Multisim仿真—数字钟的设计

m u l t i s i m时钟的设计与仿真The pony was revised in January 2021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Multisim10.0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1KHz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=1KHZ，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：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。

数字电子技术课程设计学院：信息工程学院班级：电气二班姓名：刘君宇张迪王应博数字时钟的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?基础调研?应用设计、逻辑设计、电路设计?用Multisim软件验证电路设计?分析电路功能是否符合预期，进行必要的调试修改?撰写Project报告，提交Multisim?24???????显示精通过对软件Multisim的学习和使用，进一步加深了对数字电路的认识。

在仿真过程中遇到许多困难，但通过自己的努力和同学的帮助都一一克服了。

首先，连接电路图过程中，数码管不能显示，后经图形放大后才发现是电路断路了。

其次，布局的时候因元件比较多，整体布局比较困难，因子电路不如原电路直观，最后在不断努力下，终于不用子电路布好整个电路。

调试时有的器件在理论上可行，但在实际运行中就无法看到效果，所以得换不少器件，有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。

在整个设计中，计数器的接线比较困难，反复修改了多次，在认真学习其用法后采用归零法和置数法设计出60进制和24进制的计数器。

同时，在最后仿真时，预置的频率一开始用的是1hz，结果仿真结果反应很慢，后把频率加大，这才在短时间内就能看到全部结果。

总之，通过这次对数字时钟的设计与仿真，为以后的电路设计打下良好的基础，一些经验和教训，将成为宝贵的学习财富。

数字电子技术基础感想（分工：完成24小时计时功能）本学期我们学习了数字电子技术基础这门课程，通过一学期的学习，我学习到了cmos门电路，ttl门电路，编码器，译码器，触发器和时序电路等数电专业的知识。

上学期接触过模拟电路的知识，在学习数电后，感受到了两门课很多相同又不同的地方。

老师在学期末给我们布置了一个作业，设计数字电路实现时钟功能的作业。

这次作业结合了大部分本学期所学习的知识，综合性极强。

我们在设计中应用了自动校时，并实现了闹钟的功能。

在扩展功能里，我们的时钟可以显示星期，可以整点报时，闹钟功能实现了彩铃响铃。

基于Multisim的数字钟实验电路的设计与仿真
在电子技术实验教学中，构建学生的电路设计理念，提高学生的电路设计能力，是教学的根本目的和核心内容。

数字钟电路的设计和仿真，涉及模
拟电子技术、数字电子技术等多方面知识，能够体现实验者的理论功底和设计
水平，是电子设计和仿真教学的典型案例。

文中采用了555 定时器电路、计数电路、译码电路、显示电路和时钟校正电路，来实现该电路。

1 系统设计方案
数字钟由振荡器、分频器、计时电路、译码显示电路等组成[1-3]。

振荡器是数字钟的核心，提供一定频率的方波信号;分频器的作用是进行频率变换，产生频率为1 Hz 的秒信号，作为是整个系统的时基信号; 计时电路是将时基信号进行计数;译码显示电路的作用是显示时、分、秒时间;校正电路用来对时、分进行校对调整。

其总体结构图，如图1 所示。

2 子系统的实现
2.1 振荡器
本系统的振荡器采用由555 定时器与RC 组成的多谐振荡器来实现，如图2 所示即为产生1 kHz 时钟信号的电路图。

此多谐振荡器虽然产生的脉冲误差较大，但设计方案快捷、易于实现、受电源电压和温度变化的影响很小[4]。

2.2 分频器
由于振荡器产生的频率高，要得到标准的秒信号，就需要对所得到的信号进行分频。

在此电路中，分频器的功能主要有两个：1) 产生标准脉冲信号;。

数字电路课程设计课题：数字电子钟学院机械工程学院班级机电0912 成绩指导老师目录引言 (3)一. 设计意义和要求 (4)1.1设计意义 (4)1.2设计目的 (4)1.3设计要求 (4)二. 方案设计 (5)2.1设计思路 (5)2.2 方案设计 (5)三. 单元电路设计 (8)3.1 555多谐振荡器 (8)3.2 秒脉冲发生电路 (9)3.3 秒和分计时电路 (9)3.4 小时计时电路 (11)3.5显示电路 (12)3.6校时电路 (13)3.7整点报时电路 (14)四．调试与检测 (15)五．总结与体会.........................................................（16 六．参考文献 (17)七. 附录 (17)引言所谓数字钟，是指利用电子电路构成的计时器。

相对机械钟而言，数字钟能实现准确计时，并显示时，分，秒，而且可以方便，准确的对时间进行调节。

在此基础上，还可以实现整点报时的功能。

因此，数字钟的应用十分广泛。

我们要通过这次的课程设计掌握数字钟的原理，学会设计简单的数字时钟。

设计过程采用系统设计的方法，先分析任务，得到系统和要求，然后进行总体设计，划分子系统，然后进行详细设计，确定各个功能子系统中的内部电路，最后按照原理图构成实物，进行调试和改进。

一设计意义及要求1.1设计意义(1). 了解数字钟的原理和功能(2)．学会使用555定时器构成脉冲发生器(3)．了解和掌握计数器，译码器和显示器的工作原理和使用方法(4). 进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，学会利用数字电路实现数字钟的功能1.2设计目的(1). 使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；(2). 使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；(3). 熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

数字时钟的Multisim设计与仿真电子电路Multisim设计和仿真学院：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. 电路框图三、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。

分计数器 时计数器 秒计数器 译码器 译码器 译码器 校时电路秒信号发生器 数码管显示 数码管显示 数码管显示 图 1. 数字钟4. 校时电路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。

如图，当开关A,B 闭合，C,D 断开时，电路进行正常的计时工作；当开关A,B 断开，C,D 闭合时，就可以自动进行校时。

当然也可以手动校准时间，这是需要不断地闭合、断开开关，每次只改变一个数。

其中C 是校时开关,D 是较分开关，开关E 用来控制秒得校准，断开时，秒显示为0。

四、整体电路原理图 整体电路共分为五大模块：脉冲产生部分、计数部分、译码部分、显示部分、校时部分。

主要由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED 七段显示数码管、时间校准电路构成。

数字钟数字显示部分，采用译码与二极管串联电路，将译码器、七段数码管连接起来，组成十进制数码显示电路，即时钟显示。

电子产品世界基于Multisim 14仿真设计的多功能数字电子钟Multifunctional digital electronic clock based on simulation design of Multisim 14金子涵，任致远，史旭东，王胜铎 （黑龙江工程学院，哈尔滨150050）摘 要：数字电子钟是一种利用数字电子技术实现计时的钟表。

本文介绍了在Multisim 14仿真软件上设计的满足要求的可调闹钟功能数字钟，对其设计原理、整体框图和各单元电路做了详细说明。

利用Multisim软件具有花费少、效率高、周期短，功能强等优势，可对数字电子钟电路进行分层设计。

将整机框图拆分成多个单元电路，再将各单元电路连线成整机电路，结构清晰，便于理解每个单元电路功能，使整机电路功能一目了然。

关键词：数字电子钟；Multisim 14；可调闹钟；反馈置数法；分层设计0 引言Multisim 14是美国NI公司研发的一款以Windows 为操作平台的EDA工具软件[1]，可以对模拟、数字电路进行仿真与设计，具有丰富仿真分析能力，所以在电子技术领域以Multisim仿真软件为平台进行电路设计非常普遍。

数字电子钟是一种以数字电路技术实现计时的现代计数器，与传统机械式时钟相比，具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，使用寿命更长，因此得到了广泛使用。

从原理上讲，数字电子钟是一种典型数字电路，包括组合逻辑电路和时序电路[2]，所以，本文借助Multisim 14软件仿真数字电路便捷高效的优势，进行模块化电路设计，使得设计花费少、效率高、周期短。

1 设计任务１．１　基本功能1）应用模拟振荡电路实现正弦波时钟信号发生，并作为数字钟的时钟信号。

2）实现数字时钟计时功能，时间以24 min为1个周期。

3）用数码管显示分钟、秒。

１．２　扩展功能1）具有校时功能，可以对分钟和秒单独校时。

2）计时过程具有闹钟功能，到达指定时间（时间可选定）蜂鸣。

基于Multisim的数字时钟仿真设计
Multisim是由National Instruments公司推出的一款仿真电路设计软件，其功能强大、界面友好，能帮助工程师更好地模拟电子电路。

本文介绍了在Multisim中进行数字时钟仿真设计的基本步骤。

在制作数字时钟之前，首先需要进行电路设计，具体步骤如下：
1、确定时钟的频率。

为了使Multisim能正常工作，必须确定正确的输入频率。

2、在Multisim中设置时钟电路。

在Multisim中，可以选择运放IC作为时钟电路的组件，并在模拟真实电路中调节不同的参数，比如时钟信号的频率和阻抗。

4、将时钟信号输出到外部仪器。

当仿真结果符合预期时，就可以将时钟信号输出到仪器中，进行更进一步的测试。

以上就是在Multisim中进行数字时钟仿真设计的基本流程，它能够帮助工程师更好地掌握设计思想，让电路设计更加容易和准确。

一、数字时钟电路的设计
1、设计任务和要求
设计一个数字时钟电路，要求显示时、分、秒，频率为1Hz。

2、基本设计思路
设计两个模60计数器（分别作为“秒”和“分”显示）和一个
模24计数器(作为“时”显示)
其中，用两片十进制计数器74LS162，同步级联，时钟频率为1
赫兹，当级联的计数器输出BCD码为01100000时，用一个二输
入与非门将“十位”的QC和QB两个输出接入CLEAR端，同时
接入下一个级联的计数器组，完成“秒”向“分”,同理实现“分”
向“时”的进位。

对于“时”,当计数器输出BCD码为00100100
时，用一个二输入与非门将“十位”的QB和“个位”的QC输
出接入CLEAR端。

最后将各片计数器的输出端都依次接LED数码管，显示时间变
化。

3、电路仿真结果
我们用Multisim进行仿真，得到了正确的结果，仿真过程中若
干时间点的结果如下：
秒分时
秒分时。

基于Multisim的数字时钟的设计及仿真摘要随着电子设计自动化(EDA)技术的发展，开创了利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。

Multisim就是一种能够运用这种新方法的软件，因它直观、便捷的特点使其在电子设计中具有广泛的应用。

可以在Multisim软件中进行模拟仿真，避免了实际操作的繁杂和不便，同时节约了实验器材，有助于边学边用，从而学以致用。

而数字时钟具有走时精确、校时方便、设计和使用简单的特点，能实现定时和报时功能，得到了广泛使用。

通过这个数字时钟的仿真，帮助认识其软件作用，深入分析其原理，帮助了解数字时钟工作原理。

对于Multisim软件进行数字时钟的设计和仿真。

我们首先在Multisim软件中创建好数字时钟的总电路图。

然后用该软件中的仿真功能进行仿真。

正确仿真的数字时钟应具有“秒”、“分”、“时”的十进制数字显示，能够随时校正分钟和小时，当时钟到整点时能够进行整点报时，还能够进行定时设置。

关键词：EDA，Multisim，模拟仿真，数字时钟Simulation Discussion of Digital Clock Based on MultisimAuthor: Huang ShengTutor: Si Xiao--pingAbstractAlong with the development of Electronic Design Automation(EDA)，a new way of the electronic circuit design and experiments is created by using virtual instruments and components on computers．Multisim is a software to be able to use this way, because of its intuitive and convenient features of its electronic design with a wide range of applications. Multisim software can be carried out in the simulation, the actual operation to avoid the inconvenience of the complicated and, at the same time to save the experimental equipment, help to learn, and thus apply what they have learned. And go figure, when the clock has precision, school and convenient design and easy to use features, to achieve timing and time functions, have been widely used. Through this figure the simulation clock to help recognize the role of its software, in-depth analysis of its principles, to help understand the working principle of the digital clock.For design and simulation with Multisim software in the digital clock. We first created Multisim software digital clock circuit diagram of the total. And then use the software's simulation features in the simulation. Correct simulation of the digital clock should have "seconds", "sub", "when" the decimal figures, can be corrected at any time minutes and hours, when the bell when the whole point to carry out the whole time, but also can be set from time to time.Key word: EDA，Multisim，Simulation，Digital Clock目录1绪论 (1)1.1 课题背景及目的 (1)1.2 国内外研究状况 (2)1.3 论文的构成及研究内容 (2)2设计方案 (4)3 Multisim 10软件介绍 (6)3.1 Multisim 10软件简介 (6)3.2 Multisim 10软件功能 (6)3.3 Multisim 10软件发展 (6)3.4 Multisim 10软件分析工具 (7)3.5 Multisim 10仿真的基本步骤 (7)3.6 Multisim 10意义 (8)4数字时钟设计及仿真分析 (9)4.1 数字时钟设计概况 (9)4.2 数字时钟设计 (9)4.2.1 小时计时电路 (9)4.2.2 分钟计时电路 (11)4.2.3 校时选择电路 (12)4.2.4 整点译码电路 (13)4.2.5 定时比较电路 (14)4.2.6 脉冲产生和分频电路 (15)4.2.7 整点报时电路 (16)4.3 总体电路设计和仿真分析 (17)4.3.1 总体电路设计 (17)4.3.2 仿真分析 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)1绪论1.1课题背景及目的EDA就是（Electronic Design Automation，电子设计自动化）的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。

数字时钟仿真设计山东大学(威海)机电与信息工程学院09级通信工程姓名：XXX学号:XXXXXXXXX目录目录 (1)序言 (2)设计思路 (2)设计原理 (2)一、秒脉冲产生电路 (2)二、计数器电路 (3)1. 六十进制计数电路 (3)2. 二十四/十二进制计数电路 (3)三、校时、校分电路 (4)四、报时电路 (5)五、总电路 (6)实现的功能 (6)感想 (6)参考文献： (7)序言数字时钟是用数字集成电路构成的、用数码显示的一种现代计时器，与传统机械表相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等特点，因而广泛应用于车站、码头、机场、商店等公共场所。

在控制系统中，数字时钟也常用来做定时控制的时钟源。

设计思路数字时钟由振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。

其中，振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。

由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。

将标准秒信号送入采用六十进制的“秒计数器”，每累计60s就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。

“时计数器”采用二十四或十二进制计时器，可实现对一天24小时或12小时的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过六位七段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。

数字时钟的原理框图如图1所示。

图1.原理框图设计原理根据仿真电路的设计要求，该电路应满足一下功能：1.具有时、分、秒的十进制数字显示的计时器。

2.具有手动校时、校分的功能。

3.通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换。

4.具有整点报时的功能，应该是每个整点完成相应点数的报时。

以及闹钟功能。

一、秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路在此例中的主要功能有两个：一是产生标准脉冲信号，二是可提供整点报时所需要的频率信号。