基于Multisim10.0.1的多功能數字鐘的設計

注：本實驗報告僅供參考，其中資料和參考文獻在本文后面有注明來處，侵權刪，若有電路圖錯誤或表述不當之處，歡迎指正！

目錄

• 基于Multisim10.0.1的多功能數字鐘的設計
• 前言
• 一、設計目的和要求
• 二、選題的目的和意義
• 三、方案的可行性論證
• • 1、方案的設計要求
  • 2、各電路模塊初步分析
  • • （1）時間顯示電路
    • （2）時間校準電路
    • （3）整點報時電路
    • （4）定時鬧鐘電路
  • 3、工作原理及圖例
• 四、元件、器件明細表
• 五、各個電路模塊分析
• • （一）鬧鐘電路
  • （二）校時電路
  • （三）時記時電路
  • （四）分、秒記時電路
• 六、總電路圖
• 七、測試結果圖
• 參考文獻
• • • 書籍文獻
• 總結

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前言

電子綜合實訓包括很多實驗，本實驗課題選擇多功能電子時鐘的設計，其中包括模擬電子技術和數字電子技術的知識的運用，本文使用的實驗環境是win7（當然win10可以的），仿真軟件是Multisim10.0.1，打開界面如下：

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提示：以下是本篇文章正文內容，下面案例供參考。

一、設計目的和要求

設計一個多功能數字鐘，能夠準確記時并以數字化形式顯示時、分、秒的時間，且該數字鐘能夠有以下功能：

序號功能

1	校正時間
2	準點報時
3	定時鬧鐘

二、選題的目的和意義

數字鐘從原理上來講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數字鐘的功能越來越多，并且有多種專門的大規模集成電路可供選擇，一般由數鐘電路、放大執行電路、電源電路等組成。
設計多功能數字電路，通過簡單的電路結構，并更改設定電路，了解通過輸入脈沖，達到設計時鐘目的，同時運用芯片以及邏輯門來實現進制從而理解數字電路的應用。

三、方案的可行性論證

1、方案的設計要求

1、時間以24小時為周期；2、顯示時、分、秒；3、具有校時功能，可以分別對時、分、秒進行單獨校時，使其校正達到標準時間；4、具有整點報時功能，即設置時間到達整點前10秒進行蜂鳴器報時；5、具有定時鬧鐘功能。

2、各電路模塊初步分析

（1）時間顯示電路

時間顯示模塊包括時、分、秒部分，可用顯示譯碼器來顯示，從而實現24制以及60制。

（2）時間校準電路

時間校準包括時鐘校準、分鐘校準和秒鐘校準三個模塊，可在各模塊中設置點動開關，需要校準時，對應的顯示模塊數值隨點動開關連續變換，待調到所需要的數值時，停止校準，從而達到對各個模塊的單獨校時。

（3）整點報時電路

將顯示譯碼器電路中加邏輯門與其相連，當整點時，報時可通過蜂鳴器蜂鳴實現，并可設置蜂鳴器的長鳴時間。

（4）定時鬧鐘電路

可通過開關組來設置鬧鐘時間，芯片與邏輯門。

3、工作原理及圖例

當秒計時器計60后向分計數器進位，分計數器計數60后向小時進位，小時計數器設置成24進制計數器，滿24后清零，重新開始計時。計數器的輸出直接送到LED顯示器，當計時出現誤差時可以用校時電路進行校時、校分，校時電路是由一開關接到一個高電位上，當按一下開關就傳送一個高位脈沖，計數器加一。

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四、元件、器件明細表

1、74LS161N：
可預置四位二進制計數器（并清除異步）
1.QA~QD:計數輸出端，輸出二進制代碼
2.A~D:預置數據輸入端，輸入二進制代碼
3.CLK：相當于CP，接單次脈沖端輸入
4.ENT，ENP:計數控制端
5.~CLR:直接清零端
6.~LOAD：預置數控制端
7.RCO：進位輸出端

2、74LS85D：
四位數字比較器
通過功能表可知，該比較器的比較原理和兩位比較器的比較原理相同。兩個4位數的比較是從芯片1的最高位A3和芯片2的最高位B3進行比較，如果它們不相等，則該位的比較結果可以作為兩數的比較結果。若最高位A3=B3，則再比較次高位A2和B2，余類推。顯然，如果兩數相等，那么，比較步驟必須進行到最低位才能得到結果，即可從而達到定時鬧鐘的效果。

3、74LS04N：
74LS04是六個單輸入端的反相器.它的輸出信號與輸入信號相位相反。六個反相器共用電源端和接地端,其它都是獨立的。輸出信號手動負載的能力也有一定程度的放大。

4、7400 輸入與非門：
內含四個獨立的2輸入端與非門，其邏輯功能是：輸入端全部為1時，輸出為0；輸入端只要有0，輸出就為1.

5、74LS08J 2輸入四與門：
與門，詳細地說是4二輸入與門，即一片74LS08芯片內有共四路二個輸入端的與門。

6、74LS20D 4輸入雙與非門：
兩個4輸入與非門，內含兩組4與非門。

7、元件、器件明細表：

序號名稱數量

1	顯示譯碼器	6
2	蜂鳴器	2
3	74LS161N	6
4	74LS85D	4
5	7400N	8
6	74LS08J	3
7	74LS20D	2
8	瞬時開關	3
9	開關組	4
10	數字電源VCC	5
11	時鐘脈沖源	1
12	單刀雙置開關	1
13	電子探針	1

附：74LS系列通用邏輯電路功能表

五、各個電路模塊分析

（一）鬧鐘電路

鬧鐘電路蠻好做，如圖，采用4片74LS85D芯片和4個撥碼開關構成鬧鐘電路，從最低位（分個位）對應的比較器74LS85D（U21）的OAEQB端輸出高電平，從而實現鬧鐘功能。

（二）校時電路

在分、秒的與非門與上一級的脈沖接口之間接瞬間開關即可。當開關按下時，產生一個低電平給計數器，從而在下降沿的時候計數器加一。
注：瞬時開關是交互組件，在Multisim中可以通過鍵盤上的一個鍵或使用鼠標點擊激活，

（三）時記時電路

24進制的實現用的是兩片74LS161芯片以及與非門實現24進制（00~23）。時計時器的十位是二進制，個位是十進制，同時和與非門相連，實現滿24時清零，由于小時位和分為、秒為不同，它是以十進制來顯示24進制數，即它有兩個清零信號，一是在小時的個位計數到10的瞬間，向本位發送一個清零信號，并同時向十位數發送一個進位脈沖。二是在小時的十位計數到2并且個數計數到4的瞬間，向個位和十位同時發送一個清零信號。

（四）分、秒記時電路

60進制的實現是采用兩片74LS161芯片和與非門實現的，分、秒計數器的十位都是60進制，個位都是10進制，共同構成60精致。分、秒計時電路的控制是一樣的，采用同一器件74LS161N的反饋置數法來實現10進制功能和6進制功能，根據芯片74LS161N的結構把輸出端的0100（十進制為6）用一個與非門7400N引到CLR端便可置0，即當分（秒）的個位計數到10的瞬間，向本位發送一個清零信號，并同時向其個位發送一個進位脈沖。分（秒）的十位加法計數器在計數到6的瞬間，向本位發送一個清零信號，并同時向分（秒）位的個位發送一個進位脈沖。這樣就構成了一個級聯而形成的60進制帶進位與清零的加法計數器。

六、總電路圖

1、不帶鬧鐘總電路圖，如下：

2、帶鬧鐘總電路圖，如下：

鬧鐘部分的細節連線：

蜂鳴器處的電路細節連線：

七、測試結果圖

1、測試電路顯示時間是否正常，點擊Run（綠色三角）開始仿真，如下：

這里的按鈕依次：綠色倒三角為開始仿真（也可以按下F5鍵）、終止仿真（也可以按下F6鍵）、停止仿真。

可見數字鐘開始工作，從00時 00分 00秒開始：


……

當秒位到達60后，分針上進1，當分針到達60后。時針進1，我們可以通過按下設置的校時按鈕A鍵、校分按鈕B鍵、校秒按鈕C鍵來調整時、分、秒（當然也可以通過鼠標點擊按鈕進行時間調整）。
注：這里我們看到X1探針是亮著的，當我們定時探針即會熄滅，達到所設定的一定鬧鐘時間后探針將會點亮。
2、測試鬧鐘功能
例如我們要給數字時鐘定一個3分鐘的鬧鐘，即對應電路中3分鐘后電子探針熄滅，我們只需將定時鬧鐘電路中的四個開關組的最后一個開關組的從右往左第一、二位的撥碼置上，即置為1【其實這里也就是二進制】，對應二進制的0011，如下：

三分鐘前電子探針處于熄滅狀態：

三分鐘后電子探針點亮：

參考文獻

參考作者以及網址鏈接
本篇文章借鑒了以下文章，深表感謝：
https://blog.csdn.net/Jason_yesly
https://blog.csdn.net/Jason_yesly/article/details/85297274

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https://wenku.baidu.com/view/64c63f1edd36a32d737581bc.html
https://wenku.baidu.com/view/bb573f76700abb68a982fbe5.html

書籍文獻

《電路基礎與電子技術》
《電類專業基礎實踐教程》

總結

以上，就是本次多功能數字鐘的設計的全部內容。
本博客，是我在CSDN上第一次發的博客，畢竟自己忙活了幾周的結果，自己學到了不少知識，通過書本資料和網站，若有錯誤，歡迎指出！！！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电子技术实训——多功能数字钟的设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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