數(shù)字時(shí)鐘的仿真設(shè)計(jì)

1、數(shù)字時(shí)鐘的仿真設(shè)計(jì)一、功能要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)具有時(shí)分秒的十進(jìn)制數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)器。（2）具有手動校時(shí)、校分的功能。（3）通過開關(guān)能實(shí)現(xiàn)小時(shí)的十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換。（4）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，應(yīng)該是每個(gè)整點(diǎn)完成相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的報(bào)時(shí)，如3點(diǎn)鐘響5聲。二、總體方案設(shè)計(jì)2.1電路設(shè)計(jì)框圖分計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器譯碼器譯碼器譯碼器校時(shí)電路秒信號發(fā)生器數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示圖1 電路整體框圖2.2子模塊具體設(shè)計(jì)在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都是一樣的，都是由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設(shè)計(jì)中我采用的是統(tǒng)一的器件74LS160D的反饋置數(shù)法來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)制功能，根據(jù)7

2、4LS160D的結(jié)構(gòu)把輸出端的0110（十進(jìn)制為6）用一個(gè)與非門74LS00引到CLR端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。圖2 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器子電路2.3 時(shí)計(jì)時(shí)電路及顯示部分由兩片十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS160級聯(lián)產(chǎn)生，采用的是同步置數(shù)法，u1輸出端為0011（十進(jìn)制為3）與u2輸出端0010（十進(jìn)制為2）經(jīng)過與非門接兩片的置數(shù)端。圖3 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器子電路2.4 校時(shí)電路校時(shí)電路采用開關(guān)控制時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號為校時(shí)脈沖以完成校時(shí)。當(dāng)開關(guān)A,B閉合，C,D斷開時(shí)，電路進(jìn)行正常的計(jì)時(shí)工作；當(dāng)開關(guān)A,B斷開，C,D閉合時(shí)，就可以自動進(jìn)行校時(shí)。當(dāng)然也可以手動校準(zhǔn)時(shí)間，這是需要不斷地閉

3、合、斷開開關(guān)，每次只改變一個(gè)數(shù)。其中C是校時(shí)開關(guān),D是較分開關(guān)，開關(guān)E用來控制秒得校準(zhǔn)，斷開時(shí)，秒顯示為0。三、整體電路原理圖整體電路共分為五大模塊：脈沖產(chǎn)生部分、計(jì)數(shù)部分、譯碼部分、顯示部分、校時(shí)部分。主要由震蕩器、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、BCD-七段顯示譯碼/驅(qū)動器、LED七段顯示數(shù)碼管、時(shí)間校準(zhǔn)電路構(gòu)成。數(shù)字鐘數(shù)字顯示部分，采用譯碼與二極管串聯(lián)電路，將譯碼器、七段數(shù)碼管連接起來，組成十進(jìn)制數(shù)碼顯示電路，即時(shí)鐘顯示。要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，八段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在在仿真軟件中發(fā)生信號可以用函數(shù)發(fā)生器仿真，頻率

4、可以隨意調(diào)整。圖4 整體電路圖四、仿真結(jié)果振蕩器可由晶振組成，也可以由555與RC組成的多諧振蕩器。由555定時(shí)器得到1Hz的脈沖，功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號和提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號。仿真分析開始前可雙擊儀器圖標(biāo)打開儀器面板。準(zhǔn)備觀察被測試波形。按下程序窗口右上角的啟動停止開關(guān)狀態(tài)為1，仿真分析開始。若再次按下，啟動停止升關(guān)狀態(tài)為0，仿真分析停止。電路啟動后，需要調(diào)整示波器的時(shí)基和通道控制，使波形顯示正常。為了便于觀察特把頻率加大。由圖可見，所設(shè)計(jì)的電路可以產(chǎn)生方波。（1）啟動仿真電路，可觀察到數(shù)字時(shí)鐘的秒位開始計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)到60后異步清零，并進(jìn)位到分計(jì)時(shí)電路。（2）觀察到數(shù)字時(shí)鐘的分為開始計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)到60后異步清零，并進(jìn)位到時(shí)計(jì)時(shí)電路。（3）開關(guān)J1可控制時(shí)計(jì)時(shí)電路的二十四進(jìn)制或十二進(jìn)制計(jì)數(shù)方式的選擇。單擊控制鍵“空格”，可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)方式的轉(zhuǎn)換。（4）控制鍵“A”“B”、“C”可控制將校時(shí)所用2HZ時(shí)鐘脈沖直接引入時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器，從而實(shí)現(xiàn)校時(shí)、校分、校秒功能。 圖5(a) 產(chǎn)生1kHz的脈沖波形圖5(b) 產(chǎn)生1Hz的脈沖波形五、結(jié)論由震蕩器、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、BCD-七段顯示譯碼/驅(qū)動器、L