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(jì)數(shù)器的相關(guān)理論知識(shí)，然后論述了Multisim13的數(shù)字鐘的總體設(shè)計(jì)方案，并分別對(duì)各計(jì)數(shù)器單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，最后對(duì)整個(gè)數(shù)字鐘進(jìn)行仿真測(cè)試。

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

引言

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒同時(shí)顯示計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，并且沒(méi)有 機(jī)械裝置，使用起來(lái)方便快捷，具有很長(zhǎng)的使用壽命，近年來(lái)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(shí)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(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本文的數(shù)字鐘是采用Multisim13進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真的。采用軟件仿真的方法，克服了實(shí)驗(yàn)室的條件限制，避免了使用中 損壞等不利因素。[1]

Multisim13是美國(guó)IN公司開發(fā)的一款強(qiáng)大的電路模擬軟件，可以進(jìn)行復(fù)雜的板級(jí)電路模擬和數(shù)字電路仿真，還可以用Multisim來(lái)進(jìn)行數(shù)字電路PCB板的設(shè)計(jì)，此版本還可以單片機(jī)等MCU的仿真。全新的Multisim13包括以下優(yōu)勢(shì)：

（1）電路參數(shù)和參數(shù)掃描分析。

（2）結(jié)合NI myRIO and Digilent FPGA對(duì)象進(jìn)行數(shù)字電路教學(xué)。

（3）使用IGBT和MOSFET熱模型進(jìn)行電力電子分析。

（4）包括超過(guò)26，000個(gè)元件的元器件庫(kù)。

（5）通過(guò)用于LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的Multisim API工具包實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。

1 電路設(shè)計(jì)與仿真

單元電路設(shè)計(jì)與仿真：

（1）二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與仿真

二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路采用兩片74160N實(shí)現(xiàn)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)到9的時(shí)候同時(shí)向十位發(fā)出進(jìn)一位信號(hào)脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)到24的時(shí)候，個(gè)位輸出端輸出0100，十位輸出端輸出0010，將個(gè)位的輸出端QC與十位的輸出端QB通過(guò)一個(gè)與非門同時(shí)接到兩片計(jì)數(shù)芯片的清零端，其設(shè)計(jì)電路和仿真結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

（2）六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與仿真

六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同樣采用兩片74160N來(lái)實(shí)現(xiàn)，一片計(jì)數(shù)秒或分的個(gè)位，一片計(jì)數(shù)秒或分的十位，當(dāng)秒計(jì)數(shù)到60時(shí)即清零，同時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位到分計(jì)數(shù)電路，分計(jì)數(shù)電路就加一，和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器采用反饋清零法，使用一個(gè)與非門74LS00，它的輸入端接到QB和QC，當(dāng)計(jì)數(shù)到60時(shí)，十位計(jì)數(shù)的計(jì)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(gè)低電平，連接到74LS160N的CLR清零端時(shí)計(jì)數(shù)器又從0000開始計(jì)數(shù)，同時(shí)此信號(hào)也可以作為分計(jì)時(shí)電路的輸入，其設(shè)計(jì)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(jì)與仿真，如圖2。

2 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

其他數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)都需要555定時(shí)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(wèn)題，本次設(shè)計(jì)直接采用1HZ的信號(hào)源，可以產(chǎn)生比較穩(wěn)定的1HZ的脈沖，而且設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，不需要加信號(hào)產(chǎn)生電路。

3 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)使用了74160N芯片，具有脈沖源穩(wěn)定、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)主要用在糧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，其測(cè)試數(shù)據(jù)和曲線真實(shí)可靠，數(shù)據(jù)通訊準(zhǔn)確、可靠，可以有效預(yù)報(bào)儲(chǔ)糧情況，提高儲(chǔ)糧的安全性，進(jìn)而取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。[1]

參考文獻(xiàn)

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