基于Multisim的數(shù)字時鐘的設計及仿真方案說明書

1、數(shù)字時鐘具有“秒”、“分”、“時”的十進制數(shù)字顯示，能夠隨時校正分鐘和小時，當時鐘到整點時能夠進行整點報時，還能夠進行定時設置。其涉及的電路由6部分組成。（1）能產(chǎn)生“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”的脈沖產(chǎn)生和分頻電路；（2）對“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”計數(shù)的計數(shù)電路；（3）時間顯示電路；（4）校時電路；（5）報時電路；（6）定時輸入電路和時間比較電路。由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生信號通過分頻電路分別產(chǎn)生小時計數(shù)、分計數(shù)、秒計數(shù)。當秒計數(shù)滿60后，分鐘加1；當分滿60后，時加1；當時計數(shù)器計滿24時后，又開始下一個循環(huán)技術。同時，可以根據(jù)需要隨時進行校時。把定時信號和顯示信號通過比較電路確定能否

2、產(chǎn)生定時報警信號。顯示信號通過整點譯碼電路產(chǎn)生整點報警信號。數(shù)字時鐘設計與開發(fā)以及仿真分析：系統(tǒng)具有“時”、“分”、“秒”的十進制數(shù)字顯示，因此，應有計數(shù)電路分別對“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”計數(shù)；同時應有時間顯示電路，顯示當前時間；還應有脈沖產(chǎn)生和分頻電路，產(chǎn)生“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”5。系統(tǒng)具有校時功能，因此，應有校時電路，設定數(shù)字時鐘的當前值。系統(tǒng)具有整點報時功能，因此，應有譯碼電路將整點時間識別出來，同時應有報時電路。系統(tǒng)具有定時功能，因此，應有定時輸入電路和時間比較電路。綜上考慮，可如圖2.1所示設計數(shù)字時鐘的電路原理結構圖。圖2.1數(shù)字時鐘的電路原理結構圖如圖2.1

3、所示，數(shù)字時鐘電路有3個開關，它們的功能如下。（1）S1：S1為瞬態(tài)開關，手動輸入計數(shù)脈沖。（2）S2:校時7定時/校時選擇電路輸入選擇開關，當開關切換到上觸點，為定時輸入；當開關切換到中間觸點，為校時輸入；當開關切換到下觸點，為校時選擇電路輸入。（3）S3：為計時/校時選擇開關，當開關切換到右邊觸點時，數(shù)字時鐘為計時狀態(tài)；當開關切換到左邊觸點時，數(shù)字時鐘為校時狀態(tài)。左邊兩個計數(shù)器（小時計數(shù)、分計數(shù)）接收手動輸入脈沖，為定時功能設定定時時間。右邊3個計數(shù)器（小時計數(shù)、分計數(shù)、秒計數(shù)）接收手動輸入或計時脈沖，實現(xiàn)校時和計時功能。比較電路是將設定的定時時間和當前的時間進行比較，當兩者時間相同時，產(chǎn)

4、生定時報警信號，驅動報警電路。整點譯碼電路識別整點時間，以產(chǎn)生整點報時信號。脈沖產(chǎn)生和分頻電路產(chǎn)生數(shù)字時鐘所需的秒脈沖、分脈沖和小時脈沖。時間顯示電路顯示當前時間和定時時間。4.2數(shù)字時鐘設計4.2.1小時計時電路小時計時電路如圖4.1所示。HOIH02H03H04L01L02LOBL04U7C74LS0SNonEOCTOCT呂aClU6A74LSO4DQQUQ000。U5A74LS04DU274LS160NdhHdissiVCCKdiovo寸HOURSET圖4.1小時計時電路4.2.2分鐘計時電路分鐘計時電路如圖4.3所示。N-HNSET00uo8CXvcyQumv匸14L16C：圖4.3分

5、鐘計時電路08QcyUCTHovcyU274LS160NHCLOCK校時選擇電路如圖4.5所示。74LS04Dhour315109SECVCC103Z151411U25ATIMESETU24U26AU27A74LS04DU28A74LS04D74LS04DAQABQBCQCDQDENPRCOENT-LOAD-CLR74LS1&0NA0B1C23G：1Y4Y56774LS13SNCLK圖4.5校時選擇電路校時選擇電路用計數(shù)器74LS160和譯碼器74LS138組成，計數(shù)器74LS160設計為三進制計數(shù)器，譯碼器的輸出為反變量，其輸出要接反向器。TIMESET:接瞬態(tài)開關，可手動選擇校時信號。當校

6、時信號HOUR=1、MIN=0、SEC=0時（選中“小時”計時電路，表示對“小時”進行校時）；單擊一次開關按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR=0、MIN=1、SEC=O（選中“分鐘”計時電路，表示對“分鐘”進行校時），再單擊一次開關按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR=0、MIN=0、SEC=1（選中“秒”計時電路，表示對“秒”進行校時），這樣可手動設置系統(tǒng)的是、分和秒。4.2.4整點譯碼電路整點譯碼電路的作用是識別整點時間信號，一實現(xiàn)整點報時的功能。整點時間信號的特征是零分作為數(shù)字量來說，是一個代碼，用門電路組成的譯碼電路可識別一個代碼。整點譯碼電路如圖4.7所示，器封裝模塊如圖4.8所示，器

7、引腳功能如表4.4所示。較器CC4585實現(xiàn)數(shù)字代碼的比較。定時比較電路如圖4.9所示。U344991515U444991515JC837408N101102103104J01J02105106107108J05BCB1B2B3BCB1B2B3131313T114585BD_5VOAGTBOAEQBOALTBAGTBAEQBALTB4585BD_5VAGTBAEQBALTBOAGTBOAEQBOALTB4585BD_5VU5A4585BD_5VJOSJ07101010101011J012DINGDH101310141015J0131014JOI51016OAGTBOAEQBOALTBAGTBA

8、EQBALTBOAGTBOAEQBOALTBAGTBAEQBALTB圖4.9定時比較電路如圖4.9所示，共用4片CC4585構成定時比較電路，因為定時時間為小時和分鐘，共16為二進制代碼，每片數(shù)值比較器CC4585能比較兩個4位二進制代碼，用4片CC4585能構成16位數(shù)值比較器。當數(shù)字時鐘的計時時間等于設定時間時，定時比較電路輸出高電平，否則輸出低電平。4.2.6脈沖產(chǎn)生和分頻電路設計時可選用555定時器構成時鐘脈沖產(chǎn)生電路，如圖4.10所示，通過設置電阻、電容，可產(chǎn)生2Hz時鐘脈沖，選擇電阻R1為電位器，通過調(diào)整電位器的值，可精確調(diào)整輸出脈沖的頻率。設計時，先確定電容值的大小，再確定電阻R

9、l、R2的值。如圖4.10所示的74LS73D為JK觸發(fā)器構成的T觸發(fā)器。起分頻作用，將2Hz時鐘信號分頻為1Hz。這樣就得到系統(tǒng)所需要的秒脈沖信號。路，可產(chǎn)生脈沖，但其振蕩頻率由晶體決定，而且振蕩頻率通常很高，調(diào)整和分頻不大方便。還可用滯回比較器加RC電路產(chǎn)生時鐘信號。4.2.7整點報時電路聲音報警電路可用555定時器構成高低音發(fā)聲電路，電路如圖4.11所示。該電路可產(chǎn)生高音，頻率為876Hz，持續(xù)時間為1.04s；產(chǎn)生低音，頻率為611Hz,持續(xù)時間為1.1s。4.3.1總體電路設計DM1WLPDJ竝SWSTETEa?DMSW5PDISWSMHDS.-?SWSFDTIFMMFiezfL：5iezf弋浚弋DSr?SWSPDILOLL02LOJ1C4LOiLML07LM355STKM金3D22金LJZZi