multisim-时钟的设计与仿真

1、哈尔滨工业大学数字时钟的设计与仿真目录1设计要求2. 总电路图及工作原理3. 电路组成介绍3.1 脉冲形成电路3.2 分频电路3.3 60 进制计数器及显示电路3.4 24 进制计数器及显示电路3.5 时间设置电路4. 电路的测试5. 分析与评价附录：元器件清单1设计要求本次设计任务是要求用软件设计一个数字时钟电路，即用数字显示出时间结果。设计要求如下：(a) 以数字形式显示时、分、秒。(b) 小时计时采用24进制的计时方式，分、秒采用 60进制的计时方式。(c) 要求能够对时钟进行时间设置。2.总电路图及工作原理数字时钟的总电路图如下所示:数字时钟工作原理：数字时钟电路由 555振荡发生器、

2、分频器、两个60进 制分秒计数器、一个24进制小时计数器以及6个数字显示器组成。电路工作时 由555振荡器产生频率为1000HZ的脉冲，经由三个74LS90D构成的千分频的分 频器得到频率为1HZ的脉冲，脉冲输入计数电路(分秒由60进制计数电路计数， 小时由24进制计数电路计数),然后将相应数字显示到数字显示器上即所要显示 的时间。另外，时钟的时间设置可以通过三个与单刀双掷开关相连的时钟信号发 生器来实现。电路的设计流程图如下所示3电路组成介绍3.1脉冲形成电路脉冲形成电路为555计时器组成的振荡电路。考虑到时钟对精度要求较高， 故在时钟电路中由555振荡电路产生频率为1KHz的脉冲信号，然后

3、经过千分频 的分频器分频产生 1Hz脉冲。555振荡器的参数确定：T=0.7(R1+R2)C=1ms f=1/t=iKHZ,故可令 R1=5kQ,R2=5KQ ,C=100nF (以上设置在实际仿真的时候速 度过慢，故在实际仿真中)脉冲形成电路如下所示：g :5VZliTXTHI*iOM Key-XZIGhFCf-:丰伽iF；C :.3.2分频电路分频电路是三个用十进制计数器 74LS90串联而成的千分频的分频器。分频 原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲, 这样一片74LS90就可以起十分频的作用，三个74LS90串联就构成了千分频的电 路，输出的便是1

4、HZ的标准脉冲信号。分频电路如下所示：4545F-1C1RLL 8ITp773.3 60进制计数器及显示电路在数字时钟电路中，分与秒的计数电路是由两个74LS90D组成的60进制的计数电路实现的。在以下图中，U9是十进制计数器，U9的QD作为十进制的进 位信号，74IS90计数器是十进制异步计数器，用反应归零的方法实现十进制计数， U8和与非门构成六进制，其中与非门输出进位信号。&CD HEX :U10DCDU10HEX:7400N：:13tf?-17J匚sEEL-R：； 1HC£ -E：1ML 掰 DDR=1SfriL 勇 Df)Rd.- RC£ -RCI -I-

5、3.4 24进制计数器及显示电路在数字时钟电路中，小时的计数电路是由两个 74LS90D组成的24进制的计 数电路实现的。如以下图所示，计数电路由 U16和U6俩局部组成。当时个位 U6计数为4，U16计数为2时，两片74IS90复零，从而构成24进制计数。DCD HEX36U16U£-74LS90D"L颂DrrR21 n:r RiL -Piil PCI - HEE -VE-1 - 晦- UTJDCD_HE)30IT743.5时间设置电路时间设置电路由一个单刀双掷开关与一个脉冲计数器组成。 用单刀双掷开关 切换计数功能与调时功能，另一端接计数器的脉冲输入端，开关置于函数发生

6、器 这一端便可以校时，置于计数器的进位端便是计时。不校正时间时开关都应打在 与非门的那一端，校时时可用键盘操作改变开关的状态。 如此，在时钟运行前及 正在运行的过程中均可实现调时功能。时间设置线路图如下所示双掷开关左打调时，右打计数：调时局部AAStua4电路的测试a555振荡器产生的脉冲b经过分频器产生的脉冲畔 Osci ki5 cop e-X5 C1XReverseT2-T1TineChonnel_A Chamd_B0,000 s0.000VSave Ext. Trigger0X00 &0.000VQ.QOCs0.000V(c)计数电路的测试-T：'t1丨经测试得知所设计的数字时钟电路能够成功的实现时钟的计时功能，而且能够成功的对所设计的时钟进行调时调时顺序按三个双掷开关从左到右。5电路分析与评价所设计的时钟电路工作时由555振荡器产生频率为1000HZ的脉冲，经由三 个74LS90D构成的千分频的分频器得到频率为 1HZ的脉冲，脉冲输入计数电路后 将相应数字显示到数字显示器上即所要显示的时间。经电路测试得知所设计的数字时钟电路能够成功的实现时钟的计时功能，而且能够成功的对所设计的时钟进行调时，到达了设计的要求。电路的缺乏之处在于实际仿真过程中数字的变化速度比理论值要慢得多，所以调试后的电路很难