基于Multisim13的數字鐘的設計與仿真

王迎勛+++王香+++黃家平+++臧紅巖

摘 要：首先論述了數字電子技術中計數器的相關理論知識，然后論述了Multisim13的數字鐘的總體設計方案，并分別對各計數器單獨進行設計和仿真，最后對整個數字鐘進行仿真測試。

關鍵詞：計數器；Multisim13；數字鐘；設計；仿真

引言

數字鐘是一種用數字電子技術實現時、分、秒同時顯示計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，并且沒有 機械裝置，使用起來方便快捷，具有很長的使用壽命，近年來得到廣泛使用。數字鐘可以是單片的也可以是集成的，其實現方式有很多種，可以用中小規模集成電路組成數字鐘；也可以利用專用的數字鐘芯片配以顯示電路；還可以用單片機來實現，本文的數字鐘是采用Multisim13進行設計和仿真的。采用軟件仿真的方法，克服了實驗室的條件限制，避免了使用中 損壞等不利因素。[1]

Multisim13是美國IN公司開發的一款強大的電路模擬軟件，可以進行復雜的板級電路模擬和數字電路仿真，還可以用Multisim來進行數字電路PCB板的設計，此版本還可以單片機等MCU的仿真。全新的Multisim13包括以下優勢：

（1）電路參數和參數掃描分析。

（2）結合NI myRIO and Digilent FPGA對象進行數字電路教學。

（3）使用IGBT和MOSFET熱模型進行電力電子分析。

（4）包括超過26，000個元件的元器件庫。

（5）通過用于LabVIEW系統設計軟件的Multisim API工具包實現設計自動化。

1 電路設計與仿真

單元電路設計與仿真：

（1）二十四進制計數器的設計與仿真

二十四進制計數器電路采用兩片74160N實現，當個位計數電路計數到9的時候同時向十位發出進一位信號脈沖，當計數到24的時候，個位輸出端輸出0100，十位輸出端輸出0010，將個位的輸出端QC與十位的輸出端QB通過一個與非門同時接到兩片計數芯片的清零端，其設計電路和仿真結果分別如圖1和圖2所示。

（2）六十進制計數器的設計與仿真

六十進制計數器同樣采用兩片74160N來實現，一片計數秒或分的個位，一片計數秒或分的十位，當秒計數到60時即清零，同時產生進位到分計數電路，分計數電路就加一，和二十四進制計數器采用反饋清零法，使用一個與非門74LS00，它的輸入端接到QB和QC，當計數到60時，十位計數的計數芯片的輸出端（QA，QB，QC，QD）將輸出0110，那么輸出端將產生一個低電平，連接到74LS160N的CLR清零端時計數器又從0000開始計數，同時此信號也可以作為分計時電路的輸入，其設計電路和仿真結果分別如圖3和圖4所示。

（3）總體電路設計與仿真，如圖2。

2 本設計的優點

其他數字鐘電路的設計都需要555定時器產生1KZ脈沖，并需要分頻器產生1HZ的脈沖，但有的Multisim版本不能產生1HZ脈沖，并且產生的脈沖不穩定，所以為了避免產生以上問題，本次設計直接采用1HZ的信號源，可以產生比較穩定的1HZ的脈沖，而且設計比較簡單，不需要加信號產生電路。

3 結束語

本設計使用了74160N芯片，具有脈沖源穩定、設計簡單等優點。該系統主要用在糧倉儲運系統中，設備運轉情況良好，其測試數據和曲線真實可靠，數據通訊準確、可靠，可以有效預報儲糧情況，提高儲糧的安全性，進而取得顯著的經濟和社會效益。[1]

參考文獻

[1]楊慶.基于Multisim8的數字鐘的設計與仿真[J].山西電子技術，2008（2）：32.