数字电路课程设计:数字钟(仿真环境:NI Multism)

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(44条消息) 数字电路课设:数字钟(内含源文件和报告,仿真环境:NIMultism)资源-CSDN文库

一、项目需求分析

项目要求设计一个数字钟,要求设计的电路要能够准确而直观地将时间的“时”“分”“秒”以数字方式显示出来。

仿真环境:NI Multisim

该电路的主要功能:

1.秒计数器和分计数器:60进制计数电路计数;

2.时计数器:24进制计数电路计数;

3.LED七段数码管:显示时、分、秒。

二、数字钟原理

1.秒计数器

使用同步加法计数器74LS161N和74LS160N构成60进制加法计数器作为秒计时器。在秒的个位计数到10的瞬间,向本位发送一个清零信号,并同时向十位发送一个进位脉冲。秒的十位加法计数器在计数到6的瞬间,向本位发送一个清零信号,并同时向分位的个位发送一个进位脉冲。这样就构成了一个级联而形成的60进制带进位与清零的加法计数器。

2.分计数器

使用同步加法计数器74LS161N和74LS160N构成60进制加法计数器作为分计时器。在分的个位计数到10的瞬间,向本位发送一个清零信号,并同时向十位发送一个进位脉冲。秒的十位加法计数器在计数到6的瞬间,向本位发送一个清零信号,并同时向分位的个位发送一个进位脉冲。这样就构成了一个级联而形成的60进制带进位与清零的加法计数器。

3.时计数器

小时位有两个清零信号,一是在小时的个位计数到10的瞬间,向本位发送一个清零信号,并同时向十位发送一个进位脉冲。二是在小时的十位计数到2并且个位计数到4的瞬间,向个位和十位同时发送一个清零信号。

4.分频计数器模块:

图 1 计数器的电路组成

设计的60和24进制加法计数器都大于一个74LS161N或74LS160N的计数范围,所以需要级联。当且仅当秒的个位计数到10的瞬间,即输出为1010时,向本位发送一个清零信号,并同时向十位发送一个进位脉冲。但由于74LS161N和74LS160N的清零方式为异步清零,这种清零方式会导致清零的不可靠。所以必须要把脉冲调整到一个较低的周期,才会产生有效地清零和进位信号。74LS161N和74LS160N的预置是同步的,利用预置端的ABCD四个端口来实现清零。把A-D接地后,当置入控制器LOAD为低电平时,在CLOCK上升沿作用下,输出端QA-QD会与数据输入端A-D相一致。通过采用预置的方式,可以确保清零的稳定。但为了使清零和进位同步进行,在清零的输出端需要引出一根线,加上非门引入下一级计数器的输入端。这种可以实现多重清零的方式,也可以实现24进制用10进制显示,而且清零和进位的可靠性与同步性得到了极大地提高。

  • 实验设备与器件

  1. 所需元件

元件

数量

对应仿真器件

四位二进制同步加法计数器

3

74LS161N

十进制同步计数器

3

74LS160N

2输入端与非门

11

74LS00D

单刀双掷开关

2

SPDT

D触发器

1

74LS74M

2输入端非门

9

74LS04D

2.Multisim导出材料单

                                                                图

  • 数字钟电路和仿真图

五、优化数字钟

1、稳定电源
让输入电压先通过电压变压器,再通过整流网络,然后经过滤波网络最后经过稳压网络。采用桥式整流电路实现整流的目的,以大电容作为滤波电路,然后接负载。

2.脉冲信号模块

时钟模块由555计时器组成的振荡电路。考虑到数字钟对精度要求较高,故在电路中由555振荡电路直接产生频率为1Hz的脉冲信号。555振荡器的参数确定:T=0.7(R1+R2)C=500ms,f=1/t=2HZ,所以参数可以确定为:C1=47uF,C2=10nF,R1=10KΩ,R2=10KΩ。

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