基于Multisim13的數(shù)字鐘的設(shè)計與仿真

王迎勛+++王香+++黃家平+++臧紅巖

摘 要：首先論述了數(shù)字電子技術(shù)中計數(shù)器的相關(guān)理論知識，然后論述了Multisim13的數(shù)字鐘的總體設(shè)計方案，并分別對各計數(shù)器單獨進行設(shè)計和仿真，最后對整個數(shù)字鐘進行仿真測試。

關(guān)鍵詞：計數(shù)器；Multisim13；數(shù)字鐘；設(shè)計；仿真

引言

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電子技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒同時顯示計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，并且沒有 機械裝置，使用起來方便快捷，具有很長的使用壽命，近年來得到廣泛使用。數(shù)字鐘可以是單片的也可以是集成的，其實現(xiàn)方式有很多種，可以用中小規(guī)模集成電路組成數(shù)字鐘；也可以利用專用的數(shù)字鐘芯片配以顯示電路；還可以用單片機來實現(xiàn)，本文的數(shù)字鐘是采用Multisim13進行設(shè)計和仿真的。采用軟件仿真的方法，克服了實驗室的條件限制，避免了使用中 損壞等不利因素。[1]

Multisim13是美國IN公司開發(fā)的一款強大的電路模擬軟件，可以進行復(fù)雜的板級電路模擬和數(shù)字電路仿真，還可以用Multisim來進行數(shù)字電路PCB板的設(shè)計，此版本還可以單片機等MCU的仿真。全新的Multisim13包括以下優(yōu)勢：

（1）電路參數(shù)和參數(shù)掃描分析。

（2）結(jié)合NI myRIO and Digilent FPGA對象進行數(shù)字電路教學。

（3）使用IGBT和MOSFET熱模型進行電力電子分析。

（4）包括超過26，000個元件的元器件庫。

（5）通過用于LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計軟件的Multisim API工具包實現(xiàn)設(shè)計自動化。

1 電路設(shè)計與仿真

單元電路設(shè)計與仿真：

（1）二十四進制計數(shù)器的設(shè)計與仿真

二十四進制計數(shù)器電路采用兩片74160N實現(xiàn)，當個位計數(shù)電路計數(shù)到9的時候同時向十位發(fā)出進一位信號脈沖，當計數(shù)到24的時候，個位輸出端輸出0100，十位輸出端輸出0010，將個位的輸出端QC與十位的輸出端QB通過一個與非門同時接到兩片計數(shù)芯片的清零端，其設(shè)計電路和仿真結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

（2）六十進制計數(shù)器的設(shè)計與仿真

六十進制計數(shù)器同樣采用兩片74160N來實現(xiàn)，一片計數(shù)秒或分的個位，一片計數(shù)秒或分的十位，當秒計數(shù)到60時即清零，同時產(chǎn)生進位到分計數(shù)電路，分計數(shù)電路就加一，和二十四進制計數(shù)器采用反饋清零法，使用一個與非門74LS00，它的輸入端接到QB和QC，當計數(shù)到60時，十位計數(shù)的計數(shù)芯片的輸出端（QA，QB，QC，QD）將輸出0110，那么輸出端將產(chǎn)生一個低電平，連接到74LS160N的CLR清零端時計數(shù)器又從0000開始計數(shù)，同時此信號也可以作為分計時電路的輸入，其設(shè)計電路和仿真結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

（3）總體電路設(shè)計與仿真，如圖2。

2 本設(shè)計的優(yōu)點

其他數(shù)字鐘電路的設(shè)計都需要555定時器產(chǎn)生1KZ脈沖，并需要分頻器產(chǎn)生1HZ的脈沖，但有的Multisim版本不能產(chǎn)生1HZ脈沖，并且產(chǎn)生的脈沖不穩(wěn)定，所以為了避免產(chǎn)生以上問題，本次設(shè)計直接采用1HZ的信號源，可以產(chǎn)生比較穩(wěn)定的1HZ的脈沖，而且設(shè)計比較簡單，不需要加信號產(chǎn)生電路。

3 結(jié)束語

本設(shè)計使用了74160N芯片，具有脈沖源穩(wěn)定、設(shè)計簡單等優(yōu)點。該系統(tǒng)主要用在糧倉儲運系統(tǒng)中，設(shè)備運轉(zhuǎn)情況良好，其測試數(shù)據(jù)和曲線真實可靠，數(shù)據(jù)通訊準確、可靠，可以有效預(yù)報儲糧情況，提高儲糧的安全性，進而取得顯著的經(jīng)濟和社會效益。[1]

參考文獻

[1]楊慶.基于Multisim8的數(shù)字鐘的設(shè)計與仿真[J].山西電子技術(shù)，2008（2）：32.