數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與仿真

摘要：基于Multisim 10軟件對(duì)數(shù)字鐘電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。采用555定時(shí)器產(chǎn)生秒時(shí)鐘信號(hào)，用時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行譯碼，最終在LED數(shù)碼管上以數(shù)字的形式顯示時(shí)、分、秒時(shí)間。
關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘；555定時(shí)器；計(jì)數(shù)器；LED數(shù)碼管

在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，構(gòu)建學(xué)生的電路設(shè)計(jì)理念，提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力，是教學(xué)的根本目的和核心內(nèi)容。數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)和仿真，涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等多方面知識(shí)，能夠體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)者的理論功底和設(shè)計(jì)水平，是電子設(shè)計(jì)和仿真教學(xué)的典型案例。文中采用了555定時(shí)器電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、顯示電路和時(shí)鐘校正電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)該電路。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計(jì)時(shí)電路、譯碼顯示電路等組成。振蕩器是數(shù)字鐘的核心，提供一定頻率的方波信號(hào)；分頻器的作用是進(jìn)行頻率變換，產(chǎn)生頻率為1 Hz的秒信號(hào)，作為是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)；計(jì)時(shí)電路是將時(shí)基信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；譯碼顯示電路的作用是顯示時(shí)、分、秒時(shí)間；校正電路用來(lái)對(duì)時(shí)、分進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。其總體結(jié)構(gòu)圖．如圖1所示。

2 子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
2．1 振蕩器
本系統(tǒng)的振蕩器采用由555定時(shí)器與RC組成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示即為產(chǎn)生1 kHz時(shí)鐘信號(hào)的電路圖。此多諧振蕩器雖然產(chǎn)生的脈沖誤差較大，但設(shè)計(jì)方案快捷、易于實(shí)現(xiàn)、受電源電壓和溫度變化的影響很小。

2．2 分頻器
由于振蕩器產(chǎn)生的頻率高，要得到標(biāo)準(zhǔn)的秒信號(hào)，就需要對(duì)所得到的信號(hào)進(jìn)行分頻。在此電路中，分頻器的功能主要有兩個(gè)：1)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)；2)提供電路工作需要的信號(hào)，比如擴(kuò)展電路需要的信號(hào)。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，選擇74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)完成上述功能。如圖3所示，555定時(shí)器產(chǎn)生1 kHz的信號(hào)，經(jīng)過(guò)3次1／10分頻后得到1 Hz的脈沖信號(hào)，為秒個(gè)位提供標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。