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数字电子钟—基于multisim10.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.71M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    一、设计基本要求、设计目的
    二、基本元器件的选择与原理
    2.1 多谐振荡器
    2.2 计数器
    2.3 译码器和显示器
    2.4 其他元器件
    三、虚拟实验平台与仿真
    3.1 基本数字时钟的实现
    3.2 拥有暂停功能、校对功能的数字时钟
    四、参考文献
    罗韬 数字电子钟设计 基于 Multisim10——数字电子钟的设计 学校： 河南理工大学 院系: 计算机学院通信工程 姓名： 罗韬 指导老师： 苏玉娜 日期：2013 年 01 月 07 日
    罗韬 数字电子钟设计 目录 一、设计基本要求、设计目的................................................................................................ 3 二、基本元器件的选择与原理................................................................................................ 3 2.1 多谐振荡器................................................................................................................. 3 2.2 计数器......................................................................................................................... 4 2.3 译码器和显示器......................................................................................................... 6 2.4 其他元器件................................................................................................................. 7 三、虚拟实验平台与仿真........................................................................................................ 8 3.1 基本数字时钟的实现................................................................................................. 8 3.2 拥有暂停功能、校对功能的数字时钟...................................................................8 四、参考文献 ............................................................................................................................ 9
    罗韬 数字电子钟设计 一、设计基本要求、设计目的 随着现代电子技术的发展，人们正处于一个信息时代，现代信息的存储、处理和传输越 来越趋于数字化，数字逻辑几乎应用于每一电子设备或电子系统中。掌握基数字电路技术基 础，已成为当代工科大学生的基本要求。 此次要求是设计一个常用的二十四进制数字电子钟，设计的基本要求如下： 1.采用七段数码管显示，显示范围为 00 时 00 分 00 秒到 23 时 59 分 59 秒； 2.电路具有时间校正功能，暂停功能。 设计实验平台采用 Multisim10 软件并进行仿真。 二、基本元器件的选择与原理 随着数字电子技术的飞速发展，现已生产出形式各异，功能强大的各种元器件，以满足 在不同场合、不同条件下的设计要求。选择适合自己设计的元器件，可最大程度的实现高效、 节能等等要求。 2.1 多谐振荡器 单稳态触发器和施密特触发器主要用于脉冲的整形，多谐振荡器则用于产生脉冲信号。 而利用 555 集成定时器，可以方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，并且 带负载能力较强。 此次数字电子钟的计数脉冲则由多谐振荡器提供。脉冲频率取决于 RC 定时电路。 在 Multisim10 下构建多谐振荡器，如下图：
    罗韬 数字电子钟设计 振荡周期 振荡频率 T =0.7（R43 + 2*R44 )*C1 f = 1/T 当 R43=R44=5.1KΩ ， C1=100nF 时，T≈1ms 。 2.2 计数器 计数器——用于统计输入脉冲 CP 个数的电路。 计数器的分类：按照计数进制可分为二进制计数器和非二进制计数器；按数字的增减趋 势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按计数器中触发器是否与计数脉冲同步可 分为同步计数器和异步计数器。 此次设计电子钟统一使用 74LS161 计数芯片。74LS161 是一种 4 位二进制同步加法计 数器。（采用下降沿触发方式） 使能 EP ET X 时 钟 CP X D3 X 清 零 RD 0 1 1 预 置 LD X 0 1 X X 0 74LS161的功能表 预置数据输入 输出 D2 X d2 X D1 X d1 X D0 X d0 X Q3 0 d3 Q2 0 d2 Q1 0 d1 Q0 0 d0 保持 工作 模式 异步 清零 同步 置数 数据 保持 X ↓ d3 X X X
    罗韬 数字电子钟设计 1 1 1 1 X 1 0 X X 1 ↓ X X X X X X X 保持 计数 数据 保持 加法 计数 2.2.1 分秒位实现六十进制 电子钟的分秒位是六十进制，在 Multisim 中电路设计如图： U1（秒数个位）芯片 CP 端接多谐振荡器，通过与非门实现同步置数、与门与非门共同作 用实现向高位进一。各芯片 EP、ET、LOAD 端直接接 5V 电源。 2.2.2 小时位实现二十四进制 电 子 钟 的 小 时 位 是 六 十 进 制 ， 在 Multisim 中 电 路 设 计 如 图 ：
    罗韬 数字电子钟设计 同样通过与非门实现同步置数、与门与非门共同作用实现向高位进一。各芯片 EP、ET、 LOAD 端直接接 5V 电源。 2.3 译码器和显示器 2.3.1 译码器 译码器——将输入的代码转换成特定的输出信号。 七段显示译码器 74LS48 是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器，它的功能是 将输入的 4 位二进制代码转换成显示器所需要的七个段信号 a~g。 a~g 为译码输出端，与显示器端口一一对应相接。 芯片如下图： 具体功能表如下： 功能 （输 入） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 LT 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 74LS48 的逻辑功能表 输入 RBI 1 X X X X X X X X X A3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 A2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 输入/ 输出 BI/RBO 显示 字体 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    罗韬 数字电子钟设计 1 1 1 1 1 1 X 0 X 0 0 1 1 1 1 X 0 X 1 1 0 0 1 1 X 0 X 0 1 0 1 1 X 0 X 1 1 1 1 1 1 0 0 1 － － － － － 8 10 11 12 13 14 15 灭灯 灭零 实灯 1 1 1 1 1 1 X 1 0 X X X X X X X 0 X 我们只用到十进制显示即可。 2.3.2 七段数码管 可将经过译码器译码后的输入信号直观地显示出来，需注意的是，CA 型七段数码管一端 接电源，而 CK 型则接地，a~g 端需先接电阻（1KΩ即可）后才能与译码器相接。 颜色自选。 2.4 其他元器件 还需电源、电阻（1KΩ）、开关、二极管若干。
    罗韬 数字电子钟设计 三、虚拟实验平台与仿真 Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于 板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言 输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 本次设计实验采用 Multisim10 汉化版本。 3.1 基本数字时钟的实现 未加任何控制端，没有暂停和校对功能，最基础的数字时钟的设计电路图如下： 3.2 拥有暂停功能、校对功能的数字时钟 通过与门实现暂停功能和校对功能，能分别对小时位，分钟位，秒钟位进行校对。当断 开 J1 开关，时钟将停止计数，并保持时刻的显示。最高能以每 10 秒的校对精确度对时钟进 行校对，每断开一次开关，将产生一次下降沿，并使计数器进 1。校正完成后需将所有的开 关都呈闭合状态。 具体电路设计图如下：
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