数字电子技术----电子秒表课程设计
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通过以下五个练习熟悉使用multism软件。
1. 试利用138译码器产生一组多输出逻辑函数。
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图1-1
根据EDA的仿真结果，我了解到三个控制输入端S1,\S2,\S3的状态决定了电路的状态。当S1=1,\S2=\S3=0时，译码器处于工作状态，否则，译码器被禁止，所有输出端同时出现高电平，而且对应每一组输入代码，只有一个输出端为有效电平，其余输出端为无效电平。初步掌握了各种元件，控制开关在何处寻找。
2. 利用JK触发器构成同步计数器，初态Q3Q2Q1=000.
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图1-2
通过连接电路及仿真运行，我了解了利用JK触发器构成计数器的原理，同时也了解到触发器的次态仅取决于此时刻输入信号的状态，而其他时刻输入信号的状态对触发器的状态没有影响。
3. 555定时器构成的多谐振荡器。
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图1-3
通过连接电路及运行仿真，了解到了555定时器构成多谐振荡器产生方波的原理，在实验中我们组成员经过耐心查找，终于在同一示波器中显示输入输出波形。
4．基本放大电路——分压式射极偏置电路
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图1-4
5. 实用精密检波放大电路。
图1-5
三． 通过使用multism软件设计一个能显示1s为最小单位的电子秒表。
1．设计目的：
(1)了解计时器主体电路的组成及工作原理;
(2)熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;
(3)学习数字电路中基本555定时器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。
2．设计任务及说明：
电子秒表电路是一块独立构成的记时集成电路。它集成了计数器、、振荡器、译码器和驱动等电路，能够对秒以下时间单位进行精确记时，具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。 3.功能要求
（1）设计一个具有时、分、秒的数字显示计时器
（2）具有校时、校分的功能
（3）通过开关功能实现清零、暂停等功能的有效转换
设计一个可以满足以下要求的简易秒表
(1)秒表由5位七段LED显示器显示，其中一位显示“min”,四位显示“s”，其中显示分辩率为0.01 s。
(2)具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；
（3）控制开关为两个：启动（继续）/暂停记时开关和复位开关
4．总体方案及原理:
电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来,因此要有时钟发生器,记数及译码显示,
其中：
(1)时钟发生器：利用555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100HZ的脉冲;
(2)记数器：对时钟信号进行记数并进位,分和秒之间60进制,时和分之间60进制;
(3)译码器：对脉冲记数进行译码输出到显示单元中；
(4)显示器：采用6片LED显示器把各位的数值显示出来，是秒表最终的输出，有时、分和秒位；
(5)控制器：控制电路是对秒表的工作状态（记时开始/暂停/继续/复位等）进行控制的单元，可由触发器和开关组成。 5、电子秒表原理仿真图.
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图1-6 实现秒的计时功能的电路图
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图1-7 实现分和秒的计时电路图
图1-8 实现时、分和秒的计时电路图
4.图中1-6至1-8所示电路中，秒计数器和分计数器各由一个十进制计数器（个位）和一个六进制计数器（十位）串接组成，形成两个六十进制的计数器，其中个位计数器接成十进制形式。
10 四． 十位计数器选择QB和QC做反馈端，经与非门输出至控制清零端CLR；接成六进制形式（计数至0110时清零）个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式，将个位进位输出端RCO接至十位计数器的时钟信号输入端CLK，完成个位对十位计数器的进位控制。将十位计数器的反馈清零信号经非门输出，作为六十进制的进位输出脉冲信号，即当计数器计数至60时，反馈清零的低电平信号输入CLR端，同时经非门变成高电平，在同步级方式下，控制高位计数器计数。
分计数器需要一个二十四/十二进制转换的递增计数电路。个位和十位计数器均连接成十进制计数形式，采用同步级联复位方式。将个位计数器的进位输出端RCO接至十位计数器的时钟信号输入端CLK，完成个位对十位计数器的进位控制。
五、单元电路设计，参数计算和器件选择：
1.时钟发生单元
时钟发生器可以采用555定时器构成的多谐振荡器，555定时器是一种性能较好的时钟源，切构造简单，采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。
11 A1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI
图1-9 555_VIRTUAL引脚图
555定时器是一种功能强,使用灵活,应用广泛的集成电路,通常只要外接少量的外围元件就可以很方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等多种电路,被广泛应用于电子控制,电子检测,仪器仪表,家用电器等方面.
因输出要求为100HZ的，选择占空比为55%，可根据T=（ ）Cln2=0.01
可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号，即T=0.01S的时钟源，当基本RS触发器Q＝1时，门5开启，此时100HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。
2.记数单元
记数器74HC160N等都能实现十进制记数，本设计采用六十进制加法计数器74HC160N构成电子秒表的计数单元，555定时器构成的多谐振荡器作为计数器的时钟输入。计数器及计数器接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.01～0.09秒；0.1～0.9秒计时，四个计数器也接成8421码十进制形式，计数器和计数器接成60进制的形式，实现秒对分的进位。
U274HC160N_4VQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2
图1-10 记数器74HC160N引脚功能图
3 .译码显示单元
74HC160N是BCD码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。它的管脚图如图5所示. 显示器用DCD_HEX共阴极LED显示器.
U1DCD_HEX
图1-11: DCD_HEX共阴极LED显示器引脚功能图
LED显示屏（LED panel），是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。
4 .控制单元
（1）启动（继续）/暂停记时开关
它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关（接地），则门1输出 ＝1；门2输出Q＝0，K2复位后Q、状态保持不变。再按动按钮开关K1 ,则Q由0变为1，门5开启, 为计数器启动作好准备。由1变0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。
（2）清零开关
通过开关对每个计数器的R0(2)给以高电平能实现系统的清零。
五、在MULTISIM中进行仿真
将各个芯片在MULTISIM10中连接并进行仿真，仿真如图1-6至1-8所示，结果正确。
（1）启动仿真电路，可观察到数字时钟的秒位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到分计时电路。
（2）观察到数字时钟的分位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到时计时电路
（3）开关J1可控制时计时电路的方式选择。
（4）控制键可控制秒脉冲直接引入时、分计数器。
（5）出现整点，即时计数器发生变化。 在仿真过程中，由于输出端口连接时选择有多样性，所以在仿真过程中不能有效的得到所需仿真图，解决的办法就是要认真检查所连接的电路图，看所接的元件单元是否真确，电源脉冲信号是否接地，元件输出端口接的是否合理等。还存在着电阻、电容等器件在通有电流后，温度会升高，会影响其器件的准确性，所以在仿真过程中存在误差。
六、设计所需元件
元件名称 元件数目
555定时器 1
DCD_HEX共阴极LED显示器 6
74HC160N 6
74LS00N 4
74LS04D 4
脉冲信号源 1
双向开关 7
单向开关 1
电容 1个10μF
电容 1个3.0μF
电阻 1个3.3 kΩ
七． 关键词 555定时器、74HC160N、74LS04D、LED、脉冲信号、清零、启动计时、暂停计时及继续计时
八、参考文献
基于Multisim10电路设计与仿真················杨欣、王玉凤、刘湘黔编著
电子技术·····································李忠波 主编
八． （1）心得体会：通过本次的课程设计，我基本上学会使用Multism软件，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。
以前学习电子技术时都是学习理论知识，根本没有机会通过软件进行仿真，在实践中更好的理解。这次课设给我提供了一个好机会，很方便地把以前学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了我的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在课设活动中已经得到了很好的体现。
我和同组成员在练习使用Multisim软件过程中，经常遇到问题。比如，在利用555定时器做多谐振荡器时，我们按照书本上的芯片引脚连接时并没有得到预期的方波，这时我们只有把软件中找到的芯片和书本上的对照理解，确定每个引
