基于Multisim10的智能秒表設計

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，特別是近幾年信息技術(shù)的發(fā)展，智能化的電子產(chǎn)品改變著(zhù)人類(lèi)的生活細節。近年來(lái)，智能秒表的運用范圍也越來(lái)越廣，其輔助功能越變得越來(lái)越重要，它能夠實(shí)現0～99 s的自動(dòng)計時(shí)、停止、歸零等功能，避免了傳統由人來(lái)控制秒表時(shí)間的不變，大幅減小了計算誤差，在各種比賽中具有重要的意義。智能秒表利用一種全能的電子電路仿真軟件，提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量。

1 Multisim10

Multisim10是美國國家儀器(NI)有限公司推出的一種全功能電子仿真軟件，主要運用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。這種仿真工具包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，仿真分析能力比較強大。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，能夠使設計師在沒(méi)有深入的SPICE技術(shù)情況下也能夠很快地捕獲、仿真和分析新的設計，通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設計工程師可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個(gè)完整的綜合設計流程。Multisim10能夠見(jiàn)硬件設計、調試、仿真集成在軟件環(huán)境下，采用虛擬器件的電路元件和虛擬的測量?jì)x器，能夠實(shí)現設計與實(shí)驗的同步進(jìn)行，方便修改調試，降低實(shí)驗成本，提高實(shí)驗速度，使實(shí)驗成功的電路能夠直接在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中使用，比傳統的仿真軟件具有較大的優(yōu)勢。

2 智能秒表設計

2.1 系統框架

智能秒表的設計一般由單片機、按鍵電路、數碼管以及穿行到并行的轉換電路構成，其中按鍵電路設計2個(gè)按鍵K1、K2，K1的主要功能是啟停智能秒表，K2的主要功能是自識初始值，而且擔負秒表的計時(shí)、暫停等功能，案件信息由單片機采集。數碼管構成秒表的顯示功能，通過(guò)單片機將串行信號發(fā)送到74LS164，然后再將串行信號轉換成并行信號輸送到數碼管實(shí)施顯示，以便實(shí)現功能的自動(dòng)化顯示。

智能秒表在進(jìn)行設計之前首先進(jìn)行Multisim10仿真實(shí)驗，根據智能秒表的工作需要，選擇合適的器件進(jìn)行仿真實(shí)驗。

器件的選擇路徑如表1所示。

2.2 軟、硬件設計

單片機的器件放置完成以后，即開(kāi)始進(jìn)行電路連接，在實(shí)際單片機的使用中必須提供具備所需要的功能，且符合外圍電路設計的單片機，從而實(shí)現在滿(mǎn)足系統功能需求的基礎上，保證單片機的正常工作。本文設計的電路在。Multisim10軟件仿真過(guò)程中沒(méi)有時(shí)鐘電路單片機也能正常工作，單片機的工作頻率和ROM的大小均可以實(shí)現任意設定和修改。

Multisim10的。MCU模塊可以支持C語(yǔ)言編程以及具反匯編功能。他的調試功能主要包括內存的改寫(xiě)、單步執行、斷點(diǎn)設置以及存儲器的查看等功能，能夠自動(dòng)完成硬件設計到尊重調試的所有步驟，在編寫(xiě)程序時(shí)，首先打開(kāi)工具欄這時(shí)工具欄會(huì )彈出所有目錄，點(diǎn)擊右鍵進(jìn)入程序編輯，打開(kāi)MCU建立一個(gè)元程序文件，這時(shí)可以打開(kāi)一個(gè)編輯界面，進(jìn)而對程序進(jìn)行編輯。編輯完畢后進(jìn)入下一個(gè)頁(yè)面繼續編譯、連接和仿真，最后的仿真結果會(huì )呈現出來(lái)，呈現出來(lái)的信息包括出錯的位置及代碼。

電路的功能為連接在端口的LED燈循環(huán)點(diǎn)亮，LED燈的點(diǎn)亮頻率由延時(shí)程序DELAY決定，但是也可以根據實(shí)際需要進(jìn)行修改。仿真結果如果證明此系統的準確性，可以直接將此系統運用于智能秒表設計中。最終的秒表電路設計如圖1所示，該設計電路簡(jiǎn)單穩定性好，精度可達微秒級，適合作為智能秒表設計的基礎。

3 系統聯(lián)調與智能設計

實(shí)際電路調試前要首先檢查各元器件的完好性;如果接上電源之后發(fā)現電路仍然不能工作，可能是虛焊或者漏焊問(wèn)題，應該立即尋找焊接問(wèn)題，將其焊好;電源接好后電路正常工作，但是數碼管不系那是，可能是數碼管腳接錯，也可能是數碼管COM端出現錯誤，應該立即對其檢測，如果管腳接錯，立即改正。在程序設計過(guò)程中系統的調試工作也應該注意，系統的調試應該逐個(gè)模塊進(jìn)行，首先要單獨調試各個(gè)功能子程序，然后檢驗接口電路的正常與否以及程序是否能夠實(shí)現預期功能，最后把各子程序連接起來(lái)總調。在聯(lián)調過(guò)程中需要注意的問(wèn)題是各個(gè)程序間模塊的是否能夠正確實(shí)現傳遞參數的功能，判斷對各路子程序的保護和恢復。

完成Multisim10單片機的仿真實(shí)驗以及軟硬件聯(lián)調后，對智能秒表的智能功能實(shí)現進(jìn)行設計。首先根據K1鍵的功能進(jìn)行設計，K1鍵主要功能是啟動(dòng)和終止計時(shí)，它由21H存儲鍵控制，當21H取值為1時(shí)，秒表開(kāi)始計時(shí)，初始值一般為00000，最高顯示值為60000，進(jìn)入第二輪中也是如此循環(huán)計時(shí)，當21H取值為0時(shí)，計時(shí)停止。然后根據K2按鍵的功能繼續分析，按下K2鍵以后，按鍵狀態(tài)由20H記錄，當20H得到取值為1時(shí)，初始值有人工進(jìn)行設置，并且由寄存器存儲R4-R0存放設置狀態(tài)。這種情況下，LED的最大顯示數值為9，其他數碼管的最大顯示數字可能可以達到數字9，也就是說(shuō)秒表的最大值為999.999 s。

未來(lái)最大限度的減小誤差，在智能秒表上設置毫秒，1毫秒的定時(shí)設計采用定時(shí)器中斷方法來(lái)實(shí)現它的定時(shí)，進(jìn)而刷新顯示。

4 結束語(yǔ)

Multisim10單片機的智能秒表控制系統的設計以單片機為核心，利用Multisim10軟件進(jìn)行建模、仿真，通過(guò)元器件的選擇使仿真電路更加簡(jiǎn)單、直觀(guān)，便于人們隨時(shí)改變和觀(guān)察仿真波形，提高仿真的直觀(guān)性和實(shí)時(shí)性。通過(guò)Multisim10仿真軟件的實(shí)驗，確定方案的可實(shí)施性，合理調節元器件的仿真電路，利用LED顯示屏和底功能繼承芯片等組成完整的秒表系統，比傳統的秒表新增了計時(shí)暫停功能、自設初始值的功能等，它的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、功耗低、結構緊湊，軟件設計靈活等，隨著(zhù)單片機功能的日益豐富，其功能仍有較大的擴展空間。