multisim時鐘的設計與仿真

1、哈爾濱工業(yè)大學數字時鐘的設計與仿真目錄1設計要求,總電路圖及工作原理豆電路組成介紹31脈沖形成電路3.2 分頻電路3.3 60進制計數器及顯示電路3.4 24進制計數器及顯示電路£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MultisimlO.O軟件設計一個數字時鐘電路，即用數字顯示出時間結果。設計要求如下：(a)以數字形式顯示時、分、秒。(b)小時計時采用24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字時鐘的總電路圖如下所示:數字時鐘工作原理：數字時鐘電路由555振蕩發(fā)生器、分頻器、兩個

2、60進制分秒計數器、一個24進制小時計數器以及6個數字顯示器組成。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，脈沖輸入計數電路（分秒由60進制計數電路計數，小時由24進制計數電路計數），然后將相應數字顯示到數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。電路的設計流程圖如下所示3 .電路組成介紹脈沖形成電路為555計時器組成的振蕩電路。考慮到時鐘對精度要求較高，故在時鐘電路中由555振蕩電路產生頻率為IKHz的脈沖信號，然后經過千分頻的分頻器分頻產生1Hz脈沖。5

3、55振蕩器的參數確定：T=0.7(Rl+R2)C=lm§f=l/t=lKHZ，故可令Rl=5kQ,R2=5KQ,C=100nF。(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。分頻電路如下所示：3.3 60進制計數器及顯示電路在數字時鐘電路中，分與秒的計數電路是由兩個74LS90D組成

4、的60進制的計數電路實現的。在下圖中，U9是十進制計數器，U9的QD作為十進制的進位信號，74IS90計數器是十進制異步計數器，用反饋歸零的方法實現十進制計數，U8和與非門構成六進制，其中與非門輸出進位信號。3.4 24進制計數器及顯示電路在數字時鐘電路中，小時的計數電路是由兩個74LS90D組成的24進制的計數電路實現的。如下圖所示，計數電路由U16和U6倆部分組成。當時個位U6計數為4，U16計數為2時，兩片74IS90復零，從而構成24進制計數。3.5 時間設置電路時間設置電路由一個單刀雙擲開關與一個脈沖計數器組成。用單刀雙擲開關切換計數功能與調時功能，另一端接計數器的脈沖輸入端，開關置

5、于函數發(fā)生器這一端便可以校時，置于計數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)：(a)555振蕩器產生的脈沖(b)經過分頻器產生的脈沖(c)計數電路的測試經測試得知所設計的數字時鐘電路能夠成功的實現時鐘的計時功能，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左到右）。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，脈沖輸入計數電路后將相應數字顯示到數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字時鐘電路能夠成功的實現時鐘的計時功能，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器變化速度為標