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Multisim仿真數字鐘設計與實驗報告,PCB圖及原理圖

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樓主
這是本科期間課程中的一個比較大且必須完成的任務,即數字鐘的設計與PCB原理圖的繪制,希望能幫助到大家。
課    程:    數字電路與邏輯設計   
專業班級:     通信工程143班         

多功能數字鐘設計實驗

一、實驗任務

設計一多功能數字鐘并進行仿真以及PCB制版。

二、實驗要求

   1、仿真:要有7段譯碼電路

   2、要有原理圖

   3、PCB制版要求:底層單層布線,尺寸為150mm*100mm、線寬和間隔大于或等于0.4mm,焊盤D≥108mm

三、實驗內容

數字鐘設計方案基本框圖如下:


1、時的設計:

時的計數以24小時為周期,按通常的習慣,24小時計數器的計數序列為00,01,…,22,23,00,…,即當計數到23小時59分59秒時,再來一個秒脈沖,計數器就進到00時00分00秒。這樣,可利用反饋置數或反饋清零法進行二十四進制計數。

2、分、秒的設計:

分和秒計數器都是模M=60的計數器。計數規律為00,01,…,58,59,00,…。它們的個位都是十進制,而十位則是六進制。

3、譯碼顯示

將計數器輸出的4位二進制代碼,譯碼顯示出相應的十進制數狀態,可利用譯碼顯示器和數碼管實現。

4、校時電路:

校時可用1s脈沖快速校正,也可手動產生單次脈沖慢校正至時或者分計數器。可設置變量來控制實現校正或正常計數。

四、Multisim仿真與分析


1、設計方案與模塊框圖

  • 各子模塊電路設計及原理說明
  • 振蕩器

    石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結構簡單、頻率易調整。它還具有壓電效應,在晶體某一方向加一電場,則在與此垂直的方向產生機械振動,有了機械振動,就會在相應的垂直面上產生電場,從而機械振動和電場互為因果,這種循環過程一直持續到晶體的機械強度限止時,才達到最后穩定。這用壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。

一般來說,振蕩器的頻率越高,計時精度越高,但耗電量將增大。如果精度要求不高也可以采用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。如下圖所示。

  


(2)分頻器

由于振蕩器產生的頻率很高,要得到秒脈沖,需要分屏電路。本實驗由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器,產生1KHz的脈沖信號。故采用3片中規模集成電路計數器74LS160來實現,得到需要的秒脈沖信號。

    

秒脈沖功能的實現:

(3)計數器     

    秒脈沖信號經過6級計數器,分別得到“秒”個位、十位、“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時。“秒”“分”計數器為六十進制,小時為十二進制。

①六十進制計數

    由分頻器來的秒脈沖信號,首先送到“秒”計數器進行累加計數,秒計數器應完成一分鐘之內秒數目的累加,并達到60秒時產生一個進位信號,所以,選用兩片74LS161組成六十進制計數器,采用反饋歸零的方法來實現六十進制計數。其中,“秒”十位是六進制,“秒”個位是十進制。如下圖所示。



②二十四進制計數

“24翻1”小時計數器是按照“00——02——03——....——23——00——01——02——....”規律計數的,這與日常生活中的計時規律相同。計數器的狀態要發生兩次跳躍:一是計數器計到9,即個位計數器的狀態為Q03Q02Q01Q00=1001,在下一脈沖作用下計數器進入暫態1010,利用暫態的兩個1即Q03Q01使個位清零,同時向十位計數器進位使Q10=1;二是計數器計到23后,在第24個脈沖作用下個位計數器的狀態應為Q03Q02Q01Q00=0000,十位計數器的Q10=0。   

(4)譯碼器 、顯示器   

譯碼是指把給定的代碼進行翻譯的過程。計數器采用的碼制不同,譯碼電路也不同。

本系統用七段發光二極管來顯示譯碼器輸出的數字.

由于MULTSIM有四腳的顯示器所以就沒用譯碼器,在用DXP做PCB時使用了譯碼器。


(5) 校時電路

當數字鐘走時出現誤差時,需要校正時間。校時電路實現對“時”“分”“秒”的校準。在電路中設有正常計時和校對位置。本實驗實現“時”“分”的校對。

對校時的要求是,在小時校正時不影響分和秒的正常計數;在分校正時不影響秒和小時的正常計數。

校時開關



四、Protel制版

1、整體原理圖

.


2、PCB



3、PCB版打印圖


、實驗總結


通過這次數字鐘的設計仿真實驗,我對數邏里所學的知識,有了一個更加深入的了解,將學過的理論知識真正應用到實踐中去,同時讓我明白在學習理論知識的時候,我們應該更注重實踐,通過所學的知識,設計一些對我們的日常生活很有用的東西。通過這次實驗設計仿真PCB版制作,還讓我們學會了查找資料的方法,提高了我們處理分析電路,設計電路的能力。

作為工科類的學生,以后工作了難免要碰到許許多多的問題,要堅持下去,才能看到勝利的曙光。

我認為,在這學期的實驗中,不僅培養了獨立思考、動手操作的能力,在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是,在實驗課上,我們學會了PROTEL如何制版以及各種其它有關于數字電路的知識。而這是日后最實用的,真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰,只有不斷的學習、實踐,再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后,不管有多苦,我想我們都能變苦為樂,找尋有趣的事情,發現其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣,我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟,會面對需要面對的事情。

回顧起此數字電路仿真設計,至今我仍感慨頗多,從理論到實踐,在這段日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學到很多很多的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識,而且學到了很多在書本上沒有學到過的知識。也遇到了很多問題解決了很多問題,從不會用這兩個軟件到現在可以熟練的進行仿真并嘗試繪制PCB版。通過這次實驗使我懂得了理論與實際相結合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結合起來,從理論中得出結論,才能真正為社會服務,從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。


Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下:(51hei附件中可下載工程文件)




仿真工程pcb與完整的Word格式文檔51黑下載地址:

數字鐘.zip (1.17 MB, 下載次數: 460)


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來自 2#
ID:757857 發表于 2020-6-14 16:34 | 只看該作者
樓主,這個分頻器不能加,我加了分頻器之后要等很久秒計數那里才能加1,我去掉分頻器后,秒計數加1的速率和實際時間秒計數加1的速率就差不多了,而且好像并不是脈沖是1HZ,秒計數就是1秒鐘加一次1。我做的電子秒表555定時器輸出是90HZ,沒有經過分頻器,實際上秒計數也差不多就是1秒鐘加一次1.而且你在每個計數器往前進1的時候為什么要用雙輸入與非門呢,直接用一個非門不就好了嗎,更加精簡。

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來自 3#
ID:757857 發表于 2020-6-14 17:21 | 只看該作者
這個是我略微修改了一下的電路圖,可以正常運行,但是初始時間是00:00:46。而且脈沖輸出好像有時候不穩定,有時候秒的增加速度會加快。還有就是我不知道為什么在秒的十位向分的個位進1時一定要用雙輸入與非門而不能改用非門,改了就沒有了進1的功能。

電子時鐘.jpg (879.28 KB, 下載次數: 669)

電子時鐘.jpg

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地板
ID:461328 發表于 2019-1-3 21:07 | 只看該作者
太需要了
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5#
ID:461239 發表于 2019-1-3 21:44 | 只看該作者
十分有幫助
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6#
ID:165792 發表于 2019-1-9 19:45 | 只看該作者
長在學習
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7#
ID:152868 發表于 2019-1-23 11:41 | 只看該作者
好資料 希望可以學習 謝謝樓主的分享
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8#
ID:549522 發表于 2019-5-28 19:53 | 只看該作者
仿真時會發生錯誤。
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9#
ID:553836 發表于 2019-6-4 20:50 | 只看該作者
為啥防真不能運行
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10#
ID:604333 發表于 2019-8-27 15:05 | 只看該作者
謝謝樓主分享
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11#
ID:663486 發表于 2019-12-13 20:13 | 只看該作者
good best
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12#
ID:674996 發表于 2019-12-26 22:35 | 只看該作者
為什么仿真不能運行?
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13#
ID:723369 發表于 2020-6-11 20:28 | 只看該作者
為什么一直是000000
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14#
ID:787703 發表于 2020-6-23 14:39 | 只看該作者
感覺很強哎
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15#
ID:779224 發表于 2020-6-28 18:14 | 只看該作者
這個可以打開進行仿真,很有用,不錯!
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16#
ID:793350 發表于 2020-7-1 14:26 | 只看該作者
不能仿真啊
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17#
ID:328014 發表于 2020-7-2 01:18 | 只看該作者

我剛測試了,幾分鐘后他自動加1了,可以按1樓的方法來修改一下電路
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18#
ID:797802 發表于 2020-7-5 16:09 來自觸屏版 | 只看該作者
為什么Multisim13打不開?
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19#
ID:800160 發表于 2020-7-9 11:17 | 只看該作者
為什么加了分頻器后脈沖這么慢,而且我的顯示也出錯
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20#
ID:942801 發表于 2021-6-22 21:48 | 只看該作者
pcb跟Multisim有區別嘛
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21#
ID:942801 發表于 2021-6-22 21:59 | 只看該作者
三三兩兩在離別 發表于 2020-6-14 17:21
這個是我略微修改了一下的電路圖,可以正常運行,但是初始時間是00:00:46。而且脈沖輸出好像有時候不穩定 ...

有沒有清除點的圖片
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