多功能數(shù)字鐘的電路設(shè)計(jì)與仿真-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 ： 說(shuō)明 課程設(shè)計(jì) 成績(jī) 分“優(yōu)秀”、“良好”、“ 中等 ”、“及格”、“不及格” 五等。 。 基本任務(wù)： ，能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”、 “分”、 “秒”。鐘表的數(shù)字化在提高報(bào)時(shí)精度的同時(shí)，也大大擴(kuò)展了它的功能，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉路燈等。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了機(jī)械鐘表。 ，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一定規(guī)模的電路。 擴(kuò)展任務(wù)： ，可按設(shè)定的時(shí)間鬧時(shí)。 設(shè)計(jì)工作量 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真； 在 Multisim 或同類型電路設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行仿真并進(jìn)行演示； 提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) ，包括設(shè)計(jì)原理、 仿真分析、調(diào)試過(guò)程，參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。要完成顯示需要 6 個(gè)數(shù)碼管，七段的數(shù)碼管需要譯碼器才能正常顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)需要 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器和 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在在仿真軟件中發(fā)生信號(hào)可以用函數(shù)發(fā)生器仿真，頻率可以隨意調(diào)整。 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路利用邏輯門(mén)，使當(dāng)各譯碼器輸出滿足整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器導(dǎo)通。 多諧振蕩器也稱無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)無(wú)需外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩）。 4511BP 是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼 — 七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流。 由計(jì)數(shù)器得到的 4 位二進(jìn)制碼的必須通過(guò)譯碼后轉(zhuǎn)為人們習(xí)慣的數(shù)字顯示，如12： 54： 30 的二進(jìn)制碼為 0001 0010： 0101 0100： 0011 0000。同樣，在輸出端的 1001（十進(jìn)制為 9）用一個(gè)與非門(mén) 74LS00引到 Load 端便可置 0，這樣就實(shí)現(xiàn)了十進(jìn)制計(jì)數(shù)。 當(dāng)數(shù)字鐘接通 電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校 正時(shí)間。慢校時(shí)是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖下圖所示為校時(shí)電路和校分電路。 Multisim 仿真軟件校時(shí)的具體設(shè)計(jì)方法是：用一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)切換計(jì)數(shù)功能與校時(shí)功能，另一端接計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端，開(kāi)關(guān)置于函數(shù)發(fā)生器這一端便可以校時(shí)，置于計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端便是計(jì)時(shí)。 74LS85 的邏輯功能表 如表 13 所示 ： 表 13 74LS85的邏輯功能表 74LS85 比較器的一對(duì)輸入接小時(shí)和分鐘時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出，另外一對(duì)接四位撥碼開(kāi)關(guān)，當(dāng)小時(shí)和分鐘計(jì)數(shù)器的輸出與撥碼開(kāi)關(guān)的值完全相等時(shí)，四片比較器輸出都為高電平，經(jīng)四位與非門(mén)后輸出到蜂鳴器，在一分鐘內(nèi)蜂鳴器導(dǎo)通，例如，撥碼多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 8 開(kāi)關(guān)依次為 0000,0111,0011,1001,此時(shí)表示為 7 點(diǎn) 59 分，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出也為 7 點(diǎn)59 分時(shí)， OAEQB 輸出都為高電平。 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖 如圖 18 所示 ： 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 9 圖 18 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖 多功能數(shù)字中總體設(shè)計(jì)電路圖如圖 19 所示 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 10 圖 19 多功能數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)電路 圖 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 11 2 仿真調(diào)試 總體仿真圖 開(kāi)始仿真后，秒鐘部分開(kāi)始以 1s 為周期開(kāi)始遞增，并能向分鐘和時(shí)鐘部分進(jìn)位，完成數(shù)字鐘的基本功能。秒鐘部分則由 J7 控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)秒鐘以 1s 為周期遞增；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，秒鐘則停止走動(dòng)。 鬧鐘響 時(shí)的電路仿真如 圖 25 所示： 圖 25鬧鐘響時(shí)電路仿 真圖 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路仿真調(diào)試 當(dāng)數(shù)字鐘離整點(diǎn)還差 10 秒以上時(shí)間時(shí)，探針不亮，蜂鳴器無(wú)反應(yīng)，狀態(tài)如 圖 26所示： 圖 26整點(diǎn)報(bào)時(shí) 不響時(shí) 電路仿真圖 當(dāng)數(shù)字鐘離整點(diǎn)差 10 秒時(shí)，探針亮起，蜂鳴器響，如此持續(xù) 10 秒，過(guò)了整點(diǎn)后停止。 3） 鬧鐘功能測(cè)試：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)定時(shí)的時(shí)和分，當(dāng)時(shí)鐘到達(dá)定時(shí)時(shí)刻時(shí)，蜂鳴器響 起，探針發(fā)亮，鬧鐘時(shí)間為 1 分鐘。 5） 通過(guò)以上測(cè)試，表明此次設(shè)計(jì)的電路符合了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，達(dá) 到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 2） 調(diào)動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)定時(shí)后，發(fā)現(xiàn)鬧鐘不能在指定時(shí)刻響起。 解決方法：在蜂鳴器那里接上一個(gè)指示探針，探針亮即表示蜂鳴器響 ，探針不亮即蜂 鳴器不響。Multisim 10 仿真 [M].電子工業(yè)出版社， 1
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