哈尔滨工业大学
数字时钟的设计与仿真
目录
1．设计要求
2. 总电路图及工作原理
3. 电路组成介绍
3.1 脉冲形成电路
3.2 分频电路
3.3 60 进制计数器及显示电路
3.4 24 进制计数器及显示电路
3.5 时间设置电路
4. 电路的测试
5. 分析与评价
附录：元器件清单
1?设计要求
本次设计任务是要求用
MUItiSim10.0软件设计一个数字时钟电路，即用数字
显示出时间结果。设计要求如下：
(a) 以数字形式显示时、分、秒。
(b) 小时计时采用24进制的计时方式，分、秒采用60进制的计时方式。
(C)要求能够对时钟进行时间设置。
2.总电路图及工作原理
数字时钟的总电路图如下所示：
数字时钟工作原理：数字时钟电路由555振荡发生器、分频器、两个60进制分秒计数器、一个24进制小时计数器以及6个数字显示器组成。电路工作时由555振荡器产生频率为1000HZ的脉冲，经由三个74LS90D构成的千分频的分频器得到频率为1HZ 的脉冲，脉冲输入计数电路(分秒由60进制计数电路计数，小时由24进制计数电路计数),然后将相应数字显示到数字显示器上即所要显示的时间。另外，时钟的时间设置可以通过三个与单刀双掷开关相连的时钟信号发生器来实现。
电路的设计流程图如下所示
◎
3?电路组成介绍
3.1脉冲形成电路
脉冲形成电路为555计时器组成的振荡电路。考虑到时钟对精度要求较高，故在时钟电路中由555振荡电路产生频率为IKHz的脉冲信号，然后经过千分频的分频器分频产生1Hz脉冲。555振荡器的参数确定：T=0.7(R1+R2)C=1ms
f=1∕t=iKHZ,故可令R1=5kΩ,R2=5KΩ,C=100nF (以上设置在实际仿真的时候速度过慢，故在实际仿真中)
脉冲形成电路如下所示:
WO
■ OTT
TT. I
:=IlOOnF
:〒伽尸
C .................... Cf'
I -I
!■ I !i i! ■ I i
i I ' * I- I
3.2分频电路
分频电路是三个用十进制计数器 74LS90串联而成的千分频的分频器。分频 原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲, 这样一片
74LS90就可以起十分频的作用，三个74LS90串联就构成了千分频的电 路，输出的便是1HZ 的标准脉冲信号。
分频电路如下所示：
3.3 60进制计数器及显示电路
在数字时钟电路中，分与秒的计数电路是由两个 74LS90D 组成的60进制的 计数电路实现的。在下图中，U9是十进制计数器，U9的QD 作为十进制的进位 信号，74ls90计数器是十进制异步计数器，用反馈归零的方法实现十进制计数， U8和与非门构成六进制，其中与非门输出进位信号。
Rl I :
Key=A
宀
I(M
Ti ITl
4 I ------------------------------H J
3.4 24进制计数器及显示电路
在数字时钟电路中，小时的计数电路是由两个 74LS90D 组成的24进制的计 数电路
实现的。如下图所示，计数电路由 U16和U6俩部分组成。当时个位 U6 计数为4, U16计数为2时，两片74ls90复零，从而构成24进制计数。
:DCn HEX
DC^HEX ::
U14A. ■
d
74QOM ：:
FllBF
、壬2?
?
? πs ???
■1 ≡
辭-?” RL i 」??
?C - ∣! I-Ifil-
I *
Rfrl ' — R=≡E -?-
17
Cf
3?H 颂D
--------- ITD
T ■ F
F I
■;p
ECl ■ W i
4 ■ I-
? .. 咱■
-*
——1? 44—
UlC
—
*τr^i ?
O- __
------ T
3.5时间设置电路
时间设置电路由一个单刀双掷开关与一个脉冲计数器组成。 用单刀双掷开关 切换计数功能与调时功能，另一端接计数器的脉冲输入端，开关置于函数发生器 这一端便可以校时，置于计数器的进位端便是计时。不校正时间时开关都应打在 与非门的那一端，校时时可用键盘操作改变开关的状态。 如此，在时钟运行前及 正在运行的过程中均可实现调时功能。
时间设置线路图如下所示（双掷开关左打调时，右打计数）：
U16
士 > -IH? ?
> -ire ■ RCI ■ Rci ?
RSl ■
R&￡ ■
-74LS90D-
摘要 自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本次课程设计采用电容三点式振荡器，运用multisim软件进行仿真。根据静态工作点计算出回路的电容电感取值，得出输出频率与输出幅度有效值以达到任务书的要求。 关键词：电容三点式；振荡器；multisim；
目录 1、绪论 (1) 2、方案的确定 (2) 3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 (3) 3.1 反馈振荡器的原理和分析 (3) 3.2. 电容三点式振荡单元 (4) 3.3 电路连接及其参数计算 (5) 4、总体电路设计和仿真分析 (6) 4.1组建仿真电路 (6) 4.2仿真的振荡频率和幅度 (7) 4.3误差分析 (8) 5、心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (10) 附录Ⅰ元器件清单 (10) 附录Ⅱ电路总图 (11)
1、绪论 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持 下去。选频网络则只允许某个特定频率0f能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U和输入电压i U要相等，这是振幅平衡条件。二是f U和i U必须相位相同，这是相位f 平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 本次课程设计我设计的是电容反馈三点式振荡器，电容三点式振荡器，也叫考毕兹振荡器，是自激振荡器的一种，这种电路的优点是输出波形好。电容三点式振荡器是由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。 本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个正弦波振荡器，要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。报告内容按照课设报告文档模版的要求进行，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析等。 主要技术指标：输出频率9 MHz，输出幅度（有效值）≥5V。
东北石油大学MULTISIM电气应用训练 2012年3 月01日
MULTISIM电气应用训练任务书 课程MULTISIM电气应用训练 题目Multisim的正弦波振荡电路仿真 专业自动化姓名刘月莹学号0906******** 主要内容： 以文氏电桥正弦波振荡电路仿真为例,分析了基本及稳幅文氏电桥正弦波发生器的特点,并采用Multisim 10软件对文氏电桥正弦波发生器进行了仿真,仿真结果与理论分析结果一致。软件仿真在课堂教学、电路设计、及实验教学中的应用,使得课堂教学信息量饱满,设计、实验变得轻松,使教学的效果得到提升,在教学领域具有重要的推广、应用价值。 主要参考资料： [1] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[J].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [2] 康华光.电子技术基础[J].北京：高等教育出版社，2001. [3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，1995. [4] 杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，2002. [5] 岳怡.数字电路与数字电子技术[J].西安工业大学出版社，2004. [6] 路勇.电子电路实验及仿真[M].清华大学出版社，2004. [7] 张俊漠.单片机中级教程——原理与应用[M].北京航天航空大学出版社，2006. 完成期限2012.2.20——2012.3.1 指导教师李宏玉刘超 专业负责人 2012年3 月1 日
目录 1 任务和要求 (1) 2 稳幅文氏电桥正弦波发生器 (5) 3文氏电桥正弦波发生器电路仿真 (5) 4设计总结 (6) 参考文献 (6)
##大学 ##学院 数字电子技术课程设计 课程名称：数字电子技术基础 题目名称：数字电子秒表设计 学生系别：信息工程系 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： ..年..月..日
目录 一、设计要求 (3) 二、题目分析 (3) 三、总体方案 (3) 四、具体实现 (4) 1、总体方框图 (4) 2、原理图 (4) 如下图所示： (4) 五、各部分定性说明及定量计算 (5) 1、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器） (5) 2、计数器（74LS90） (7) 3、七段发光二极管（LED）数码管 (8) 4、BCD码七段译码驱动器——CC4511 (9) 六、实验仿真 (11) 七、元器件清单 (11) 八、设计心得体会 (12) 九、参考文献 (12)
数字秒表的设计与仿真 一、设计要求 设计并仿真一个数显电子秒表，要求： （1）能直接显示“分”、“秒”的电子秒表； （2）要求最大能显示9ˊ59〞； （3）能通过按键启动计时，并能通过按键停止计时，并保留显示计时时间； （4）能通过按键复位。 主要器件： 74LS00、555、74LS90、CC4511 二、题目分析 数字秒表是是一种常用的秒计时装置，它能实现手控记秒、停摆、清零功能，它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。 通过对该数字秒表的设计要求的分析，设计的此数字秒表主要由分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、控制电路组成。在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的100HZ计时脉冲。除此之外，数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端，保持，以便数字时钟能随意、停止及启动。分频器用来产生100HZ计时脉冲；十进制计数器：对分进行计数；六十进制计数器是用来对秒进行计时，显示译码器是完成对7段数码管显示的控制。 按计数要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示9ˊ59〞，需要三个数码管，超过最大显示的数字要重新从0开始计数。 复位开关用来使计时器清零，并做好清零准备，复位开关可以在任意情况下使用，即使在计数过程中，只要按一下复位开关，计时进程终止，并对计时器清零。 三、总体方案 数字秒表，必须有一个数字显示。按设计要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示9ˊ59〞，则需要三个数码管。计数分辨率为1s，需要相应的信号发生器，选择信号发生器有两种方案： Ⅰ用晶体振荡器； Ⅱ用集成电路555计时器与电阻电容组成的多谐振荡器。 两者都可以产生振荡频率，我们选用方案Ⅱ，因为其核心部分是使用三个74LS90计数器采用串联方式构成，并且这种连接方式简单，使用元器件数量少。
Multisim课程设计报告 课程名称：multisim电路仿真设计题目：病房呼叫系统设计 学号：王后影110914033 专业班级：11电信本（一）班
指导老师：宇安 病房呼叫系统的设计 一．实验目的 1．掌握数字电路课程所学的理论知识以及数字电子技术在生活中的应用。2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．进一步深化对电子技术的了解，强化实际动手操作能力以及发现问题解决问题的方法。 4．培养认真严谨的工作作风和实事的工作态度。 5．数电课程实验是大学中为我们提供的一次动手实践的机会，增强实际动手操作与研发的能力 二．实验原理 要求当一号病房的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，护士值班室的数码显示“1”，即“1”号病室的优先级别最高，其他病室的级别依次递减，7号病室级别最低，当7个病房中有若干个请求呼叫开关合上时，护士值班室的数码管所显示的即为当前优先级别最高的病室呼叫，同时在有呼叫的病房门口的指示灯闪烁。待护士按优先级处理完后，将该病房的呼叫开关打开，再去处理下一个相对最高优先级的病房的事务。全部处理完毕后，即没有病室呼叫，此时值班室的数码管显示“0”。
电路设计流程图 本例在设计中采用了8/3线优先编码器74LS148，74LS148有8个数据端（0~7）,3个数据输出端（A0~A1）,1个使能输入端（EI，低电平有效），两个输出端（GS,E0）。数据输出端A~C根据输入端的选通变化，分别输出000~111这0~7二进制码，经逻辑组合电路与74LS47D BCD-七段译码器/驱动器的数据输入端（A~C）相连，最终实现设计要求的电路功能，电路如图所示。电路中与门74LS08DD的输出端（3、6、8）与74LS147D BCD-七段译码器/驱动器的数据输入端的数据端（A、B、C）连接。 此例仿真可在Multisim的主界面下，启动仿真开关即可进行电路的仿真。K1~K7为病房呼叫开关，在其下方的Key=1，...Key=7分别表示按下键盘1~7数字键，即可控制相应开关的通道。L1~L7为模拟病房门口的呼叫指示灯，当呼叫开关K1~K7任何开关被按下时，相应开关上的指示灯即闪烁发光，同时护士值班室的数码管即显示相对最高优先级别的病房号，而且蜂鸣器SP会令计算机上的扬声器发声。
电子科技大学《数字秒表课程设计》 姓名: xxx 学号： 学院： 指导老师：xx
摘要 EDA技术作为电子工程领域的一门新技术，极大的提高了电子系统设计的效率和可靠性。文中介绍了一种基于FPGA在ISE10.1软件下利用VHDL语言结合硬件电路来实现数字秒表的功能的设计方法。采用VHDL硬件描述语言，运用ModelSim等EDA仿真工具。该设计具有外围电路少、集成度高、可靠性强等优点。通过数码管驱动电路动态显示计时结果。给出部分模块的VHDL源程序和仿真结果,仿真结果表明该设计方案的正确,展示了VHDL语言的强大功能和优秀特性。 关键词：FPGA, VHDL, EDA, 数字秒表
目录 第一章引言 (4) 第二章设计背景 (5) 2.1 方案设计 (5) 2.2 系统总体框图 (5) 2.3 -FPGA实验板 (5) 2.4 系统功能要求 (6) 2.5 开发软件 (6) 2.5.1 ISE10.1简介 (6) 2.5.2 ModelSim简介 (6) 2.6 VHDL语言简介 (7) 第三章模块设计 (8) 3.1 分频器 (8) 3.2 计数器 (8) 3.3 数据锁存器 (9) 3.4 控制器 (9) 3.5 扫描控制电路 (10) 3.6 按键消抖电路 (11) 第四章总体设计 (12) 第五章结论 (13) 附录 (14)
第一章引言 数字集成电路作为当今信息时代的基石，不仅在信息处理、工业控制等生产领域得到普及应用，并且在人们的日常生活中也是随处可见，极大的改变了人们的生活方式。面对如此巨大的市场，要求数字集成电路的设计周期尽可能短、实验成本尽可能低，最好能在实验室直接验证设计的准确性和可行性，因而出现了现场可编程逻辑门阵列FPGA。对于芯片设计而言，FPGA的易用性不仅使得设计更加简单、快捷，并且节省了反复流片验证的巨额成本。对于某些小批量应用的场合，甚至可以直接利用FPGA实现，无需再去订制专门的数字芯片。文中着重介绍了一种基于FPGA利用VHDL硬件描述语言的数字秒表设计方法，在设计过程中使用基于VHDL的EDA工具ModelSim对各个模块仿真验证，并给出了完整的源程序和仿真结果。
第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。 目录 1. Multisim软件入门 2. 二极管电路 3. 基本放大电路 4. 差分放大电路 5. 负反馈放大电路 6. 集成运放信号运算和处理电路 7. 互补对称（OCL）功率放大电路 8. 信号产生和转换电路 9. 可调式三端集成直流稳压电源电路 13.1 Multisim用户界面及基本操作 13.1.1 Multisim用户界面 在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。 Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。 IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。 1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。 IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。 下面以Multisim10为例介绍其基本操作。图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
《EDA技术与应用》 课程设计报告 报告题目：数字秒表设计作者所在系部：电子工程系作者所在专业：电子信息工程作者所在班级： 作者姓名： 指导教师： 完成时间：2017-6-10
容摘要 在科技高度发展的今天，集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活已逐渐崭露头角。大多数电子产品多是由计算机电路组成，如：手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本报告就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理，运用EDA技术及ＶＨＤＬ语言设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要的角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高，尤其是一些科学实验，他们对时间精确度达到了几纳秒级别。 利用VHDL语言设计基于计算机电路中时钟脉冲原理的数字秒表。该数字秒表能对0秒～59分59.99秒围进行计时，显示最长时间是59分59秒，超过该时间能够进行报警。计时精度达到10ms。设计了复位开关和启停开关。复位开关可以在任何情况下使用，使用以后计时器清零，并做好下一次计时的准备。 关键词：EDA技术、VHDL语言、分频器、计数器、数码管、蜂鸣器
目录 一概述 (1) 二方案设计与论证 (1) 三单元电路设计 (2) ⒊１分频器的设计 (2) ⒊２计时控制模块的设计 (3) ⒊３计时模块的设计 (4) ⒊⒊１十进制计数器的设计 (4) ⒊⒊２六进制计数器的设计 (5) ⒊⒊３计数器的设计 (6) ⒊４显示模块的设计 (8) ⒊⒋１选择器的设计 (8) ⒊⒋２七段译码器的设计 (9) ⒊５报警模块设计 (10) ⒊６顶层文件的设计 (11) 四器件编程与下载 (11) 五性能测试与分析 (12) ⒌1分频器模块的仿真 (12) ⒌2计时控制模块的仿真 (12)
实验一电路仿真工具Multisim的基本应用 一．实验目的 1.学会电路仿真工具Multisim的基本操作。 2.掌握电路图编辑法，用Multisim对电路进行仿真。 二、实验仪器 PC机、Multisim软件 三、实验原理 MultiSim 7 软件是加拿大Electronics Workbench 公司推出的用于电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。它可以对模拟电路、数字电路或混合电路进行仿真。该软件的特点是采用直观的图形界面，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，用屏幕抓取的方式选用元器件，创建电路，连接测量仪器。软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 1. Multisim 7主窗口 2. 常用Multisim7 设计工具栏 元件编辑器按钮--用以增加元件仿真按钮--用以开始、暂停或结束电路仿真。 分析图表按钮--用于显示分析后的图表结果分析按钮--用以选择要进行的分析。 3．元件工具栏（主窗口左边两列） 其中右边一列绿色的为常用元器件（且为理想模型）。左边一列包含了所有元器件（包括理想模型和类实际元器件模型）。在电路分析实验中常用到的器件组包括以下三个组（主界面左边第二列）：
电源组信号源基本器件组 （1）电源（点击电源组） 交流电源直流电源接地 （2）基本信号源 交流电流源交流电压源 （3）基本元器件（点击基本器件组） 电感电位器电阻可变电容电容 4.常用虚拟仪器（主窗口右侧一列） ⑴数字万用表 数字万用表的量程可以自动调整。双击虚拟仪器可进行参数设定。下图是其图标和面板： 其电压、电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting按钮可以设置其参数。 （2）信号发生器 信号发生器可以产生正弦、三角波和方波信号，其图标和面板如下图所示。可调节方波和三角波的占空比。双击虚拟仪器可进行参数设定。 （3）示波器 在Multisim 7中提供了两种示波器：通用双踪示波器和4通道示波器。双击虚拟仪器可进行参数设定。这里仅介绍通用双踪示波器。其图标和面板如下图所示。
《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名 xxx 学号 院系自动控制与机械工程学院 班级 指导教师 2014 年 6 月18日
目录 1、目的和意义 (3) 2、任务和要求 (3) 3、基础性电路的Multisim仿真 (4) 3.1 半导体器件的Multisim仿真 (4) 3.11仿真 (4) 3.12结果分析 (4) 3.2单管共射放大电路的Multisim仿真 (5) 3.21理论计算 (7) 3.21仿真 (7) 3.23结果分析 (8) 3.3差分放大电路的Multisim仿真 (8) 3.31理论计算 (9) 3.32仿真 (9) 3.33结果分析 (9) 3.4两级反馈放大电路的Multisim仿真 (9) 3.41理论分析 (11) 3.42仿真 (12) 3.5集成运算放大电路的Multisim仿真（积分电路） (12) 3.51理论分析 (13) 3.52仿真 (14) 3.6波形发生电路的Multisim仿真（三角波与方波发生器） (14) 3.61理论分析 (14) 3.62仿真 (14) 4.无源滤波器的设计 (14) 5.总结 (18) 6.参考文献 (19)
一、目的和意义 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节.课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题，解决问题的能力，提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力，对培养和造就应用型工程技术人才将能起到较大的促进作用。 二、任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成电路的设计和仿真。完成该次课程设计后，学生应该达到以下要求： 1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 目录 1 引言 (1) 1.1 课程设计的目的 (1) 1.2 课程设计的内容 (1) 2 EDA、VHDL简介 (1) 2.1 EDA技术 (1) 2.2 硬件描述语言——VHDL (2) 3设计过程 (4) 3.1 设计规划 (4) 3.2 各模块的原理及其程序 (4) 3.2.1控制模块 (5) 3.2.2时基分频模块 (5) 3.2.3计时模块 (6) 3.2.4显示模块 (7) 4系统仿真 (9) 结束语 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录 (16)
1 引言 在科技高度发展的今天，集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活已逐渐崭露头角。大多数电子产品多是由计算机电路组成，如：手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要的角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高，尤其是一些科学实验。他们对时间精确度达到了几纳秒级别。 1.1 课程设计的目的 本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上，了解EDA技术，对计算机系统中时钟控制系统进一步了解，掌握状态机工作原理，同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时。通过对数字秒表的设计，进行理论与实际的结合，提高与计算机有关设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的能力。通过课程设计深入理解计算机结构与控制实现的技术，达到课程设计的目标。 1.2 课程设计的内容 利用VHDL语言设计基于计算机电路中时钟脉冲原理的数字秒表。该数字秒表能对0秒～59分59.99秒范围进行计时，显示最长时间是59分59秒。计时精度达到10ms。设计了复位开关和启停开关。复位开关可以在任何情况下使用，使用以后计时器清零，并做好下一次计时的准备。 2 EDA、VHDL简介 2.1 EDA技术 EDA是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出的电子CAD通用软件包，它根据硬件描述语言HDL完成的设计文件，自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真，直至完成对于特定目
Multisim电路仿真及应用 仿真实训一：彩灯循环控制器的设计与仿真分析变换的彩灯已经成为人们日常生活不可缺少的点缀。那么这些变化的灯光是如何控制的呢？这就是我们下面要讨论的课题—彩灯循环控制电路。 电路设计分析彩灯循环控制技术指标： 1.彩灯能够自动循环点亮。 2.彩灯循环显示且频率快慢可调。 3.该控制电路具有8路以上输出。 仿真实训二：交通信号灯控制系统的设计与仿真分析十字路口的交通信号灯是我们每天出行时都会遇到的，信号灯指挥着行人和各种车辆安全有序的通行。实现红、绿灯的自动控制是城市交通管理现代化的重要课题，合适的信号灯指挥系统可以提高城市交通的效率。下面我们以该课题为例进行设计与仿真分
析。 电路设计分析交通信号灯控制系统的技术指标： 1.主、支干道交替通行，主干道每次放行30s，支干道每次放行20s。 2.绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。 3.每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5s（此时另一干道上的红灯不变）。 4.十字路口要有数字显示，作为等候时间提示。要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。 5.在黄灯亮时，原红灯按1HZ的频率闪烁。 6.要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0-99s任意设定。 仿真实训三：篮球比赛24秒倒计时器的设计与仿真分析电路设计分析： 计时器在许多领域均有普遍的应用，篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛节奏，新的规则还要求进攻方在24秒有一次投篮动作，否则视为违规。 本设计题目“篮球比赛24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十四进制递减的计数器。 电路设计技术指标： 1.能完成24秒倒计时功能。 2.完成计数器的复位、启动计数、暂停/继续计数、声光报警等功能。
课程设计（论文） 课程名称：数字电子技术基础 题目：基于Multisim的乒乓球游戏机控制电路设计院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师：
任务书 设计题目：基于Multisim乒乓球游戏机的控制设计电路 课题目的： 该乒乓球游戏机电路主要由3块组成：球台驱动电路，控制电路和计分电路组成。其中球台电路主要实现游戏者击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路实现游戏者A和B击球，裁判对系统初始化的功能；计分电路具有当A或B击球有效时加分和当游戏者的分数累计超过10时报警通知裁判对系统初始化以便重新开始比赛计分功能。 课题主要内容与要求： 内容：本课题设计一个以8个二极管的依次被点亮代表球的移动位置双向选择开关J2，J3控制发球，击球信号，在Multisim软件上测试结果。 要求：1、熟悉Multisim软件 2、用8个发光二极管表示球，用俩个按钮分别表示AB俩个球员的球拍； 3、A,B各有一个数码管计分。 4、裁判有一个按钮，用来对系统初始化，每次得分后按下一次。
摘要 乒乓球游戏机通过十分巧妙地设计采用数字芯片实现乒乓球左右移动，选手击球得分，累计得分超10报警灯功能。该设计三个双向开关J1，J2，J3分别作为裁判和游戏者A,B，且选手可以译码显示器上直接读出自己的得分，具有操作简单，结构清晰的优点。 对与模电课题的研究离不开电路图，不过现在都在实行电子化，所以需要借助电子产品。Multisim软件就是一款画电路图的电子软件，在此对不太熟悉或未接触过Multisim软件的朋友简短的介绍下： Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。同时具备可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上；所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析等特点。该乒乓球游戏机电路主要有3块电路：台球驱动电路，控制电路和计分电路组成。其中台球驱动电路主要实现游戏者击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路实现游戏者A和B击球，裁判对系统初始化的功能；
电子电路 设计和仿真 Multisim 学院： 专业和班级： 姓名：学号： 数字时钟的Multisim 设计和仿真 一、设计和仿真要求 学习综合数字电子电路的设计、实现和调试 1.设计一个24或12小时制的数字时钟。 2.要求：计时、显示精确到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 3.发挥：增加闹钟功能。 二、总体设计和电路框图 1.设计思路 1).由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 2).秒时钟信号发生器可由555定时器构成。 3).计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 4).校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。2.电路框图
二、子模块具体设计 1.由555定时器构成的1Hz 秒时钟信号发生器。 由下面的电路图产生1Hz 的脉冲信号作为总电路的初输入时钟脉冲 图2.时钟信号发生电路 2. 分、秒计时电路及显示部分 -VC K ? OTT - ? THR ? T￡L1 - O0&I H L : ? r GND ，,, 48kQ R2 48kQ —10uF 士伯 DtiF ....... ■ ■ j - ■ ■ >100Q
在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计中我采用的是统一的器件74LS160D 的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS160D的 结构把输出端的0110 （十进制为6）用一个与非门74LS00引到CLR端便可置0，这样就实现了六进制计数。 由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是异步清零法显示部分用的是七段数码管和两片译码器74LS48D 。 图3.分秒计时电路 3.时计时电路及显示部分 由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是同步置数法， u1输出端为0011 （十进制为3）与u2输出端0010 （十进制为2）经过与非门接两片的置数端。 显示部分用的是七段数码管和两片译码器74LS48D 。
基于EDA的数字秒表 设计论文 班级：11电信二班 同组人员：孙兴义 20111060223 张忠义 20111060240
基于EDA的数字秒表设计 摘要：该设计是用于体育比赛的数字秒表,基于EDA在Quartus II 9.0sp2软件下应用VHDL语言编写程序,采用ALTRA公司CycloneII系列的EP2C8Q208 芯片进行了计算机仿真，并给出了相应的仿真结果。本设计有效的克服了传统的数字秒表的缺点采用EDA技术采取自上而下的设计思路。绘制出了具体的逻辑电路，最后又通过硬件上对其进行调试和验证。该电路能够实现很好的计时功能,计时精度高，最长计时时间可达一个小时。 关键字：数字秒表；EDA；FPGA；VHDL；Quartus II 1引言 在科技高度发展的今天，集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活已逐渐崭露头角。大多数电子产品多是由计算机电路组成，如：手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表[1]。秒表在很多领域充当一个重要的角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高，尤其是一些科学实验。他们对时间精确度达到了几纳秒级别。 2 设计要求 (1) 能对0秒～59分59.99秒范围进行计时，显示最长时间是59分59秒； (2) 计时精度达到0.01s； (3) 设计复位开关和启停开关，复位开关可以在任何情况下使用，使用以后计时器清零，并做好下一次计时的准备。设计由控制模块、时基分频模块，计时模块和显示模块四部分组成。各模块实现秒表不同的功能 3 数字秒表设计的目的 本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上，了解EDA技术，对计算机系统中时钟控制系统进一步了解，掌握状态机工作原理，同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时。通过对数字秒表的设计，进行理论与实际的结合，提高与计算
河南机电高等专科学校《可编程逻辑器件原理与应用》 课程设计报告 数字秒表设计 专业班级：医电131 学号：130411116 姓名：徐长伟 时间：2015年6月 成绩：
时间： 成绩： 数字秒表设计 摘要：本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上，了解EDA技术，对计算机系统中时钟控制系统进一步了解，掌握状态机工作原理，同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时，通过对数字秒表的设计，进行理论与实际的结合，提高与计算机有关设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的能力。通过课程设计深入理解计算机结构与控制实现的技术，达到课程设计的目标。 关键词：FPGA;数字秒表；VHDL
目录 1.概述 (3) 2.设计要求 (3) 2.1实验任务及要求 (3) 3.总体构思 (3) 3.1系统总体框图 (4) 4.各单元电路的设计和实现 (4) 4.1数字秒表的电路逻辑图 (4) 4.2时序波形图如下： (4) 4.3顶层程序框图如下： (4) 5.功能仿真及其结果 (5) 5.1分频模块 (5) 5.2计数模块 (5) 5.3势能控制模块 (5) 5.4显示控制模块 (5) 6.编译、下载及调试 (7) 6.1各功能模块VHDL程序十分之一秒 (7) 7.总结 (20)
1.概述 超高速硬件描述语言VHDL是数字系统进行抽象的行为与功能描述道具体的内部线路结构描述，利用EDA工具可以在电子设计的各个阶段各个层系进行计算机模拟验证，保证设计过程中的正确性，可大大降低设计成本，缩短设计周期。本文介绍的数字秒表设计，。利用基于VHDL的EDA设计工具，采用大规模可编程逻辑器件FPGA，通过设计芯片来实现系统功能。 应用VHDL语言设计数字系统，很多设计工作可以在计算机上完成，从而缩短了系统的开发时间，提高了工作效率。本文介绍一种以FPGA为核心，以VHDL 为开发工具的数字秒表，并给出源程序和仿真结果。 2.设计要求 2.1实验任务及要求 设计用于体育比赛用的数字秒表，要求： 1.及时精度大雨1/1000秒，计数器能显示1/1000秒时间，提供给计时器内部定时的始终频率为12MHz；计数器的最长计时时间为1小时，为此需要一个7位的显示器，显示的最长时间为59分59.999秒。 2、设计有复位和起/停开关。 （1）、复位开关用来使计时器清零，并做好计时准备。 （2）、起/停开关的使用方法与传统的机械式计数器相同，即按一下起/停开关，启动计时器开始计时，再按一下起/停开关计时终止。 （3）、复位开关可以在任何情况下使用，即使在计时过程中，只要按一下复位开关，计时进程理科终止，并对计时器清零。 3、采用层次设计方法设计符合上述功能要求的数字秒表。 4、对电路进行功能仿真，通过波形确认电路设计是否正确。 5、完成电路传布设计后，通过实验箱下载验证设计的正确性。 3.总体构思
电子线路设计软件课程设计报告 实验内容：实验八multisim电路仿真 一、验目的 1、进一步熟悉multisim的操作和使用方法 2、掌握multisim做电路仿真的方法 3、能对multisim仿真出的结果做分析 二、仿真分析方法介绍 Multisim10为仿真电路提供了两种分析方法，即利用虚拟仪表观测电路的某项参数和利用Multisim10 提供的十几种分析工具，进行分析。常用的分析工具有：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、失真分析、噪声分析和直流扫描分析。利用这些分析工具，可以了解电路的基本状况、测量和分析电路的各种响应，且比用实际仪器测量的分析精度高、测量范围宽。下面将详细介绍常用基本分析方法的作用、分析过程的建立、分析对话框的使用以及测试结果的分析等内容 1、直流工作点分析 直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在电路分析过程中是至关重要的。 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point，则出现直流工作点分析对话框，如图所示。直流工作点分析对话框包括3页。
Output 页用于选定需要分析的节点。 左边Variables in circuit 栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量。右边Selected variables for 栏用于存放需要分析的节点。 具体做法是先在左边Variables in circuit 栏内中选中需要分析的变量（可以通过鼠标拖拉进行全选），再点击Plot during simulation 按钮，相应变量则会出现在Selected variables for 栏中。如果Selected variables for 栏中的某个变量不需要分析，则先选中它，然后点击Remove按钮，该变量将会回到左边Variables in circuit 栏中。Analysis Options页 点击Analysis Options按钮进入Analysis Options页，其中排列了与该分析有关的其它分析选项设置，通常应该采用默认的 Summary页
Multisim 11.0 软件免费下载汉化激活全套 Multisim 11.0目前为最新版本。嵌入式系统 安装需要需要资料：17Embed,17嵌入式 1.Multisim11.0软件，免费下载地址: https://www.doczj.com/doc/d96753601.html,/c07n2rh7tb m 2. Multisim11.0汉化包+激活包免费下载地址: https://www.doczj.com/doc/d96753601.html,/c0frrgfutf Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的一款优秀的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 《数字电子技术》一书就是以Mulitisim作为教材工具，其强大的功能被广大老师、同学和自由爱好者所喜爱，所以本人决定在此做个教程以共大家学习参考之用。（文末附有下载） 一、安装 1、双击应用程序（379.35MB的那个）首先会出现如下窗口，确定即可。 2、确定后会出现如下窗口，说白了，就是个解压缩过程 一起嵌入式开发
3、选择第一项，然后解压缩后紧接着会出现如下窗口，仍选择第一项 4、然后选择“Install this product for evaluation”，试用的意思
5、接下来就按照提示一路狂Next就行，然后重启就行了嵌入式系统 这样安装就算完成了，接下来就是汉化和破解了。
嵌入式系统 二、汉化 1、将ZH文件夹放到目录“...\Program Files\National Instruments\Circuit Design Suite 11.0\stringfiles”下。 记住，不是目录“X:\National Instruments Downloads”,这个文件是你安装时第二步解压缩后的文件，安装完后就可以删掉了。（好多朋友在这里犯错误）17Embed,17嵌入式2、再运行Multisim11，菜单里边的：Options\Gobal Preferences\convention\language\ZH （参考图片）
单片机课程设计报告 题目：简易数字秒表的设计与仿真 教学单位：机电工程系 专业：机械设计制造及其自动化班级： 学号： 姓名：
1．项目设计目的与要求。 (1) 熟悉单片机定时/计数器电路和中断的功能与编程。 (2) 熟悉8051与8255与LED的接口技术、LED动态显示的控制过程。 (3) 通过调试简易秒表整体程序，学会如何编制含LED动态显示、键盘扫描和定时器中断等多种功能的综合程序，体会大型程序的编制和调试技巧。 ２．实验设备及所需元器件 （1）DJ-598KC 单片机开发系统 1台 （2）仿真器（EASYPROBE） 1只 （3）PC机1台 3．项目内容及实验方法。 （1）内容与要求： 利用DJ—598KC单片机仿真实验系统进行模拟，用六位LED数码管显示实时计时值，其中时、分、秒、十分秒值从左到右各用1至两位LED数码显示，显示值为分、秒值0～59，时和十分秒值为0～9，使用KEY0、KEY1、KEY2等3键分别实现启动、停止、清零等功能。 （2）方法： 用单片机定时器0中断方式，实现100ms定时作为实时时基信号，编程实现十分秒、秒、分计数。用动态显示方式实现秒表计时显示，采用中断或查询方式取得KEY0、KEY1、KEY2的按键输入，实现秒表的启动、停止、清零等功能。 4．项目电路设计及原理介绍 （1）实验电路及接线图
（2）实验步骤：（实验线路原理及接线） 将KEY0、KEY1、KEY2按键用实验系统上的K1～K3键代起，分别和P1.0～P1.2连接，实现秒表的启动、停止、清零等功能。 电路中，8255 B口的8个I/O引脚PB0～PB7通过反相器驱动电路连接六位LED的阳极a～g,及dp；8255的A口的六个I/O引脚PA0～PB5通过同相驱动，对6位LED的阴极进行分时选通；这样在任一时刻，可以只有一位LED是点亮的。只要扫描的频率足够高(一般大于25Hz)，由于人眼的视觉暂留特性，直观上感觉却是连续点亮的，这就是我们常说的动态扫描电路。 LED实现动态显示时，动态扫描的频率有一定的要求。频率太低，LED将出现闪烁现象；如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清。所以一般均取几个ms 左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。在C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改，可参见程序清单中的DELAY延时子程序。 5．控制程序流程图 （1）主程序框图： LED显缓单元清零 定时∕计数器0、中断初始化 调用LED动态显示子程 启动键按下否停止键按下否复位键按下否开定时器0中断启动定时开始 关定时器0中断停止定时 NO NO NO YES YES YES
课程设计 题院目 系 数字秒表设计 信息工程学院 班级姓名指导教师
目录 第1章：系统设计要求 (3) 第2章：实验目的 (3) 第3章：实验原理 (3) 第4章：系统设计方案 (3) 第5章：主要VHDL源程序 (4) 1) 十进制计数器的VHDL 源程序. (4) 2) 六进制计数器的VHDL 源程序 (5) 3）蜂鸣器的VHDL源程序. (5) 4）译码器的VHDL源程序. (6) 5）控制选择器的VHDL源程序 (7) 6）元原件例化的VHDL源程序 (8) 第六章：系统仿真. (10) 第七章：系统扩展思路. (11) 第八章：设计心得总结. (11)
数字秒表的设计 1、系统设计要求 1.秒表共有6个输出显示，分别为百分之一秒、十分之一秒、秒、十秒、 分、十分，所以共有6个计数器与之相对应，6个计数器的输出全都为BCD码输出，这样便于和显示译码器的连接。当计时达60分钟后，蜂鸣器鸣响10声。 2.整个秒表还需有一个启动信号和一个归零信号，以便秒表能随意停止及 启动。 3.秒表的逻辑结构较简单，它主要由显示译码器、分频器、十进制计数器、 六进制计数器和报警器组成。在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的 100HZ计时脉冲。 2、实验目的 通过本次课设，加深对EDA技术设计的理解，学会用QuartusⅡ工具软件 设计基本电路，熟练掌握VHDL语言，为以后工作使用打下坚实的基础。 3、实验原理 秒表由于其计时精确，分辨率高（0.01秒），在各种竞技场所得到了广泛的应用。秒表的工作原理与数字时基本相同，唯一不同的是秒表的计时时钟信号，由 于其分辨率为0.01秒，所以整个秒表的工作时钟是在100Hz的时钟信号下完成。 当秒表的计时小于1个小时时，显示的格式是mm-ss-xx（mm 表示分钟：0～59；ss表示秒：0～59；xx表示百分之一秒：0～99），当秒表的计时大于或等于一个 小时时，显示的和多功能时钟是一样的，就是hh-mm-ss（hh表示小时：0～99），由于秒表的功能和钟表有所不同，所以秒表的hh 表示的范围不是0～23，而是 0～99，这也是和多功能时钟不一样的地方。在设计秒表的时候，时钟的选择为100Hz。变量的选择：因为xx（0.01 秒）和hh（小时）表示的范围都是0～99， 所以用两个4位二进制码（BCD码）表示；而ss（秒钟）和mm（分钟）表示的 范围是0～59，所以用一个3位的二进制码和一个4位的二进制码（BCD）码表示。显示的时候要注意的问题就是小时的判断，如果小时是00，则显示格式为 mm-ss-xx，如果小时不为00，则显示hh-mm-ss。 4、系统设计方案 秒表的逻辑结构较简单，它主要由显示译码器、分频器、十进制计数器、 六进制计数器和报警器组成。 四个10进制计数器：用来分别对百分之一秒、十分之一秒、秒和分进行计数；两个6进制计数器：用来分别对十秒和十分进行计数；分频器：用来产生100HZ计时脉冲；显示译码器：完成对显示的控制。