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標題: 數字電子鐘邏輯電路Multisim仿真設計 [打印本頁]

作者: 吃的化工 時間: 2020-5-18 08:47
標題: 數字電子鐘邏輯電路Multisim仿真設計

數字電子鐘是一種用數字顯示秒、分、時、日的計時裝置，與傳統的機械鐘相比，它具有走時準確，顯示直觀、無機械傳動裝置等優點，因而得到了廣泛的應用。小到人們日常生活中的電子手表，大到車站、碼頭、機場等公共場所的大型數顯電子鐘。

數字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發生器；校時電路；六十進制秒、分計數器，二十四進制（或十二進制）計時計數器；秒、分、時的譯碼顯示部分等。

用中、小規模集成電路設計一臺能顯示時、分、秒的數字電子鐘，要求如下：

由晶振電路產生1Hz標準秒信號。
秒、分為00～59六十進制計數器。

3. 時為00～23二十四進制計數器。

4. 可手動校時：能分別進行秒、分、時的校時。只要將開關置于手動位置，可分別對秒、分、時進行手動脈沖輸入調整或連續脈沖輸入的校正。

5. 整點報時。整點報時電路要求在每個整點前鳴叫五次低音（500Hz），整點時再嗚叫一次高音（1000Hz）。

設計方案

1.方案一

數字時鐘由秒信號發生器、計數器、譯碼器、顯示器、報時器等組成.
數字時鐘秒信號發生器由555振蕩器與分頻器構成。
計數器采用CD4518，CD4518是十進制同步計數器。而秒計數器采用的是60進制技術器。所以需要用兩片CD4518，將低位片的RCO端接在高位片的CLK端，且低位片為6進制計數器，高位片為10進制計數器。
分計數器也為60進制計數器，所以也采用60進制計數器來構成。也需要用2片CD4518。
時為00--23二十四進制計數器。
可手動校時：能分別進行秒、時、分校時。只要將開關置于手動位置。可分別對秒、分、時進行手動脈沖輸入調整或連續脈沖的矯正。
整點報時，整點報時電路要求在每個整點鳴叫低音（500HZ),整點在鳴叫一次高音（1000HZ).
譯碼器用CD4511構成，且管腳與顯示器的對應管教對應相連接。

2.方案二

1.數字時鐘由秒信號發生器、計數器、譯碼器、顯示器、報時器等組成.

2.數字時鐘秒信號發生器由石英晶體振蕩器產生。

3.計數器采用74Ls161，74LS161是二進制同步加法計數器，一片74ls161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。而秒計數器采用的是60進制技術器。所以需要用兩片74ls161，將低位片的CO端接在高位片的CLK端，且低位片為6進制計數器，高位片為10進制計數器。

4.分計數器也為60進制計數器，所以也采用60進制計數器來構成。也需要用2片74LS161。

5. 時為00--23二十四進制計數器。

6.可手動校時：能分別進行秒、時、分校時。只要將開關置于手動位置。可分別對秒、分、時進行手動脈沖輸入調整或連續脈沖的矯正。且在開關處加上2k歐的上拉電阻，可以減少脈沖抖動。

7.整點報時，整點報時電路要求在每個整點鳴叫低音（500HZ),整點在鳴叫一次高音（1000HZ).

8.譯碼器用CD4511構成，且管腳與顯示器的對應管教對應相連接。（CD4511的5腳接地）

3.方案選則

由于元件清單所限制，選擇方案一

仿真調試

1.邏輯芯片選擇

本實驗的核心時60進制計數器、24進制計數器。可以采用CD4518級聯使用。CD4518具有計數，置數，清零等功能。一片CD4518可以組成16進制以下的任意進制分頻器。

譯碼器芯片如下圖

譯碼器真值表

譯碼器芯片如下圖：

譯碼器功能表如下圖：

2．模塊介紹

1.秒60進制計數器

低位片QA、QD構成十進制計數器，高位片接在QB、QC構成6進制計數器。兩個芯片級聯構成60進制計數器。

分 60進制計數器

低位片QA、QD構成十進制計數器，高位片接在QB、QC構成6進制計數器。兩個芯片級聯構成60進制計數器。

時 24進制計數器

低位片QA、QD構成十進制計數器，高位片接在QB、低位片接QC構成3進制計數器。兩個芯片級聯構成23清零計數器。

方波發生器

采用555振蕩器，調節R、C的大小，使其頻率為1HZ，用555組成的電路如下圖所示。接通電源后，電容C被充電，當Vc上升到2Vcc/3時，使V0為低電平，同時放電。此時電容C通過R2放電，VC下降，當VC下降到1/3時。V0變為高電平。

所以振蕩周期為 T=T1+T2=0.7（R1+2R2)C

顯示器

譯碼器與顯示器對應管腳相連接即可。

整點報時系統

用蜂鳴器構成，整點報時電路要求在每個整點鳴叫低音（500HZ),整點在鳴叫一次高音（1000HZ).因軟件原因，將蜂鳴器換成led燈，其中led1代表低音，led2代表高音。其中led1在59分51s,52s,55s,57s,59s會閃爍，led2在0，分0s時會閃爍。

矯正電路

通過對時鐘頻率的改變來實現校準功能

下圖：s2接上一級進位端，s5接555的信號輸出端，以分鐘為例：因為上一級的進位時間為60s，所以當s5斷開，s2連接時，分鐘部分要1min才加一，但是將s2斷開，s5連接時，cd4518的信號由60s，加速為1s，這樣極大的加快了cd4518 cp端脈沖的速度，從而實現自動校準功能。

3.仿真總結

電路圖總仿真見附錄1。

仿真電路能夠完美的完成實驗的問題。當通電時，電路啟動，電路初始化11:11:11，通過對每個模塊下的開關進行操作，可以改變數碼管的數字，從而達到自動控制的狀態，這樣能夠設置任意時間，當分鐘數為59時，秒針為51s時，時鐘開始led燈開始閃爍（代表蜂鳴器鳴叫），在此之后led燈每隔1s閃爍一次。到整點時，led燈閃爍最后一次，代表整點開始。若想加快時鐘的進度，可將555震蕩電路跟換電阻R1，R2，電容Cf即可，將頻率提高就可以更快的完成數碼管的顯示。

四、硬件搭建及調試

1.安裝圖

電腦繪制：附錄2

手繪：附錄3

五、設計總結

再前期設計電路圖的時候，我們出現了很多問題，不了解芯片，錯誤的連接管腳，導致仿真錯誤，用CD4518的時候，我們錯誤的理解管腳意思，連錯了線。通過查閱，理解了該芯片，并且應用到了該電路圖中來。在555振蕩器的電路中，我們通過一步一步的查閱以及驗證最終讓RC的值使其頻率為1HZ.數碼管我們最開始用的四角的，因為提供材料原因，所以我們選用了CD4511譯碼管作為媒介，實現數字的轉化。在多次修改仿真之后，最終將仿真圖搭建完成。

在畫安裝圖時，先采用手繪得方法來繪制電路圖，結果效果不佳，因為電路圖跳線太多，不能很好的用手繪得方法展示出來，于是，便用軟件來繪制，繪制過程雖然枯燥，但是軟件繪出來的圖就是好，人眼能夠清晰分辨出來條線的地方，對焊接有哦巨大的幫助，但是，由于時間原因，沒能把實物進行焊接，這也留下了些許遺憾。

全部資料51hei下載地址 Multisim仿真文件：

數字時鐘.zip (1.2 MB, 下載次數: 237)

作者: css0728 時間: 2020-6-2 21:21
計數不是從00時00分00秒進行的

作者: abbey_tom 時間: 2022-12-28 19:52
不錯，
曾經玩過，
只是不會使用仿真工具，
學習了。

歡迎光臨 (http://m.zg4o1577.cn/bbs/)

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