時鐘進行時間設置。2. 總電路圖及工作原理數(shù)字時鐘的總電路圖如下所示：數(shù)字時鐘工作原理：數(shù)字時鐘電路由555振蕩發(fā)生器、

2、分頻器、兩個60進制分秒計數(shù)器、一個12進制小時計數(shù)器以及6個數(shù)字顯示器組成。電路工作時由555振蕩器產生頻率為1000HZ的脈沖，經由三個74LS90D構成的千分頻的分頻器得到頻率為1HZ的脈沖，脈沖輸入計數(shù)電路(分秒由60進制計數(shù)電路計數(shù)，小時由12進制計數(shù)電路計數(shù)),然后將相應數(shù)字顯示到數(shù)字顯示器上即所要顯示的時間。另外，時鐘的時間設置可以通過三個與單刀雙擲開關相連的時鐘信號發(fā)生器來實現(xiàn)。電路的設計流程圖如下所示分顯示器時顯示器 秒顯示器時計數(shù)器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器 分頻器時間設置電路脈沖形成電路3.電路組成介紹3.1 脈沖形成電路脈沖形成電路為555計時器組成的振蕩電路。考慮到時鐘對精

3、度要求較高，故在時鐘電路中由555振蕩電路產生頻率為1KHz的脈沖信號，然后經過千分頻的分頻器分頻產生1Hz脈沖。555振蕩器的參數(shù)確定：T=0.7(R1+R2)C=1ms，f=1/t=1KHZ，故可令R1=1k,R2=10K,C=0.1uF。(以上設置在實際仿真的時候速度過慢，故在實際仿真中)：脈沖形成電路如下所示3.2 分頻電路分頻電路是三個用十進制計數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的千分頻的分頻器。分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個脈沖才從高位輸出1個脈沖，這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，三個74LS90串聯(lián)就構成了千分頻的電路，輸出的便是1HZ的標準脈沖信號。 分

4、頻電路如下所示： 3.3 60進制計數(shù)器及顯示電路在數(shù)字時鐘電路中，分與秒的計數(shù)電路是由兩個74LS90D組成的60進制的計數(shù)電路實現(xiàn)的。在下圖中，U3是十進制計數(shù)器，U4的QD作為十進制的進位信號，74ls90計數(shù)器是十進制異步計數(shù)器，用置零的方法實現(xiàn)十進制計數(shù)，U4和與非門構成六進制，其中與非門輸出進位信號。3.4 12進制計數(shù)器及顯示電路在數(shù)字時鐘電路中，小時的計數(shù)電路是由兩個74LS90D組成的12進制的計數(shù)電路實現(xiàn)的。如下圖所示，計數(shù)電路由U1和U4倆部分組成。當時個位U1計數(shù)為2，U4計數(shù)為1時，兩片74ls90復零，從而構成12進制計數(shù)。3.5 時間設置電路時間設置電路由一個單刀

5、雙擲開關與一個脈沖計數(shù)器組成。用單刀雙擲開關切換計數(shù)功能與調時功能，另一端接計數(shù)器的脈沖輸入端，開關置于函數(shù)發(fā)生器這一端便可以校時，置于計數(shù)器的進位端便是計時。不校正時間時開關都應打在與非門的那一端，校時時可用鍵盤操作改變開關的狀態(tài)。如此，在時鐘運行前及正在運行的過程中均可實現(xiàn)調時功能。時間設置線路圖如下所示（雙擲開關左打調時，右打計數(shù)）：調時部分4.電路的測試（a）555振蕩器產生的脈沖（b）經過分頻器產生的脈沖(c)計數(shù)電路的測試左擲左擲左擲經測試得知所設計的數(shù)字時鐘電路能夠成功的實現(xiàn)時鐘的計時功能，而且能夠成功的對所設計的時鐘進行調時（調時順序按三個雙擲開關從右到左）。5.電路分析與評價所設計的時鐘電路工作時由555振蕩器產生頻率為1000HZ的脈沖，經由三個74LS90D構成的千分頻的分頻器得到頻率為1HZ的脈沖，脈沖輸入計數(shù)電路后將相應數(shù)字顯示到數(shù)字顯示器上即所要顯示的時間。經電路測試得知所設計的數(shù)字時鐘電路能夠成功的實現(xiàn)時鐘的計時功能，而且能夠成功的對所設計的時鐘進行調時，達到了設計的要求。電路的不足之處在于實際仿真過程中數(shù)字的變化速度比理論值要慢得多，所以調試后的電路很難達到秒計數(shù)器變化速度為標準的一秒鐘。附錄：元器件清單名稱