1 通過此次數(shù)字鐘的設計，學習、了解、掌握、常用電子電路設計的思路與過程。
2 了解到怎樣用MULTISIM這個軟件繪制并仿真電路原理圖，培養(yǎng)學生運用現(xiàn)代化工具完成各種各樣電子電路及系統(tǒng)設計。
3 加強應用新技術、新方法、新器件的訓練。強化工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4 將理論知識與實際相結合，避免培養(yǎng)紙上談兵的學生。
5 學習掌握電路一般的設計方法，了解到電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程。
6 提高電子電路實驗技能及儀器使用能力。
7 掌握電子電路安裝和調試的方法及故障排除方法。
8 通過查閱資料和文獻資料，培養(yǎng)同學們獨立發(fā)現(xiàn)、解決問題的意識與能力。
9 培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)應用所學知識指導實踐的能力，同時掌握數(shù)字電路的基本原理知識。
1.2 實驗要求
(1) 設計該課題所需的六十進制、二十四進制。
(2) 設計數(shù)碼管譯碼顯示電路。
(3) 設計秒與分、分與時之間的進位控制電路。
(4) 設計整點提醒電路。
(5) 設計手動校時電路。
脈沖發(fā)生電路采用555構成的多諧振蕩電路。
用 555 定時器構成的多諧振蕩器電路如圖所示：圖中電容 C、電阻 R1 和 R2 作 為振蕩器的定時元件，決定著輸出矩形波正、負脈沖的寬度。定時器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥 值輸入端（6 腳）與電容相連；集電極開路輸出端（7腳）接 R1、R2 相連處，用以控制電容 C 的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過 0.01uF 電容接地。
多諧振蕩器的工作波形如圖 6-11(b) 所示：電路接通電源的瞬間，由于電容 C 來不及充電， Vc=0v ，所以 555 定時器狀態(tài)為 1，輸出 Vo 為高電平。同時，集電極輸出端（7 腳）對地斷開，電源 Vcc 對電容 C 充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài) I，此后，電路周而復始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩(wěn)態(tài)的維持時間取決于 RC 充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ的維持時間，即輸出 Vo 的正向脈沖寬度 T1≈0.7(R1+R 2)C； 暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ的維持時間，即輸出 Vo 的負向脈沖寬度 T2≈0.7R 2C。
因此， 振蕩周期 T=T 1+T 2=0.7(R 1+2R 2 )C，振蕩頻率 f=1/T 。正向脈沖寬度 T1 與振蕩周期 T 之比稱矩形波的 占空比Ｄ ，由上述條件可得 D=（R1+R2）/（R1+2R 2），若使 R2>>R 1，則 D≈1/2， 即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。
仿真電路如下圖1：
圖1
3.2計時模塊設計
（1）分、秒計時
在數(shù)字鐘的控制電路中， 分和秒的控制都是一樣的， 都是由一個十進制計數(shù)器和一個六進制計數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設計中我采用的是統(tǒng)一的器件 74LS160D的異步清零法來實現(xiàn)十進制功能和六進制功能， 根據(jù) 74LS160D的結構 把輸出端的 0110（十進制為 6）用一個與非門 74LS00引到 CLR端便可置 0，這 樣就實現(xiàn)了六進制計數(shù)。而74LS160D本身為計滿后為10，與前文6進制串聯(lián)后成60進制。
仿真電路如下圖2所示：
圖2
（2）時計時器
由兩片十進制同步加法計數(shù)器 74LS160 級聯(lián)產(chǎn)生，采用的是異步清零法， u1輸出端為 0001（十進制為 4）與 u2輸出端 0010（十進制為2）經(jīng)過與非門接 兩片的清零端，從而實現(xiàn)了24進制計數(shù)。
仿真電路如下圖3所示：
圖3
3.3 譯碼顯示模塊設計
譯碼顯示模塊采用共陰極數(shù)碼管及共陰七段數(shù)碼管譯碼器驅動器CD4511構成。
CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅動器，用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼-七段碼譯碼器。具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流�？芍苯域寗庸碴嶭ED數(shù)碼管。
其功能表如下所示：
將計數(shù)器輸出連接至譯碼器輸入，再將譯碼器輸出接入數(shù)碼。
數(shù)碼管本質為LED燈構成所以需要串聯(lián)電阻進行分壓，防止LED燈燒毀。
仿真圖如下圖4所示：
圖4
3.4 整點報時模塊設計
整點報時電路由門電路以及蜂鳴器構成。
由門電路判斷整時，即判斷59分50秒，即分計時為（0110）、（1001），秒計時為（0110）。以此判斷整時，實現(xiàn)整時報時。
門電路由74LS20D四輸入與非門判斷（0110）、（1001），二輸入與非門判斷（0110）。
仿真電路如下圖5所示：
圖5
3.5校時模塊設計
校時模塊電路由復位按鈕及二輸入或門構成。
復位按鈕上拉電阻，當分為按鈕按下時，電阻接地，電平由高變低，實現(xiàn)手動產(chǎn)生脈沖。
將手動脈沖以及進位產(chǎn)生的脈沖分別輸入二輸入或門，或門輸出進入計數(shù)器CLK端，則當按鈕按下手動脈沖產(chǎn)生，計時器亦會進行計時，從而實現(xiàn)校時。
仿真電路如下圖6所示：
圖6
4 結論
通過對軟件 Multisim 的學習和使用，進一步加深了對數(shù)字電路的認識。在仿真過程中遇到許多困難， 但通過自己的努力和同學的幫助都一一克服了。首先，連接電路圖過程中，數(shù)碼管不能顯示， 后經(jīng)圖形放大后才發(fā)現(xiàn)是電路斷路了。 其次布局的時候因元件比較多，整體布局比較困難，因子電路不如原電路直觀， 最后在不斷努力下，終于不用子電路布好整個電路。 調試時有的器件在理論上可行，但在實際運行中就無法看到效果，所以得換不少器件，有時無法找出錯誤便更換器件重新接線以使電路正常運行。在整個設計中，74LS160的接線比較困難，反復修改了多次，在認真學習其用法后采用歸 零法和置數(shù)法設計出 60 進制和 24 進制的計數(shù)器。 同時，在最后仿真時，預置的頻率一開始用的是 1hz，結果仿真結果反應很慢，后把頻率加大， 這才在短時間內就能看到全部結果
基于multisim的多功能數(shù)字鐘仿真.zip
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好好笑 發(fā)表于 2023-11-11 15:14
這是一個不錯的制作，謝謝了
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