multisim-時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與仿真

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與仿真目錄1設(shè)計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器及顯示電路3.4 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器及顯示電路3.5 時(shí)間設(shè)置電路4. 電路的測(cè)試5. 分析與評(píng)價(jià)附錄：元器件清單1設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)任務(wù)是要求用軟件設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘電路，即用數(shù)字顯示出時(shí)間結(jié)果。設(shè)計(jì)要求如下：(a) 以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒。(b) 小時(shí)計(jì)時(shí)采用24進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式，分、秒采用 60進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式。(c) 要求能夠?qū)r(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間設(shè)置。2.總電路圖及工作原理數(shù)字時(shí)鐘的總電路圖如下所示:數(shù)字時(shí)鐘工作原理：數(shù)字時(shí)鐘電路由 555振蕩發(fā)生器、

2、分頻器、兩個(gè)60進(jìn) 制分秒計(jì)數(shù)器、一個(gè)24進(jìn)制小時(shí)計(jì)數(shù)器以及6個(gè)數(shù)字顯示器組成。電路工作時(shí) 由555振蕩器產(chǎn)生頻率為1000HZ的脈沖，經(jīng)由三個(gè)74LS90D構(gòu)成的千分頻的分 頻器得到頻率為1HZ的脈沖，脈沖輸入計(jì)數(shù)電路(分秒由60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)， 小時(shí)由24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)),然后將相應(yīng)數(shù)字顯示到數(shù)字顯示器上即所要顯示 的時(shí)間。另外，時(shí)鐘的時(shí)間設(shè)置可以通過三個(gè)與單刀雙擲開關(guān)相連的時(shí)鐘信號(hào)發(fā) 生器來實(shí)現(xiàn)。電路的設(shè)計(jì)流程圖如下所示3電路組成介紹3.1脈沖形成電路脈沖形成電路為555計(jì)時(shí)器組成的振蕩電路?？紤]到時(shí)鐘對(duì)精度要求較高， 故在時(shí)鐘電路中由555振蕩電路產(chǎn)生頻率為1KHz的脈沖信號(hào)，然后

3、經(jīng)過千分頻 的分頻器分頻產(chǎn)生 1Hz脈沖。555振蕩器的參數(shù)確定：T=0.7(R1+R2)C=1ms f=1/t=iKHZ,故可令 R1=5kQ,R2=5KQ ,C=100nF (以上設(shè)置在實(shí)際仿真的時(shí)候速 度過慢，故在實(shí)際仿真中)脈沖形成電路如下所示：g :5VZliTXTHI*iOM Key-XZIGhFCf-:豐伽iF；C :.3.2分頻電路分頻電路是三個(gè)用十進(jìn)制計(jì)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(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)脈沖, 這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，三個(gè)74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻的電 路，輸出的便是1

4、HZ的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。分頻電路如下所示：4545F-1C1RLL 8ITp773.3 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器及顯示電路在數(shù)字時(shí)鐘電路中，分與秒的計(jì)數(shù)電路是由兩個(gè)74LS90D組成的60進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。在以下圖中，U9是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，U9的QD作為十進(jìn)制的進(jìn) 位信號(hào)，74IS90計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用反應(yīng)歸零的方法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)， U8和與非門構(gòu)成六進(jìn)制，其中與非門輸出進(jìn)位信號(hào)。&CD HEX :U10DCDU10HEX:7400N：:13tf?-17J匚sEEL-R：； 1HC£ -E：1ML 掰 DDR=1SfriL 勇 Df)Rd.- RC£ -RCI -I-

5、3.4 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器及顯示電路在數(shù)字時(shí)鐘電路中，小時(shí)的計(jì)數(shù)電路是由兩個(gè) 74LS90D組成的24進(jìn)制的計(jì) 數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。如以下圖所示，計(jì)數(shù)電路由 U16和U6倆局部組成。當(dāng)時(shí)個(gè)位 U6計(jì)數(shù)為4，U16計(jì)數(shù)為2時(shí)，兩片74IS90復(fù)零，從而構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)。DCD HEX36U16U£-74LS90D"L頌DrrR21 n:r RiL -Piil PCI - HEE -VE-1 - 晦- UTJDCD_HE)30IT743.5時(shí)間設(shè)置電路時(shí)間設(shè)置電路由一個(gè)單刀雙擲開關(guān)與一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器組成。 用單刀雙擲開關(guān) 切換計(jì)數(shù)功能與調(diào)時(shí)功能，另一端接計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端，開關(guān)置于函數(shù)發(fā)生

6、器 這一端便可以校時(shí)，置于計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端便是計(jì)時(shí)。不校正時(shí)間時(shí)開關(guān)都應(yīng)打在 與非門的那一端，校時(shí)時(shí)可用鍵盤操作改變開關(guān)的狀態(tài)。 如此，在時(shí)鐘運(yùn)行前及 正在運(yùn)行的過程中均可實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)功能。時(shí)間設(shè)置線路圖如下所示雙擲開關(guān)左打調(diào)時(shí)，右打計(jì)數(shù)：調(diào)時(shí)局部AAStua4電路的測(cè)試a555振蕩器產(chǎn)生的脈沖b經(jīng)過分頻器產(chǎn)生的脈沖畔 Osci ki5 cop e-X5 C1XReverseT2-T1TineChonnel_A Chamd_B0,000 s0.000VSave Ext. Trigger0X00 &0.000VQ.QOCs0.000V(c)計(jì)數(shù)電路的測(cè)試-T：'t1丨經(jīng)測(cè)試得知所設(shè)計(jì)的數(shù)字時(shí)鐘電路能夠成功的實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)功能，而且能夠成功的對(duì)所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)時(shí)調(diào)時(shí)順序按三個(gè)雙擲開關(guān)從左到右。5電路分析與評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路工作時(shí)由555振蕩器產(chǎn)生頻率為1000HZ的脈沖，經(jīng)由三 個(gè)74LS90D構(gòu)成的千分頻的分頻器得到頻率為 1HZ的脈沖，脈沖輸入計(jì)數(shù)電路后 將相應(yīng)數(shù)字顯示到數(shù)字顯示器上即所要顯示的時(shí)間。經(jīng)電路測(cè)試得知所設(shè)計(jì)的數(shù)字時(shí)鐘電路能夠成功的實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)功能，而且能夠成功的對(duì)所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)時(shí)，到達(dá)了設(shè)計(jì)的要求。電路的缺乏之處在于實(shí)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(diào)試后的電路很難