【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，從概念的確立，到包括電路原理、PCB 版圖、單片機(jī)程序、機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)、 FPGA 的構(gòu)建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級(jí)設(shè)計(jì)，再到 PCB 鉆孔圖、自動(dòng)貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計(jì)算機(jī)上完成。 現(xiàn)實(shí)上的元器件在模擬計(jì)算機(jī)上都能找到， 完全 避免了實(shí)際操作的繁雜和不便 。 同時(shí) 借助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，可對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行人工難以完成的模擬評(píng)估、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、設(shè) 計(jì)優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。 目前在國(guó)外已 成為集成電路、印制電路板、電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段。在國(guó)外對(duì)于電子專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué) Multisim軟件是一門必修課。該軟件有一點(diǎn)好處，就是 可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問(wèn)題。學(xué) 生 可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這些在 國(guó)外 教學(xué)活動(dòng)中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。 近幾年 Multisim軟件才引進(jìn)中國(guó)， 在各方面都不成熟，對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基本上還采用手工設(shè)計(jì)。對(duì)于手工設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的產(chǎn)品需要很長(zhǎng)的時(shí)間，從中還得不斷的修改，補(bǔ)充 ， 很費(fèi)精力。 在國(guó)內(nèi)各大 高校，學(xué)習(xí) Multisim軟件非常少見(jiàn)，很多學(xué)生都不知道有這么個(gè)軟件。 因此 在國(guó)內(nèi)外形成了鮮明的對(duì)比 [4]。 論文的構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 本論文首先介紹該課題的背景及目的、國(guó)內(nèi)外研究狀況、論文的構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容；其次詳細(xì)的介紹 Multisim 10 軟件的功能、發(fā)展、分析工具、仿真基本步驟和運(yùn)用軟件的意義；最后分析數(shù)字時(shí)鐘各個(gè)模塊，并且通過(guò) Multisim 10 軟件 對(duì)數(shù)字時(shí)鐘總體電路進(jìn)行仿真，得出結(jié)果。 此次仿真的數(shù)字時(shí)鐘 具有“ 秒 ” 、 “ 分 ” 、 “ 時(shí) ”的十進(jìn)制數(shù)字顯示，能夠 隨時(shí)校正分鐘和小時(shí)， 當(dāng) 時(shí)鐘到整點(diǎn)時(shí)能夠進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)， 還能夠進(jìn)行定時(shí)設(shè)置。 其涉及的 電路 由6 部分組成。（ 1）能產(chǎn)生“秒脈沖”、“分脈沖”和“時(shí)脈沖”的脈沖產(chǎn)生和分頻電路；（ 2）對(duì)“秒脈沖”、“分脈沖”和“時(shí)脈沖”計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路；（ 3）時(shí)間顯示電路；（ 4）校時(shí)電路；（ 5）報(bào)時(shí)電路；（ 6）定時(shí)輸入電路和時(shí)間比較電路。 由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生 信號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè) 通過(guò)分頻電路 分別 產(chǎn)生 小時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)、秒計(jì)數(shù)。 當(dāng)秒計(jì)數(shù)滿 60 后，分 鐘加 1；當(dāng)分滿 60 后，時(shí)加 1；當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)滿 24 時(shí)后，又開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)技術(shù)。同時(shí)，可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn) 行校時(shí)。把定時(shí)信號(hào)和顯示信號(hào)通過(guò)比較電路確定能否產(chǎn)生定時(shí)報(bào)警信號(hào)。顯示信號(hào)通過(guò)整點(diǎn)譯碼電路產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)警信號(hào)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 4 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)方案 數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)以及仿真分析： 系統(tǒng)具有“時(shí)”、“分”、“秒”的十進(jìn)制數(shù)字顯示，因此，應(yīng)有計(jì)數(shù)電路分別對(duì)“秒脈沖”、“分脈沖”和“時(shí)脈沖”計(jì)數(shù)；同時(shí)應(yīng)有時(shí)間顯示電路，顯示當(dāng)前時(shí)間；還應(yīng)有脈沖產(chǎn)生和分頻電路，產(chǎn)生“秒脈沖”、“分脈沖”和“時(shí)脈沖” [5]。 系統(tǒng)具有校時(shí)功能，因此，應(yīng)有校時(shí) 電路，設(shè)定數(shù)字時(shí)鐘的當(dāng)前值。 系統(tǒng)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，因此，應(yīng)有譯碼電路將整點(diǎn)時(shí)間識(shí)別出來(lái)，同時(shí)應(yīng)有報(bào)時(shí)電路。 系統(tǒng)具有定時(shí)功能，因此，應(yīng)有定時(shí)輸入電路和時(shí)間比較電路。 綜上考慮，可如圖 所示設(shè)計(jì)數(shù)字時(shí)鐘的電路原理結(jié)構(gòu)圖。 圖 數(shù)字時(shí)鐘的電路原理結(jié)構(gòu)圖 如圖 所示，數(shù)字時(shí)鐘電路有 3 個(gè)開(kāi)關(guān)，它們的功能如下。 （ 1） S1： S1 為瞬態(tài)開(kāi)關(guān)，手動(dòng)輸入計(jì)數(shù)脈沖。 （ 2） S2：校時(shí) /定時(shí) /校時(shí)選擇電路輸入選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到上觸點(diǎn)，為定時(shí)輸入；當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到中間觸點(diǎn)，為校時(shí)輸入；當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到下觸點(diǎn)，為校 時(shí)選擇電路輸入。 （ 3） S3：為計(jì)時(shí) /校時(shí)選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到右邊觸點(diǎn)時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘為計(jì)時(shí)狀態(tài)； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 5 頁(yè) 當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到左邊觸點(diǎn)時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘為校時(shí)狀態(tài)。 左邊兩個(gè)計(jì)數(shù)器（小時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)）接收手動(dòng)輸入脈沖，為定時(shí)功能設(shè)定定時(shí)時(shí)間。 右邊 3 個(gè)計(jì)數(shù)器（小時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)、秒計(jì)數(shù)）接收手動(dòng)輸入或計(jì)時(shí)脈沖，實(shí)現(xiàn)校時(shí)和計(jì)時(shí)功能。 比較電路是將設(shè)定的定時(shí)時(shí)間和當(dāng)前的時(shí)間進(jìn)行比較，當(dāng)兩者時(shí)間相同時(shí)，產(chǎn)生定時(shí)報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路。 整點(diǎn)譯碼電路識(shí)別整點(diǎn)時(shí)間，以產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)。 脈沖產(chǎn)生和分頻電路產(chǎn)生數(shù)字時(shí)鐘所需的秒脈沖、分脈沖和小時(shí) 脈沖。 時(shí)間顯示電路顯示當(dāng)前時(shí)間和定時(shí)時(shí)間。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 6 頁(yè) 3 Multisim 10 軟件介紹 Multisim 10 軟件簡(jiǎn)介 Multisim的前身是加拿大圖像交互技術(shù) (IIT)公司生產(chǎn)的 EWB， 其以 Windows為基礎(chǔ) ，適用于模擬、數(shù)字電路設(shè)計(jì) ， 隨后有多種升級(jí)版本誕生 ， 由于仿真功能更強(qiáng)大 ， 因此更名為 Multisim。后來(lái)， Multisim被美國(guó)國(guó)家儀器 (NI)公司收購(gòu)，與該公司生產(chǎn)的 Labview結(jié)合，性能得到了極大的提升。 Multisim 10軟件是 EWB軟件的最新版本，專門用于電路仿真，是迄今為 止最易用、 最直觀的仿真軟件，增加了大量的 VHDL元件模型，可以仿真更復(fù)雜的數(shù)字元件，并且可以對(duì)單片機(jī)做仿真運(yùn)行，極大地方便了單片機(jī)初學(xué)者和單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)工作者，完全可以脫離實(shí)驗(yàn)箱、開(kāi)發(fā)板的束縛，隨意在計(jì)算機(jī)上模擬單片機(jī)固件 (． hex)的 “燒片 ”和運(yùn)行結(jié)果，配合各種虛擬儀器的使用，可以快速準(zhǔn)確地調(diào)試程序和硬件連接，而最終取得最佳方案。在保留了 EWB形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大大增強(qiáng)了軟件的仿真測(cè)試和分析功能，大大擴(kuò)充了元件庫(kù)中的元件數(shù)目，特別是增加了大量與實(shí)際元件對(duì)應(yīng)的元件模型，使得仿真設(shè)計(jì)的結(jié)果更精確、更可 靠、更具有實(shí)用性。 Multisim 10 軟件 功能 (1)具有豐富的元件庫(kù)； (2)類型齊全的仿真； (3)高度集成的操作界面； (4)強(qiáng)大的分析功能； (5)強(qiáng)大的虛擬儀器儀表功能； (6)具有 VHDI／ Verilog的設(shè)計(jì)和仿真功能； (7)提供多種輸入輸出接口 (可以與其他 EDA軟件結(jié)合使用 )； (8)新增加了對(duì) 51系列單片機(jī)、 PIC單片機(jī)的完美支持，可以把單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)直接在計(jì)算機(jī)上模擬運(yùn)行，得到高精度的仿真數(shù)據(jù)，使得大規(guī)模可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)和仿真與模擬電路、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和仿真融為一體，突破了原來(lái)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷o(wú)法與普遍電路融為一體仿真的局限。 Multisim 10 軟件 發(fā)展 EWB虛擬電子工作臺(tái)軟件自發(fā)布以來(lái)，從 EWB4． 0發(fā)展到現(xiàn)在的 Multisim 10，經(jīng)歷了 EWB5． 0、 EWB6． 0、 Multisim202 Multisim Multisim Multisim 9等一系列不斷升級(jí)和完善的過(guò)程。最新 版本 Multisiml0具有如下一些新特點(diǎn)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) (1)提升了 Multisim的易用性。 Multisim軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一般 Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。 (2)增加了豐富的電路元件庫(kù)。擴(kuò)充了 MCU模塊，提供了包括 INTEL/Atmel 8051/8052和 MicrochipPIC16F84a的單片機(jī)完整系統(tǒng)的仿真。 (3)增加了 C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的支持。設(shè)計(jì)者可以方便的使用這兩種語(yǔ)言對(duì) MCU進(jìn)行控制和仿真。 (4)提供了 為 SPICE和 MCU的綜合仿真環(huán)境。設(shè)計(jì)者可以在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，使設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)潔。 (5)增加了 MCU菜單對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試