基于Multisim 9的數(shù)字電子鐘設計與仿真
現(xiàn)代電子技術 羅映祥
摘要： 數(shù)字電子鐘是用數(shù)字集成電路構成并有數(shù)字顯示特點的一種現(xiàn)代計數(shù)器,，與傳統(tǒng)的機械計時器相比，它具有走時準,、顯示直觀,、無機械磨損等，因而廣泛應用于車站,、碼頭,、商店等公共場所。目前,，數(shù)字電子鐘的設計,，主要是采用計數(shù)器等集成電路構成,，由于所用集成電路多,。連線雜亂，不便閱讀,。本文采用層次電路設計,，將各單元電路設計成層次電路，這樣每個單元電路和整體電路連線一目了然,，既美觀也便于閱讀,，還有利于團隊設計，因每一層次電路為一獨立電路,，便于獨立設計和修改,。
Abstract：
Key words :
數(shù)字電子鐘是用數(shù)字集成電路構成并有數(shù)字顯示特點的一種現(xiàn)代計數(shù)器，與傳統(tǒng)的機械計時器相比,，它具有走時準,、顯示直觀、無機械磨損等,，因而廣泛應用于車站,、碼頭、商店等公共場所,。目前,，數(shù)字電子鐘的設計，主要是采用計數(shù)器等集成電路構成,，由于所用集成電路多。連線雜亂,，不便閱讀,。本文采用層次電路設計，將各單元電路設計成層次電路,，這樣每個單元電路和整體電路連線一目了然,，既美觀也便于閱讀,，還有利于團隊設計，因每一層次電路為一獨立電路,，便于獨立設計和修改,。
1 設計任務
(1)電子鐘能顯示“時”、“分”,、“秒”,；
(2)能夠實現(xiàn)對“時”、“分”,、“秒”的校時,。
2 整機框圖
數(shù)字電子鐘主要由秒信號發(fā)生器、“時,、分,、秒”計數(shù)器、譯碼顯示器,、校時電路等組成,。秒信號發(fā)生器主要由石英晶體振蕩器或555振蕩器分頻后得到；秒,、分都是60進制,，故由60進制計數(shù)器構成；時為24進制,，即由24進制計數(shù)器構成,；顯示部分由譯碼和數(shù)碼顯示構成；校時電路由門電路和開關等構成,。整機框圖如圖1所示,。
3 各部分電路設計
3．1 秒、分,、時計數(shù)器
秒,、分計數(shù)采用60進制計數(shù)器，時采用24進制計數(shù)器,。它們都是8個BCD碼輸出,，1個進位輸出，1個時鐘脈沖輸入,。在設計層次電路時,，皆可設計為1個輸入端，9個輸出端,。在MulTIsim仿真軟件中,，執(zhí)行Place／New Hierachical Block命令，在fiIe name of Hierachical Block中填入你要設計的電路名稱,，如“60進制計數(shù)器”等,，再根據(jù)需要在輸入,、輸出端口數(shù)中填寫所需數(shù)字，點“OK”后,，即得如圖2所示電路層次模塊,。雙擊它，得到圖3所示窗口,，點Edit HB／SC對其內(nèi)電路進行設計,。若要進行修改，同樣采用以上步驟,。
由此,，采用4518十進制計數(shù)器，設計了60進制和24進制的計數(shù)器,，計數(shù)器的內(nèi)部電路分別如圖4,、圖5所示。
3．2 校準電路
同樣的方法,，設計校準電路的層次電路時,，設計為6個輸入口,、3個輸出口,，其內(nèi)部電路如圖6所示。為便于使用,，將校準開關外接,。
校時電路工作過程如圖7所示，正常工作情況下,，J3斷開,，J1，J2閉合,，秒脈沖進入計數(shù)器,。當需要對秒進行校正時，閉合和斷開J3,，直到需要的數(shù)字為止,；需要對分校正時，J3處于閉合的情況下,，斷開J2,，秒脈沖進入到分計時，則分計數(shù)器快速計數(shù),，直到顯示的時間為需要的數(shù)字為止,，再閉合J2；同理,，可以對時進行校正,。
4 整機電路安裝調試
在MulTIsim中,，執(zhí)行Place／Hierachical Block命令，找到已存儲的層次塊,，點打開即可出現(xiàn)在電路模扳中,，再在元件庫中找出信號發(fā)生器和數(shù)碼顯示器。本例中采用現(xiàn)成的信號發(fā)生器,，可以將信號頻率設置為較高頻率,，以便快速調節(jié)。數(shù)碼顯示器直接采用16位數(shù)碼顯示管,，因本例中不會出現(xiàn)大于9的數(shù)碼,，即使初始可能出現(xiàn)，可以通過校時電路快速調節(jié)為所需數(shù)字,。
為使各電路接線后能順利工作,，對各層次塊可以先分別測試其功能。將信號發(fā)生器分別接入60進制和24進制計數(shù)器層次塊,，其輸出接數(shù)碼管或示波器看其是否能完成其功能,。對其校準電路，只有當整機電路接好后,，按校準電路所說工作方式,，看是否能起到時、分,、秒的校準,。本例中各模塊皆能完成其功能，接好整機電路后,，能完成所需功能,，故本例數(shù)字電子鐘滿足設計任務。
5 結語
采用層次電路設計方法,，對數(shù)字電子鐘進行了設計,，較好地完成了該電路的設計任務。整機電路連線美觀,，各部分電路功能明確,，便于理解整體電路的構成、工作原理等,。在數(shù)字電路及其他更多的課程中都涉及到較復雜的電路設計,，若是采用層次電路設計方法，既便于對電路的理解,，也便于團隊協(xié)作,，共同完成設計任務，故而層次電路設計方法將會廣泛地應用在大型復雜電，路系統(tǒng)的設計中,。
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