數字鐘實(shí)驗電路的設計與仿真

摘要：基于Multisim 10軟件對數字鐘電路進(jìn)行設計和仿真。采用555定時(shí)器產(chǎn)生秒時(shí)鐘信號，用時(shí)鐘信號驅動(dòng)計數電路進(jìn)行計數，將計數結果進(jìn)行譯碼，最終在LED數碼管上以數字的形式顯示時(shí)、分、秒時(shí)間。
關(guān)鍵詞：數字鐘；555定時(shí)器；計數器；LED數碼管

在電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)中，構建學(xué)生的電路設計理念，提高學(xué)生的電路設計能力，是教學(xué)的根本目的和核心內容。數字鐘電路的設計和仿真，涉及模擬電子技術(shù)、數字電子技術(shù)等多方面知識，能夠體現實(shí)驗者的理論功底和設計水平，是電子設計和仿真教學(xué)的典型案例。文中采用了555定時(shí)器電路、計數電路、譯碼電路、顯示電路和時(shí)鐘校正電路，來(lái)實(shí)現該電路。

1 系統設計方案
數字鐘由振蕩器、分頻器、計時(shí)電路、譯碼顯示電路等組成。振蕩器是數字鐘的核心，提供一定頻率的方波信號；分頻器的作用是進(jìn)行頻率變換，產(chǎn)生頻率為1 Hz的秒信號，作為是整個(gè)系統的時(shí)基信號；計時(shí)電路是將時(shí)基信號進(jìn)行計數；譯碼顯示電路的作用是顯示時(shí)、分、秒時(shí)間；校正電路用來(lái)對時(shí)、分進(jìn)行校對調整。其總體結構圖．如圖1所示。

2 子系統的實(shí)現
2．1 振蕩器
本系統的振蕩器采用由555定時(shí)器與RC組成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現，如圖2所示即為產(chǎn)生1 kHz時(shí)鐘信號的電路圖。此多諧振蕩器雖然產(chǎn)生的脈沖誤差較大，但設計方案快捷、易于實(shí)現、受電源電壓和溫度變化的影響很小。

2．2 分頻器
由于振蕩器產(chǎn)生的頻率高，要得到標準的秒信號，就需要對所得到的信號進(jìn)行分頻。在此電路中，分頻器的功能主要有兩個(gè)：1)產(chǎn)生標準脈沖信號；2)提供電路工作需要的信號，比如擴展電路需要的信號。通常實(shí)現分頻器的電路是計數器電路，選擇74LS160十進(jìn)制計數器來(lái)完成上述功能。如圖3所示，555定時(shí)器產(chǎn)生1 kHz的信號，經(jīng)過(guò)3次1／10分頻后得到1 Hz的脈沖信號，為秒個(gè)位提供標準秒脈沖信號。