作者：劉允峰

加強實驗教學,、提高動手能力與創(chuàng)新能力是高等教育的教學重點。伴隨著電子技術的快速發(fā)展,，元器件,、設備儀器不斷更新，現(xiàn)有的實驗室條件無法滿足各種電路設計,、調(diào)試要求,，尤其綜合性、創(chuàng)新性實驗需要多種儀器共同完成其功能,，暴露出實驗室儀器設備費用高,、損耗大,、更新慢的缺點，一般高校無法滿足此類實驗要求,。電路仿真軟件Multisim擁有龐大的元器件庫,，具有強大的虛擬儀器功能，有一般實驗室少有的頻譜分析儀,、網(wǎng)絡分析儀等虛擬儀器,。在電子技術基礎實驗中引入Multisim，再配合傳統(tǒng)的實驗設備進行實驗,，減輕了購買,、更新實驗設備的資金壓力,?？梢哉f，利用虛擬儀器技術進行實驗教學已經(jīng)勢在必行,。有些院校已經(jīng)使用Multisim展開教學,。

1 數(shù)字時鐘實驗

    數(shù)字時鐘實驗是電子技術基礎實驗中的綜合性實驗之一。數(shù)字時鐘是一種典型的數(shù)字電路,，包括了組合邏輯電路和時序邏輯電路,，通過設計數(shù)字時鐘，學生會進一步了解數(shù)字時鐘的原理和集成電路的使用方法,，加深掌握邏輯電路的原理和使用方法,。

1．1 數(shù)字時鐘的組成

    數(shù)字時鐘是一個對標準頻率(1 Hz)進行計數(shù)的計數(shù)電路。在計數(shù)時,，如果起始時間和當前時間不一致,，還需要加一個校時電路。同時,，校時電路還可以在調(diào)試數(shù)字時鐘時發(fā)揮重要作用,。數(shù)字時鐘構(gòu)成如圖1所示。




1．2 模60和模24計數(shù)器的實現(xiàn)
    “秒”和“分”計數(shù)器都是模60計數(shù)器,，由個位的10進制計數(shù)器和十位的6進制計數(shù)器組成,。74LS90是10進制計數(shù)器，利用2片74LS90,，通過異步清零功能,，并配合與門74LS08使用，實現(xiàn)模60計數(shù)器或模24計數(shù)器的功能,。
1．3 譯碼電路
    譯碼電路可以選用4線-7段譯碼器／驅(qū)動器74LS248,，采用共陰極LED數(shù)碼顯示器。
1．4 校時電路
    當數(shù)字時鐘接通電源或計時出現(xiàn)誤差時,，需要校準,。常用的校準方法為“快速校準法”,，即校準的時候使分、時計數(shù)器對1 Hz的秒脈沖信號進行計數(shù),。

2 仿真,、測試
    實驗環(huán)境：Multisim10．1，Windows XP,。經(jīng)實際測試,，60進制和24進制計數(shù)器都能夠運行正常，能夠?qū)崿F(xiàn)60進制和24進制的邏輯功能,，校時電路也能夠?qū)r,、分計數(shù)器進行校正。實現(xiàn)了數(shù)字時鐘的功能,。
    仿真電路如圖2所示,。





3 結(jié)語
    使用Multisim仿真數(shù)字時鐘時，如果按照現(xiàn)實中的時,、分來計時的話,，不便于觀察時鐘運行周期。比如,，花費一天的時間才能觀察24小時的顯示周期是否正確,。而提高輸入脈沖的頻率，可以“縮短”時間,，實驗者可以花費較少的時間觀察時鐘運行周期的變化,。運行環(huán)境是CPU AMD Athlon 2．01 GHz，仿真脈沖最高頻率達到240 MHz,，再高的頻率就影響LED的顯示,，無法清晰觀察時鐘的變化。數(shù)字時鐘的實驗還能做一些功能擴展,，如整點報時,、定時控制，可以留做大學生創(chuàng)新性實驗的一部分,。通過制作數(shù)字時鐘,，即加深了理論知識的學習，還鍛煉了動手能力和創(chuàng)新能力,。先利用Multisim仿真,，再用實際器件搭建電路，實現(xiàn)邏輯功能,，一方面節(jié)省了器件費用,、減少了儀器損耗，另一方面,，提高了工作效率,。因此,，利用Multisim強大的功能對電子電路進行仿真測試，參數(shù)精確可靠,，可以提高電路的設計和分析效率,。