基于Multisim数字时钟的设计与仿真.pdf

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基于Multisim数字时钟的设计与仿真pdf,数字时钟具有“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。其涉及的电路由6部分组成。(1)能产生“秒脉冲”、“分脉冲”和“时脉冲”的脉冲产生和分频电路;(2)对“秒脉冲”、“分脉冲”和“时脉冲”计数的计数电路;(3)时间显示电路;(4)校时电路;(5)报时电路;(6)定时输入电路和时间比较电路。由脉冲发生器产生信号通过分频电路分别产生小时计数、分计数、秒计数。当秒计数满60后,分钟加1;当分满60后,时加1;当时计数器计满24时后,又开
42数字时钟设计 4.2.1小时计时电路 小时计时电路如图4.1所 H01 H02 L03 H04 L04 UtC 74L808N U6A SA 74LS04D 74L04D se888 741s160N se888 74Is160N CLOCK HOURSET 图41小时计时电路 4.2.2分钟计时电路 分钟计吋电路如图4.3所示。 L01 H02 L02 L03 U6A L04 USA 74L804D 74LSOOD Ul 5889 14Ls16 4LSI 60N mM MINSET CLR CLOCK 图43分钟计时电路 校时选择电路如图4.5所示。 74LS04D U24 U26A 15 ABcD ABc HOUR 27A74Is04D 14 ENP RC0】5 NGa ENT 16 28A74Is04D g-LOAD SEC C MCLR 74L138N CLK 74L8160N TIMESET 图4.5校时选择电路 校时选择电路用计数器74LS160和译码器74LS138组成,计数器74LS160设计 为三进制计数器,译码器的输出为反变量,其输出要接反向器。 TIMESET:接瞬态开关,可手动选择校时信号。当校时信号HOUR=1、 MIN0、SHC0时(选中“小时”计时电路,表示对“小时”进行校时);单击 次开关按钮,可使校时选择信号变为HOUR=0、MIN=1、SEC=0(选中“分钟” 计时电路,表示对“分钟”进行校时),再单击一次开关按钮,可使校时选择信 号变为HOUR=0、MIN=0、SEC=1(选中“秒”计时电路,表小对“秒”进行校 时),这样可于动设置系统的是、分和秒 4.2.4整点译码电路 整点译码电路的作用是识别整点时间信号,一实现整点报时的功能。整点时 间信号的特征是零分作为数字量来说,是一个代码,用门电路组成的译码电路可 识别个代码。整点译码电路如图4.7所示,器封装模块如图4.8所示,器引脚 功能如表44所示。 U1A7432N 101 U2A 102 U1B7432N 103 7432N U3C 104 U1C7432N 109 105 7432N 106 U2B U1D7432N 108 74321 图47整点译码电路 定时比较电路是将设定时间和当前的计时时间进行比较,电路可选用数值比 较器CC4585实现数字代码的比较。定时比较电路如图49所示。 U U3 I01 AO OAGTB 09710 AO OAGTB I02 AI OAEQB I010 OAEQB OALTB I011 OALTB A12 I04 I012 J01 J09 02 J010 B J03 B2 B2 04 101225 AGTB AGTB AEQB AEOB ALTB ALTB 4585BD5 458SBD 5v AO OAGTR 4O OAGTB OAEQB I014 OAEQB A2 OALTB I015 A2 OALTB 108 I016 JO! J06 BI J014 BI 01B3 J015 B2 15 AGTB AGTB AEQB ALTB ALTB USA 4585BD5V 4585BD5 DINGDHI 7408N 图49定时比较电路 如图49所示,共用4片CC4585构成定时比较电路,因为定时时间为小时 和分钟,共16为二进制代码,每片数值比较器CC4585能比较两个4位二进制 代码,用4片CC4585能构成16位数值比较器。当数字时钟的计时时间等于设 定时间时,定时比较电路输岀高电平,否则输出低电平 4.2.6脉冲产生和分频电路 设计时可选用555定时器构成时钟脉冲产生电路,如图4.10所小,通过设 置电阻、电容,可产生2Hz时钟脉冲,选择电阻Rl为电位器,通过调整电位器 的值,可精确调整输岀脉冲的频率。设计时,先确定电容值的大小,再确定电阻 R1、R2的值9。 如图4.10所示的74LS73D为JK触发器构成的T触发器。起分频作用,将 2Hz时钟信号分频为1Hz。这样就得到系统所需要的秒脉冲信号。 R1 23 RST 1Q OUT ICLR D R2 1K 1Q THR -ICLR TRI 74LS 73D CON O 计时器 图4.10脉冲产生和分频电路 应说明的是,舵产生时钟脉冲的电路很多,如用晶体振荡器附加适当的门电 路,可产生脉冲,但其振荡频率由晶体决定,而且振荡频率通常很髙,调整和分 频不大方便。还可用滞回比较器加RC电路产生时钟信号 4.2.7整点报时电路 声音报警电路可用555定时器构成高低音发声电路,电路如图4.lI所示 该电路可产生高音,频率为876Hz,持续时间为1.04s;产生低音,频率为611Hz, 持续时问为1.1s。 UI SR4 U2 10K RST OUT RST OUT 30UF DIS 6 THR 10K THR 100K TRI CON CON GND GND LMS5SCM LM515CM 10uF 0.OluF R1200 图4.11整点报时电路 4.3.1总体电路设计 s SW EDI ? 3 137 sWsD了 三WsDT 三ws3DT SW EDT E目E bL shLL 24 E41 102 3Ec21 12 E 三E 3E1 :EC5EEC3I 12 c31 H SECL 二LcK0 CLeCIsECIL is-A ②2 tOs 4 LOs :Cc HMEE5EI ROLF SCLe 三AKER B.选 到同饮 图412数字时钟总体电路

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