数字时钟的Multisim设计与仿真
基于Multisim的数字电子时钟设计报告
大学大数据与信息工程学院基于Multisim的数字电子时钟设计报告学院：大数据与信息工程学院专业：电子科学与技术班级：151学号：1500890151学生：宋磊指导教师：郭祥2017年7月20日目录一、设计目的与要求 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)二、基本元器件的选择与原理 (1)2.1 555定时器 (1)2.2 74LS390D计数器 (2)2.2.1 分、秒位实现六十进制 (3)2.2.2 小时位实现二十四进制 (3)2.2.3 星期位实现七进制 (4)2.3 显示器 (5)2.4 其他元器件 (6)三、虚拟实验平台与仿真 (6)3.1 手动校准功能的实现 (6)3.2 整点报时功能的实现 (6)3.3 设计从设计从220V交流～6V直流 (7)3.4 数字电子时钟功能的实现 (7)附录设计总结与心得体会 (9)一、设计目的与要求1.1设计目的用中、小规模集成电路设计日、时、分、秒的电子钟。
1.2设计要求1）用555定时器产生1Hz秒信号；2）秒、分为00～59六十进制；3）时为00～23二十四进制；4）星期为1～7七进制；5）日、时、分可手动校准；6）具有整点报时功能；7）设计从220V交流～6V直流。
二、基本元器件的选择与原理2.1 555定时器单稳态触发器和施密特触发器主要用于脉冲的整形，多谐振荡器则用于产生脉冲信号。
而利用555集成定时器，可以方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，并且带负载能力较强。
此次数字电子钟的计数脉冲则由多谐振荡器提供。
脉冲频率取决于555定时器电路。
在Multisim13下构建多谐振荡器，如图2.1：图2.1振荡频率：f=1.43/[(R9+2R10)C1]振荡周期：T=1/f2.2 74LS390D计数器计数器——用于统计输入脉冲CP个数的电路。
本次设计统一采用74LS390D计数芯片，74LS390D是一种双四位十进制计数器。
Multisim仿真—数字钟的设计
数字钟的设计一、设计任务数字钟设计二、设计条件基于Multisim 10 仿真软件的调试三、设计功能要求1、时间以12小时为一个周期；2、显示时、分、秒。
四、电路中允许使用的主要元器件555：时钟电路74LS161：计数器4511：数码管驱动7400：与非门7404：非门SEVEN_SEG_COM_K：共阴数码管五、提供的参考电路：1、时钟秒位的参考电路2、时、分、秒功能仿真参考电路说明：后期将为同学们提供在面包板上插接实际电路的机会，但实验室只能提供555、74LS161、4511、7400、7404、SEVEN_SEG_COM这些元器件，所以必须按上述元器件设计完整的时、分、秒电路。
3.1 时钟秒位的参考电路（10进制和6进制计数器及数码管显示）电路说明：先画以555芯片为中心的时钟电路部分，然后再画74LS161、4511、数码管为中心的显示电路部分。
①按照电路图选择放置元器件：点击中的放置电阻、电容和电感；点击放置电源和地。
②点击中的放置LM555CM时钟元件。
③点击中的放置共阴极数码管。
④点击中的放置计数器74LS161N、与非门7400N（一个芯片中含4个与非门资源）、非门7404N （一个芯片中含6个非门资源）。
⑤点击中的放置数码管驱动4511BD_5V。
⑥点击元器件的管脚按照电路图进行连线。
⑦点击仿真按钮进行仿真。
3.2 时、分、秒功能仿真参考电路电路说明：先画以555芯片为中心的时钟电路部分，然后再画秒位时钟电路、分位时钟电路、小时位时钟电路。
①按照电路图选择放置元器件：点击中的放置电阻、电容和电感；点击放置电源和地。
②点击中的放置LM555CM 时钟元件。
③点击中的放置共阴极数码管。
④点击中的放置计数器74LS161N、与非门7400N（一个芯片中含4个与非门资源）、非门7404N（一个芯片中含6个非门资源）。
⑤点击中的放置数码管驱动4511BD_5V。
⑥点击元器件的管脚按照电路图进行连线。
数字时钟仿真设计
基于multisim 10.0的数字时钟仿真设计一、设计目的1、综合运用数字电路的知识，掌握数字时钟的设计方法。
2、掌握计数器、译码器、分频器的设计原理和设计方法。
3、掌握运用仿真软件multisim 10.0设计综合数字电路的方法。
二、设计意义数字时钟是用数字集成电路构成的、用数码显示的一种现代计时器，与传统机械表相比，它具有走时准确、校时方便、显示直观、无机械传动装置等特点，因而广泛应用于车站、码头、机场、商店等公共场所。
在控制系统中，数字时钟也常用来做定时控制的时钟源。
三、设计要求1、设计一个具有时、分、秒的十进制数字显示的计时器。
2、具有手动校时、校分的功能。
3、通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换。
4、具有整点报时的功能。
5、用74系列集成电路设计实现6、电路实现的各功能部分用子电路表示。
四、数字时钟的工作原理数字时钟由振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。
其中，振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。
系统具有时、分、秒的十进制数字显示，因此，应有计数电路分别对“秒脉冲”、“分脉冲”和“时脉冲”计数；由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。
将标准秒信号送入采用六十进制的“秒计数器”，每累计60s就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用二十四进制或十二进制计数器，可实现对一天24h或10h的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过六位七段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。
数字时钟的原理框图如图1所示。
图1 数字时钟的原理框图五、单元电路设计单元电路分为小时计时模块、分钟和秒计时模块、整点译码电路、时钟产生电路、校时电路等。
待单元电路设计完成后，将各单元电路进行封装连接得到总体电路，进行总体电路的仿真、调试，最终完成数字时钟的设计。
基于Multisim的数字钟实验电路的设计与仿真
基于Multisim的数字钟实验电路的设计与仿真
在电子技术实验教学中，构建学生的电路设计理念，提高学生的电路设计能力，是教学的根本目的和核心内容。
数字钟电路的设计和仿真，涉及模
拟电子技术、数字电子技术等多方面知识，能够体现实验者的理论功底和设计
水平，是电子设计和仿真教学的典型案例。
文中采用了555 定时器电路、计数电路、译码电路、显示电路和时钟校正电路，来实现该电路。
1 系统设计方案
数字钟由振荡器、分频器、计时电路、译码显示电路等组成[1-3]。
振荡器是数字钟的核心，提供一定频率的方波信号;分频器的作用是进行频率变换，产生频率为1 Hz 的秒信号，作为是整个系统的时基信号; 计时电路是将时基信号进行计数;译码显示电路的作用是显示时、分、秒时间;校正电路用来对时、分进行校对调整。
其总体结构图，如图1 所示。
2 子系统的实现
2.1 振荡器
本系统的振荡器采用由555 定时器与RC 组成的多谐振荡器来实现，如图2 所示即为产生1 kHz 时钟信号的电路图。
此多谐振荡器虽然产生的脉冲误差较大，但设计方案快捷、易于实现、受电源电压和温度变化的影响很小[4]。
2.2 分频器
由于振荡器产生的频率高，要得到标准的秒信号，就需要对所得到的信号进行分频。
在此电路中，分频器的功能主要有两个：1) 产生标准脉冲信号;。
基于Multisim13的数字钟的设计与仿真
２ ０ １ ７ 年 第９ 期ｌ 科技创新与应用
基 于 Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍｌ ３的数 字钟 的设 计 与仿 真
王迎勋 ， 王 香 ： 黄 家 平 臧 红岩
（ 齐 鲁理 工 学 院 ， 山东 济南 ２ ５ ０ ２ ０ ０ ） 摘 要 ： 首 先论 述 了数 字 电子 技 术 中计数 器 的相 关理 论 知 识 ， 然后论述 了 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍｌ ３的数 字钟 的 总体 设 计 方案 。 并 分别 对 各 计 数 器单 独进 行设 计 和 仿 真 ， 最后 对 整 个数 字钟 进 行 仿真 测 试 。 关键词 ： 计数 器 ； Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍｌ ３ ； 数 字钟 ； 设计 ； 仿 真
冰
嵌入 遗传 算子 的混 合万有 引力搜 索 算 法
魏 焕 新 胡 招 娣
（ 湖 南机 电职业技 术学院信 息工程学院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ０ ）
示。
图４ ６ ０ 进 制 计数 器电路 仿 真测 试
（ ３ ） 总 体 电路 设 计 与仿 真 ， 如罔 ２ 。
２ 本设 计 的 优点 其 他 数字 钟 电路 的设计 都 需要 ５ ５ ５ 定 时 器产 生 １ Ｋ Ｚ脉 冲 ， 并 需 要 分 频 器产 生 １ Ｈ Ｚ的脉 冲 ，但 有 的 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ 版 本 不能 产 生 Ｉ Ｈ Ｚ脉
引 青
数 字 钟 是 一 种用 数 字 电子 技 术 实 现 时 、 分、 秒 同 时 显 示 计 时 的 装置， 与机 械式 时钟 相 比具 有 更 高 的 准确 性 和 直观 性 ， 并 且没 有 机 械装置 ， 使 用起 来方 便快 捷 ， 具 有 很 长 的使 用 寿 命 ， 近 年 来得 到 广 泛 使用 。 数字钟可以是单 片的也可 以是集成的 ， 其实现方式有很多种， 可 以用 中 小 规模 集 成 电路组 成数 字 钟 ； 也 可 以 利用 专 用 的数 字 钟 芯 片 配 以 显示 电路 ；还 可 以 用单 片机 来 实 现 ，本 文 的 数 字 钟 是 采 用 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍｌ ３ 进 行 设 计 和仿 真 的 。 采用 软 件仿 真 的 方法 ， 克服 了 实验 室 的 条件 限 制 ， 避免 了使用 中 损 坏 等不 利 因 素 。［ ｔ ｌ Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍｌ ３ 是美国 Ｉ Ｎ公 司开 发 的 一款 强 大 的电 路模 拟 软 件 ， 可 以进行复杂的板级电路模拟 和数字电路仿真 ， 还可以用 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ来 进 行数字电路 Ｐ Ｃ Ｂ板 的 设计 ，此 版本 还 可 以单 片机 等 Ｍ Ｃ Ｕ的 仿 真 。全 新 的 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ ｌ ３ 包 括 以下 优 势 ： （ １ ） 电路参 数 和 参数 扫 描 分析 。 （ ２ ）结 合 Ｎ Ｉ ｍ ｙ Ｒ Ｉ Ｏ ａ ｎ ｄ Ｄ ｉ ｇ ｉ ｌ ｅ ｎ ｔ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 对 象 进 行 数 字 电 路 教
数字钟的设计与仿真
综合实践（论文）题目数字钟学院通信与电子工程学院专业班级学生姓名学生学号指导教师摘要：本次设计主要是利用数字电路实验箱上的74LS160、555定时器、74LS00与七段显示译码器设计简易数字钟,实现准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。
由于采用纯数字硬件设计制作，与传统机械表相比，它具有走时准、显示直观、无机械传动装置等特点。
它的小时周期为12，分和秒的周期为60。
关键字：数字时钟时计数器分计数器秒计数器校时器目录摘要： (I)第1章绪论 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计任务 (1)第2章总体框图 (2)2.1 总体框图 (2)2.2 设计思路及模块功能 (2)第3章选择器件 (3)3.1 74LS160（本实验需要6片） (4)3.2 74LS04（本实验需要1片） (6)3.3 74LS00（本实验需要2片） (7)3.4 74LS20（本实验需要1个） (8)3.5 LED（本实验需要6个） (9)3.6 三极管8099（本实验需要1个） (11)3.7 小灯泡（本实验需要1个） (11)第4章功能模块 (13)4.1 秒脉冲发生器 (13)4.2 计数译码显示 (13)4.3 整点报时电路 (17)第 5章总体设计电路图 (19)结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)第1章绪论1.1 设计要求能进行正常的时，分，秒计时功能，分别由6个数码管显示24h,60min,60s.Sb键进行校时：按下Sh键时，时计数器一秒速度递增，并按24循环，记满23后再回00.Sm键进行校分：按下Sm键时，分计时器以秒速度递增，并按60计数循环，记满59后再回00，但不能向“时”进位。
Sc键进行秒清零：按下Sc键时，可对秒清零。
扬声器整点报时：当计时器达59'51、59'53、59'55及59'57时，鸣叫声频率为500Hz；到达59'59是为最后一声整点报时，频率为1k Hz。
数字时钟的Multisim设计与仿真
数字时钟的Multisim设计与仿真电子电路Multisim设计和仿真学院：专业和班级：姓名：学号：数字时钟的Multisim 设计和仿真一、设计和仿真要求学习综合数字电子电路的设计、实现和调试1.设计一个24或12小时制的数字时钟。
2. 要求：计时、显示精确到秒；有校时功能。
采用中小规模集成电路设计。
3. 发挥：增加闹钟功能。
二、总体设计和电路框图1. 设计思路1).由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。
2).秒时钟信号发生器可由555定时器构成。
3).计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。
4).校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。
2. 电路框图三、子模块具体设计 1. 由555定时器构成的1Hz 秒时钟信号发生器。
由下面的电路图产生1Hz 的脉冲信号作为总电路的初输入时钟脉冲。
分计数器 时计数器 秒计数器 译码器 译码器 译码器 校时电路秒信号发生器 数码管显示 数码管显示 数码管显示 图 1. 数字钟4. 校时电路校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。
如图，当开关A,B 闭合，C,D 断开时，电路进行正常的计时工作；当开关A,B 断开，C,D 闭合时，就可以自动进行校时。
当然也可以手动校准时间，这是需要不断地闭合、断开开关，每次只改变一个数。
其中C 是校时开关,D 是较分开关，开关E 用来控制秒得校准，断开时，秒显示为0。
四、整体电路原理图 整体电路共分为五大模块：脉冲产生部分、计数部分、译码部分、显示部分、校时部分。
主要由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED 七段显示数码管、时间校准电路构成。
数字钟数字显示部分，采用译码与二极管串联电路，将译码器、七段数码管连接起来，组成十进制数码显示电路，即时钟显示。
基于multisim的数字电子钟的设计与仿真课程设计报告
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计报告专业班级 2011级测控技术与仪器1班课程专业课程设计题目基于Multisim的数字电子钟的设计与仿真学号 0703110121学生姓名党晓英指导教师陈琦2014年 12 月西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书学学生姓名党晓英专业班级2011级测控技术与仪器1班0703110121号教研指导教师陈琦职称讲师C0409室课程专业课程设计题目基于Multisim的数字电子钟的设计与仿真任务与要求设计任务：设计一个具有时、分、秒的十进制数字显示的数字电子钟。
设计要求：根据仿真电路的设计要求，该电路应满足一下功能：1.具有时、分、秒的十进制数字显示的计时器。
2.具有手动校时、校分的功能。
3.通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换。
开始日期 2014年 12 月 1 日完成日期 2014年 12 月 31 日2014年 12 月 31 日基于Multisim的数字电子钟的设计与仿真摘要：钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，大大的扩展了原先钟表的报时。
诸如，定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制等，这些，都是以钟表数字化为基础的。
功能数字钟是一种用数字电路实现时、分、秒、计时的装置，与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
从原理上讲，数字钟是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此，此次设计与制作数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字电子钟，而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及使用方法。
通过此次课程设计可以进一步学习与各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
通过仿真过程也进一步学会了Multisim 10的使用方法与注意事项。
本次所要设计的数字电子表可以满足使用者的一些特殊要求，输出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出。
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数字时钟的M u l t i s i m
设计与仿真
Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
数字电子技术课程设计
学院：信息工程学院
班级：电气二班
姓名：刘君宇张迪王应博
学号：
数字时钟的Multisim设计和仿真
一、设计和仿真要求
学习综合数字电子电路的设计、实现
基础调研
应用设计、逻辑设计、电路设计
用Multisim 软件验证电路设计
分析电路功能是否符合预期，进行必要的调试修改
撰写Project 报告，提交Multisim
二、总体设计和电路框图
24
分、校时部分。
主要由矩形波产生器、秒计数器、分计数器、时计数器、LED
图1. 数字钟电路框图
七段显示数码管、时间校准电路，闹钟电路构成。
五、结论
由脉冲发生器、秒计数器、分计数器、时计数器、LED显示数码管设计了数字时钟电路，经过仿真得出较理想的结果，说明电路图及思路是正确的，可以实现所要求的基本功能：计时、显示精确到秒、时分秒校时。
下页附设计感想和分工
整点报时设计体会
刘君宇分工：完成电路设计，整点报时，闹钟，扩展功能）
通过对软件Multisim的学习和使用，进一步加深了对数字电路的认识。
在仿真过程中遇到许多困难，但通过自己的努力和同学的帮助都一一克服了。
首先，连接电路图过程中，数码管不能显示，后经图形放大后才发现是电路断路了。
其次，布局的时候因元件比较多，整体布局比较困难，因子电路不如原电路直观，最后在不断努力下，终于不用子电路布好整个电路。
调试时有的器件在理论上可行，但在实际运行中就无法看到效果，所以得换不少器件，有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。
在整个设计中，计数器的接线比较困难，反复修改了多次，在认真学习其用法后采用归零法和置数法设计出60进制和24进制的计数器。
同时，在最后仿真时，预置的频率一开始用的是1hz，结果仿真结果反应很慢，后把频率加大，这才在短时间内就能看到全部结果。
总之，通过这次对数字时钟的设计与仿真，为以后的电路设计打下良好的基础，一些经验和教训，将成为宝贵的学习财富。
数字电子技术基础感想
（分工：完成24小时计时功能）
本学期我们学习了数字电子技术基础这门课程，通过一学期的学习，我学习到了cmos门电路，ttl门电路，编码器，译码器，触发器和时序电路等数电专业的知识。
上学期接触过模拟电路的知识，在学习数电后，感受到了两门课很多相同又不同的地方。
老师在学期末给我们布置了一个作业，设计数字电路实现时钟功能的作业。
这次作业结合了大部分本学期所学习的知识，综合性极强。
我们在设计中应用了自动校时，并实现了闹钟的功能。
在扩展功能里，我们的时钟可以显示星期，可以整点报时，闹钟功能实现了彩铃响铃。
经过这次设计电路的实践，让我对数字电路有了更深刻的理解。
在门电路这一章，让我对学习中感到比较迷惑的TTL反向器的应用理解的更加透彻，还有对七段字符显示器配合译码器的使用也变得得心应手，对于计数器这一部分应用最多，借着其他同学的帮助讲解对于时序逻辑电路也有了自己的感悟。
感触最深的一点就是平时学习的理论知识固然重要，但是当在实践中应用到的时候才会理解更深，记忆更深，所以我们要增强自己的实践能力，如果有机会要多多的应用到学习到的东西，才会将书本上的技能真正变为自己的。
数电project课程设计感想
分工：完成快速校时、校分功能）
转眼间，数电结课已经有一个礼拜了，而自己还停留在对书的预习中，起初接触数电时觉得很新鲜，课堂上也能跟上老师教学的步伐，对于课堂上老师所讲的内对于课堂上老师所讲的内容也有个大概的掌握。
从最基本的二进制到我感觉比较吃力的AD和DA，CMOS管到触发器，计数器到施密特触发器，只能说有个大概的了解，自从老师上到第六章以后我就完全跟不上了，课堂上对于老师的提问也答不出来，难免会觉得有点难堪。
从课堂上所学的内容实践到实验中，这个过程使我对数电有了进一步的了解，虽然在实验中也表现的不怎么样，有些实验没有做出来或者做的不是很完善，在实验中我们也不断找出本身所存在的问题，实验中有困惑的地方也找了同学帮忙。
数电project设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回顾起此次课程设计,至今我仍感慨颇多。
从理论到实践，在短短的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
数电project设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的.只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做数电课程设计,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
数电课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在同学们的热心指导下终于游逆而解。
同时在同学们的身上我学得到很多实用的知识。
总体来说,这次实习我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我们的设计思维,增加了实际操作能力.在让我们体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐. 这次数电课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。
加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。
另外，我们还更加充分的认识到数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西。
有的
我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。
3相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的分频器的设计，开始并不理解分频器的原理，但是和其他同学讨论后，理解了分频器的基本原理后,我们很快的设计了电路原理图。