【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)品的設計過程，從概念的確立，到包括電路原理、PCB 版圖、單片機程序、機內(nèi)結構、 FPGA 的構建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級設計，再到 PCB 鉆孔圖、自動貼片、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算機上完成。 現(xiàn)實上的元器件在模擬計算機上都能找到， 完全 避免了實際操作的繁雜和不便 。 同時 借助計算機存儲量大、運行速度快的特點，可對設計方案進行人工難以完成的模擬評估、設計檢驗、設 計優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。 目前在國外已 成為集成電路、印制電路板、電子整機系統(tǒng)設計的主要技術手段。在國外對于電子專業(yè)學生來說，學 Multisim軟件是一門必修課。該軟件有一點好處，就是 可以很好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一老大難問題。學 生 可以很好地、很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學員的學習熱情和積極性。真正的做到了變被動學習為主動學習。這些在 國外 教學活動中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。 近幾年 Multisim軟件才引進中國， 在各方面都不成熟，對電子產(chǎn)品的設計基本上還采用手工設計。對于手工設計來說，設計出一個完整的產(chǎn)品需要很長的時間，從中還得不斷的修改，補充 ， 很費精力。 在國內(nèi)各大 高校，學習 Multisim軟件非常少見，很多學生都不知道有這么個軟件。 因此 在國內(nèi)外形成了鮮明的對比 [4]。 論文的構成及研究內(nèi)容 本論文首先介紹該課題的背景及目的、國內(nèi)外研究狀況、論文的構成及研究內(nèi)容；其次詳細的介紹 Multisim 10 軟件的功能、發(fā)展、分析工具、仿真基本步驟和運用軟件的意義；最后分析數(shù)字時鐘各個模塊，并且通過 Multisim 10 軟件 對數(shù)字時鐘總體電路進行仿真，得出結果。 此次仿真的數(shù)字時鐘 具有“ 秒 ” 、 “ 分 ” 、 “ 時 ”的十進制數(shù)字顯示，能夠 隨時校正分鐘和小時， 當 時鐘到整點時能夠進行整點報時， 還能夠進行定時設置。 其涉及的 電路 由6 部分組成。（ 1）能產(chǎn)生“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”的脈沖產(chǎn)生和分頻電路；（ 2）對“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”計數(shù)的計數(shù)電路；（ 3）時間顯示電路；（ 4）校時電路；（ 5）報時電路；（ 6）定時輸入電路和時間比較電路。 由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生 信號 畢業(yè)設計說明書 第 3 頁 通過分頻電路 分別 產(chǎn)生 小時計數(shù)、分計數(shù)、秒計數(shù)。 當秒計數(shù)滿 60 后，分 鐘加 1；當分滿 60 后，時加 1；當時計數(shù)器計滿 24 時后，又開始下一個循環(huán)技術。同時，可以根據(jù)需要隨時進 行校時。把定時信號和顯示信號通過比較電路確定能否產(chǎn)生定時報警信號。顯示信號通過整點譯碼電路產(chǎn)生整點報警信號。 畢業(yè)設計說明書 第 4 頁 2 設計方案 數(shù)字時鐘設計與開發(fā)以及仿真分析： 系統(tǒng)具有“時”、“分”、“秒”的十進制數(shù)字顯示，因此，應有計數(shù)電路分別對“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖”計數(shù)；同時應有時間顯示電路，顯示當前時間；還應有脈沖產(chǎn)生和分頻電路，產(chǎn)生“秒脈沖”、“分脈沖”和“時脈沖” [5]。 系統(tǒng)具有校時功能，因此，應有校時 電路，設定數(shù)字時鐘的當前值。 系統(tǒng)具有整點報時功能，因此，應有譯碼電路將整點時間識別出來，同時應有報時電路。 系統(tǒng)具有定時功能，因此，應有定時輸入電路和時間比較電路。 綜上考慮，可如圖 所示設計數(shù)字時鐘的電路原理結構圖。 圖 數(shù)字時鐘的電路原理結構圖 如圖 所示，數(shù)字時鐘電路有 3 個開關，它們的功能如下。 （ 1） S1： S1 為瞬態(tài)開關，手動輸入計數(shù)脈沖。 （ 2） S2：校時 /定時 /校時選擇電路輸入選擇開關，當開關切換到上觸點，為定時輸入；當開關切換到中間觸點，為校時輸入；當開關切換到下觸點，為校 時選擇電路輸入。 （ 3） S3：為計時 /校時選擇開關，當開關切換到右邊觸點時，數(shù)字時鐘為計時狀態(tài)； 畢業(yè)設計說明書 第 5 頁 當開關切換到左邊觸點時，數(shù)字時鐘為校時狀態(tài)。 左邊兩個計數(shù)器（小時計數(shù)、分計數(shù)）接收手動輸入脈沖，為定時功能設定定時時間。 右邊 3 個計數(shù)器（小時計數(shù)、分計數(shù)、秒計數(shù)）接收手動輸入或計時脈沖，實現(xiàn)校時和計時功能。 比較電路是將設定的定時時間和當前的時間進行比較，當兩者時間相同時，產(chǎn)生定時報警信號，驅動報警電路。 整點譯碼電路識別整點時間，以產(chǎn)生整點報時信號。 脈沖產(chǎn)生和分頻電路產(chǎn)生數(shù)字時鐘所需的秒脈沖、分脈沖和小時 脈沖。 時間顯示電路顯示當前時間和定時時間。 畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 3 Multisim 10 軟件介紹 Multisim 10 軟件簡介 Multisim的前身是加拿大圖像交互技術 (IIT)公司生產(chǎn)的 EWB， 其以 Windows為基礎 ，適用于模擬、數(shù)字電路設計 ， 隨后有多種升級版本誕生 ， 由于仿真功能更強大 ， 因此更名為 Multisim。后來， Multisim被美國國家儀器 (NI)公司收購，與該公司生產(chǎn)的 Labview結合，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，可以仿真更復雜的數(shù)字元件，并且可以對單片機做仿真運行，極大地方便了單片機初學者和單片機開發(fā)實驗工作者，完全可以脫離實驗箱、開發(fā)板的束縛，隨意在計算機上模擬單片機固件 (． hex)的 “燒片 ”和運行結果，配合各種虛擬儀器的使用，可以快速準確地調(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)點的基礎上，大大增強了軟件的仿真測試和分析功能，大大擴充了元件庫中的元件數(shù)目，特別是增加了大量與實際元件對應的元件模型，使得仿真設計的結果更精確、更可 靠、更具有實用性。 Multisim 10 軟件 功能 (1)具有豐富的元件庫； (2)類型齊全的仿真； (3)高度集成的操作界面； (4)強大的分析功能； (5)強大的虛擬儀器儀表功能； (6)具有 VHDI／ Verilog的設計和仿真功能； (7)提供多種輸入輸出接口 (可以與其他 EDA軟件結合使用 )； (8)新增加了對 51系列單片機、 PIC單片機的完美支持，可以把單片機的實驗直接在計算機上模擬運行，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計和仿真與模擬電路、數(shù)字電路的設計和仿真融為一體，突破了原來大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷o法與普遍電路融為一體仿真的局限。 Multisim 10 軟件 發(fā)展 EWB虛擬電子工作臺軟件自發(fā)布以來，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等一系列不斷升級和完善的過程。最新 版本 Multisiml0具有如下一些新特點： 畢業(yè)設計說明書 第 7 頁 (1)提升了 Multisim的易用性。 Multisim軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結合的方式，具有一般 Windows應用軟件的界面風格，設計者可以根據(jù)自己的習慣和熟悉程度自如使用。 (2)增加了豐富的電路元件庫。擴充了 MCU模塊，提供了包括 INTEL/Atmel 8051/8052和 MicrochipPIC16F84a的單片機完整系統(tǒng)的仿真。 (3)增加了 C語言和匯編語言的支持。設計者可以方便的使用這兩種語言對 MCU進行控制和仿真。 (4)提供了 為 SPICE和 MCU的綜合仿真環(huán)境。設計者可以在設計流程中提早對電路設計進行驗證，使設計更為簡潔。 (5)增加了 MCU菜單對單片機進行調(diào)試