数字钟设计报告 multisim 附图

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1、一、设计目的1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计，并利用该软件对所设计的电子电路进行仿真测试。4、通过对自己所设计的电子电路进行实际组装、测试，初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能，5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。二、设计内容、要求及设计方案1、任务利用m

2、ultisim仿真软件和电子元器件设计并制作一个数字钟。2、基本要求1）准确计时，以数字形式显示时、分和秒的时间。2）如真实时钟，小时的计时要求为“12翻1”，分和秒的时间要求为60进制。3）自由校正时间。3、扩展功能1）定时闹钟功能。2）仿广播电台正点报时。4、总体方案数字钟电路的组成方框图如下图1所示，其主体电路的工作原理如下：由555定时器产生1kHz的脉冲信号，经由74LS90构成的三级分频器后，输出1Hz的单位脉冲，为由74LS90和74LS92构成的60进制秒计数器提供时钟，秒计数器十位再向74LS90和74LS92构成的60进制分钟计数器提供时

3、钟脉冲，其高位再向由74LS191和74LS74构成的12进制小时计数器提供时钟脉冲。秒、分和时计数器的输出分别接到各自的译码器的输入端，驱动数码管显示。图1多功能数字钟系统框图5、可选元器件与非门：74LS004片；计数器：74LS905片、74LS922片、74LS1912片；译码器：74LS476片；数码管4只；555定时器：NE5552片；发光二极管4只；触发器：74LS742片；逻辑门：74LS03(OC)2片、74LS042片、74LS202片。一、自己所负责的单元电路设计在最初的小组分工中，本人主要负责整个电子电路第一步的振荡器与分频器的设计工

4、作。（一）单元实现的功能振荡器的功能为提供一个频率为1000Hz的稳定脉冲分频器的功能为将振荡器输出的1000Hz的脉冲转变为1Hz的单位脉冲，以便下一步的秒计时器进行计时工作。（二）电路形式、元器件的选择数字钟是常用的电子电路，在查阅了相关的书籍资料后，本人了解到，实际的精确电路中，振荡器主要由石英晶体与电容元件构成，这是利用了石英晶体的天然振荡的稳定性，可以让时钟运行的更为精确。考虑到实验室提供的电子元件条件限制，在设计实验时，本人选用555定时器与电阻构成多谐振荡器，提供与石英振荡器相似的1kHz脉冲，电路如下图所示。接通电路后，电容被充电，当上升到时

5、，使输出为低电平，同时NE555芯片中的放电三极管导通，此时电容通过和三极管放电，下降。当下降到时，输出信号翻转为高电平。电容所需的放电时间为当放电结束时，三极管截止，将通过、、向电容器充电，由上升到所需的时间为：当上升到时，电路又翻转为低电平，如此周而复始，从而在电路的输出端就可得到一个周期性的矩形板，其振荡频率为。如电路中所示，为一可调电阻，故在实际电路或仿真中，可通过调节该电阻以达到输出1kHz频率脉冲的目的。分频器一般都是由计数芯片组合而成，在本电子电路中，由于需要将1000Hz频率的脉冲转变为1Hz，进行1000倍的分频，故本人选择用三块74LS9

6、0芯片组合进行三次10倍次的分频，从而达到目的。具体电路如下所示：74LS90电路为一“二进制-十进制计数器”，如上图中，由INA中输入的信号在QA中输出结果，进行二进制计数；由INB中输入的信号，在QB、QC、QD中进行五进制计数。本电路将QA输出的信号接入INB中，随着脉冲信号在INA输入端输入，输出的QD、QC、QB、QA分别显示为0000⟶0001⟶0010⟶0011⟶0100⟶0101⟶0110⟶0111⟶1000⟶1001⟶0000，如此循环往复。如只看其QD一输出端的输出情况则为：0⟶1⟶0如此往复。可见，在输入端INA输入10个脉冲后，QD输

7、出端上只输出了一个脉冲，实现了10倍的分频。本电路中三块74LS90芯片组合将上一块芯片输出的QD信号接入下一芯片的INA输入端，经过三次10倍分频之后，由振荡器输出的1kHz的脉冲信号即可转变为1Hz的单位脉冲。（一）Multisim的仿真测试对上述的单元电路进行仿真测试，将示波器接在振荡器输出端，经调节可得如下波形：由波形可以看出，通过调节1、2两个标杆移动可以测出此时的脉冲周期约为1.004ms，由于在仿真软件中滑动变阻器的调节只能以最小为1%大小进行，故很难调节到整好1ms，在实际的电路中则可以无限接近这一标准。脉冲的占空比则由、、三个电阻的大小比例

8、决定。单独测试分频器的功能，输入1kHz的脉冲观察其