基于Multisim 9的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與仿真
現(xiàn)代電子技術(shù) 羅映祥
摘要： 數(shù)字電子鐘是用數(shù)字集成電路構(gòu)成并有數(shù)字顯示特點(diǎn)的一種現(xiàn)代計(jì)數(shù)器，與傳統(tǒng)的機(jī)械計(jì)時(shí)器相比，它具有走時(shí)準(zhǔn),、顯示直觀、無機(jī)械磨損等,，因而廣泛應(yīng)用于車站、碼頭,、商店等公共場(chǎng)所,。目前，數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì),，主要是采用計(jì)數(shù)器等集成電路構(gòu)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(shè)計(jì),，將各單元電路設(shè)計(jì)成層次電路，這樣每個(gè)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，因每一層次電路為一獨(dú)立電路,，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)和修改,。
Abstract：
Key words :
數(shù)字電子鐘是用數(shù)字集成電路構(gòu)成并有數(shù)字顯示特點(diǎn)的一種現(xiàn)代計(jì)數(shù)器，與傳統(tǒng)的機(jī)械計(jì)時(shí)器相比,，它具有走時(shí)準(zhǔn),、顯示直觀、無機(jī)械磨損等,，因而廣泛應(yīng)用于車站,、碼頭,、商店等公共場(chǎng)所,。目前，數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì),，主要是采用計(jì)數(shù)器等集成電路構(gòu)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(shè)計(jì)，將各單元電路設(shè)計(jì)成層次電路,，這樣每個(gè)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì),，因每一層次電路為一獨(dú)立電路,，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)和修改。
1 設(shè)計(jì)任務(wù)
(1)電子鐘能顯示“時(shí)”,、“分”,、“秒”；
(2)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)“時(shí)”,、“分”,、“秒”的校時(shí)。
2 整機(jī)框圖
數(shù)字電子鐘主要由秒信號(hào)發(fā)生器,、“時(shí),、分、秒”計(jì)數(shù)器,、譯碼顯示器,、校時(shí)電路等組成,。秒信號(hào)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(jìn)制,，故由60進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成；時(shí)為24進(jìn)制,，即由24進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成,；顯示部分由譯碼和數(shù)碼顯示構(gòu)成；校時(shí)電路由門電路和開關(guān)等構(gòu)成,。整機(jī)框圖如圖1所示,。
3 各部分電路設(shè)計(jì)
3．1 秒、分,、時(shí)計(jì)數(shù)器
秒,、分計(jì)數(shù)采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器,。它們都是8個(gè)BCD碼輸出,，1個(gè)進(jìn)位輸出，1個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入,。在設(shè)計(jì)層次電路時(shí),，皆可設(shè)計(jì)為1個(gè)輸入端，9個(gè)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(shè)計(jì)的電路名稱,，如“60進(jìn)制計(jì)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(diǎn)“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(diǎn)Edit HB／SC對(duì)其內(nèi)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。若要進(jìn)行修改,，同樣采用以上步驟,。
由此，采用4518十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,，設(shè)計(jì)了60進(jìn)制和24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,，計(jì)數(shù)器的內(nèi)部電路分別如圖4、圖5所示,。
3．2 校準(zhǔn)電路
同樣的方法,，設(shè)計(jì)校準(zhǔn)電路的層次電路時(shí),，設(shè)計(jì)為6個(gè)輸入口、3個(gè)輸出口,，其內(nèi)部電路如圖6所示,。為便于使用，將校準(zhǔn)開關(guān)外接,。
校時(shí)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(jìn)入計(jì)數(shù)器,。當(dāng)需要對(duì)秒進(jìn)行校正時(shí),，閉合和斷開J3，直到需要的數(shù)字為止,；需要對(duì)分校正時(shí),，J3處于閉合的情況下，斷開J2,，秒脈沖進(jìn)入到分計(jì)時(shí),，則分計(jì)數(shù)器快速計(jì)數(shù)，直到顯示的時(shí)間為需要的數(shù)字為止,，再閉合J2；同理,，可以對(duì)時(shí)進(jìn)行校正,。
4 整機(jī)電路安裝調(diào)試
在MulTIsim中，執(zhí)行Place／Hierachical Block命令,，找到已存儲(chǔ)的層次塊,，點(diǎn)打開即可出現(xiàn)在電路模扳中，再在元件庫(kù)中找出信號(hào)發(fā)生器和數(shù)碼顯示器,。本例中采用現(xiàn)成的信號(hào)發(fā)生器,，可以將信號(hào)頻率設(shè)置為較高頻率，以便快速調(diào)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(huì)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(shí)電路快速調(diào)節(jié)為所需數(shù)字,。
為使各電路接線后能順利工作，對(duì)各層次塊可以先分別測(cè)試其功能,。將信號(hào)發(fā)生器分別接入60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)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(duì)其校準(zhǔn)電路，只有當(dāng)整機(jī)電路接好后,，按校準(zhǔn)電路所說工作方式,，看是否能起到時(shí)、分,、秒的校準(zhǔn),。本例中各模塊皆能完成其功能，接好整機(jī)電路后,，能完成所需功能,，故本例數(shù)字電子鐘滿足設(shè)計(jì)任務(wù)。
5 結(jié)語
采用層次電路設(shè)計(jì)方法,，對(duì)數(shù)字電子鐘進(jìn)行了設(shè)計(jì),，較好地完成了該電路的設(shè)計(jì)任務(wù)。整機(jī)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(gòu)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(fù)雜的電路設(shè)計(jì),，若是采用層次電路設(shè)計(jì)方法，既便于對(duì)電路的理解,，也便于團(tuán)隊(duì)協(xié)作,，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)，故而層次電路設(shè)計(jì)方法將會(huì)廣泛地應(yīng)用在大型復(fù)雜電,，路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,。
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