用multisim设计多功能数字钟课程设计

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基于Multisim的多功能数字电子钟
明德至善 博学笃行班 姓 学级 名 号电科 081 班 龚 浪多功能数字电子钟实验名称 指导教师李 良 荣理 学 院1 / 11 明德至善 博学笃行时间:2011 时间:2011 年 4 月 25 日2 / 11 明德至善 博学笃行多功能数字电子钟 一. 设计目的 1. 掌握数字电子钟计数、分频、译码显示及时钟脉冲振荡器 等组合逻辑电路与时序逻辑电路的综合应用。 2. 掌握多功能数字电子钟的设计方法、装调技术及数了电子 钟的扩展应用。 二. 设计内容及要求 1.基本要求 ① 准确计时,以数字形式显示、时、分秒的时间; ② 小时以 24 进制,分和秒为 60 进制; ③ 具有校时电路。 2.扩展功能 ① 定时控制; ② 整点报时; ③ 仿电台整点报时; ④ 报整点时数3 / 11 明德至善 博学笃行3.设置数字钟的整机电路并画出电路图 4.组装、调试单元电路及整机电路。 三. 数字钟电路的基本原理 1.数字钟电路系统的基本原理 数字钟电路系统主要由主体电路和扩展电路两大部分组 成,其主体电路完成数字钟的基本功能,扩展电路完成 数字钟的扩展功能,其系统组成原理框图如图 1-1。图 1-1 数字电子钟原理4 / 11 明德至善 博学笃行本电路主要由振荡器和分频器产生 1MHZ 的脉冲用脉 冲驱动秒计数器,因为每分钟又 60 秒,所以“秒”计数 器应为 60 进制,计数器经译码电路显示秒,利用“秒” 计数器的复位脉冲作为分计数器的计数脉冲,因每小时 有 60 分,所以“分”计数器也应为 60 进制计数器,计 数器经译码显示“分” ,利用分计数器的复位脉冲作为 “时”计数器的计数脉冲,因为每天为 24 小时,所以时 计数器应为 24 进制,其输出经译码显示时钟时。 2.各单元电路的基本原理 ① 振荡器 振荡器是数字钟的核心,振荡器的稳定性及频率的 精确度影响了数字钟的准确性,所以通常选用石英晶体 来构成振荡电路,一般来说,振荡器频率越高,计时精 度也越高,但耗电量也越大本振荡器采用 CD4060, CD4060 内有一个振荡器和分频器晶体振荡器频率为 32768Hz,经分频后从 4060 的 3 脚输出频率为 2Hz 的信 号在经过 74ls74 组成的 2 分频器,输出 1Hz 的时钟秒脉 冲。 ② 分频器 分频器的主要功能有两个:一是提供秒脉冲信号;二 是提供能扩展电路所需的信号。5 / 11 明德至善 博学笃行③ 时分秒计数器 选择 74LS90 计数器 ④ 译码显示电路 选择共阴译码器 74LS47 ⑤ 校时电路 当数字电子钟接通电源或设计时出现误差时,均需要 校正时间,校时是数字电子钟的基本功能。对校时电 路的基本要求是,在进行小时校正时不影响分和秒的 正常计数,同理,在进行秒校正时不能影响分钟的正 常计数。 校时电路如图 1-5 所示 图 1-5 所示电路是由与非门构成的组合逻辑电路,开 关 S1 或 S2 为“0”或“1”时,可能会产生抖动,必 要时还应将其改为去抖动开关电路。 校时开关的功能表(1-1) S2 1 1 0 至时个位计数器 S1 1 1 1 至分个位计数器6 / 11 明德至善 博学笃行四.电路设计、安装与调试 电路设计、 1.按照图 1-2 所示原理框图设计, 实现具体电路, 并绘逻辑电路。DCD_HEX_BLUE1 2 3 4 1 2 3 4DCD_HEX_BLUE1 2 3 4DCD_HEX_BLUE1 2 3 4DCD_HEX_BLUE2 2 3 1 3 1 174LS08D5 12 9 8 11 5 12 9 8 1174LS08D5 12 9 8 11 5 12 9 8 115VVCC QA QB QC QDVCC QA QB QC QDVCC QA QB QC QD74LS90DINA INB INA INB R01 R02 R91 R92 GND R01 R02 R91 R92 GND 6 7 10 6 7 10 14 1 14 174LS90DINA INB R01 R02 R91 R92 GND 6 7 10 14 174LS90DINA INB R01 R02 14 1 6 7 10 1 1Q 5 ~1Q 6 R91 R92 GNDVCC QA QB QC QD74LS90D2 32 32 314 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O11 O12 O13 MR RS CTC RTC 7 5 4 6 14 13 15 1 2 3 9 10 ~1PR 2 1D 1R145-32.768kHz156pF221M2311CLK56pF2~1CLR 112 1174LS74D4060BD_10V1图 1-2 电子钟原理图 2.分级安装电路,逐级进行调试。 分级安装电路,逐级进行调试。 分级安装电路 进行调试 由频率为 32768 的石英晶体振荡产生的脉冲信号经分频器分频 后从第三引脚输出频率为 2HZ 的脉冲信号,2HZ 脉冲产生电路如 图 1-3 所示。7 / 112 3 明德至善 博学笃行图 1-3 2HZ 脉冲产生电路 再将所得的频率为 2HZ 的脉冲信号经 D 触发器 2 分频, 就得到了 频率为 1HZ 的脉冲信号,把它作为计数器的时钟脉冲,从而驱动 数码管显示对应的秒,2 分频电路如图 1-4 所示。图 1-42 分频电路如数字电子钟的秒钟部分如图 1-5 所示,它是由两个 74LS90 构成 的 60 进制计数器,当高计到 60 时,由计数器自己产生的信号将 两片计数器同时清零。8 / 11 明德至善 博学笃行图 1-5数字电子钟的秒钟电路数字电子钟的时钟部分如图 1-6 所示,它是由两个 74LS90 构成 的 34 进制计数器,当高计到 24 时,由计数器自己产生的信号将 两片计数器同时清零。图 1-6数字电子钟的时钟部分电路9 / 11 明德至善 博学笃行为了让数字电子钟能更加准确,就需要添加校时电路,以便在必 要的时候进行校正,校时电路如图 1-7 所示。图 1-7 3.器件清单器件名称 32768Hz晶 振 74LS08 74LS47 7段数码管10 / 11校时电路数量器件名称 CD4060数量1 1 4 41 1 4 274LS74 74LS90 74LS00 明德至善 博学笃行电阻、 电容、 若干 导线面包板1五.实验参考与研究1.校时电路在校时开关合上或断开时,是否出现干扰脉冲? 若出现应该如何消除? 2.如果小时电路计数器为 12 进制计数器, 电路应如何设计? 画出设计电路图。 只需将小时部分的 24 进制计数器改为 12 进制计数器即 可,电路图如图 1-8 所示。图 1-8小时部分为 12 进制的电路原理图11 / 11
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74LS90带整点报时的数字钟Multisim仿真电路
74LS90带整点报时的数字钟整点报时:通过电路检测在00分00秒时
有源蜂鸣器通电发声,而达到整点响声1S
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数字时钟用multisim仿真一定要用到振荡器吗
不用振荡器也可以计数 甚至更好控制频率
但是所有资料都显示要用到振荡器
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