基于Multisim10的数字钟电路的设计
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摘要：数字钟电路是大专《数字电路》课程中的一个非常重要的设计性实验。该文使用Multisim10仿真软件进行数字钟电路的设计，整个电路由振荡器、计数器、校时电路和译码显示电路组成。
关键词：Multisim10；数字钟电路；振荡器；计数器；校时电路
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）03-0645-02
Multisim10是一款用于电路设计及仿真的软件，被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。该软件提供了从分立元件到集成元件，从无源器件到有源器件，从模拟器件到数字器件甚至高频类元器件及机电类元器件等庞大的元器件库，并且提供了功能强大、设备齐全的虚拟仪器和能满足各种分析需求的分析方法。其设计界面形象直观、操作方便、易学易用，广泛应用于电路设计及实验教学中。
1 电路工作原理
数字钟电路由振荡器、计数器、校时电路和译码显示电路组成。电路接通后，振荡器开始工作，输出频率为1HZ，幅度为5V的时钟脉冲。与此同时，秒计数器开始循环计数。当秒计数器由0计到59后归0并向分计数器进位，分计数器由0计到59后归0并向小时计数器进位，小时计数器则按照“23翻0”的规律计数。计数器的输出分别经显示译码器送入数码管，按24小时制显示“时、分、秒”。在此基础上，可以使用校时电路进行计时校正。
2 电路设计及仿真
2.1振荡器
振荡器是数字钟电路的核心，振荡器的稳定度及频率的准确度决定了数字钟的准确程度。本电路使用555定时器、电阻和电容构成多谐振荡器，输出频率为
2.2时、分、秒计数器
时、分、秒计数器均由集成计数器74LS160组成。74LS160是10进制同步计数器，具有计数、同步置数、异步清零等功能。集成计数器74LS160可以通过级联的方式组成任意进制计数器。
分、秒计数器需要使用两片74LS160组成60进制计数器， 一片计数器用于秒（分）计数器的个位计数，遵循“逢10进1”，一片计数器用于秒（分）计数器的十位计数，遵循“逢6进1”。 本设计采用同步级联的方式先将这两片74LS160组成100进制计数器，在计数为60时采用同步置数的方式将计数器置0。
秒计数器如图2所示，当第10个脉冲到来时，个位计数器 U1归0，同时RCO输出进位信号（高电平），与其相连的十位计数器U2的ENT、ENP、CLR和LOAD均为高电平，U2开始计数。当U2计数为5（二进制0101）时，待U1再次输出进位信号，此时秒计数器计数至59，与非门输出低电平送至计数器U2的LOAD端，计数器U2被置0，实现60进制计数。同理，可构成分计数器。
时计数器需要将74LS160组成24进制计数器， U5计数器用于时计数器的个位计数， U15计数器用于时计数器的十位计数。同秒（分）计数器一样，先采用同步级联的方式将这两片74LS160组成100进制计数器，在计数为24时采用异步清零的方式将计数器清0。
时计数器如图3所示，当第10个脉冲到来时，个位计数器 U5归0，同时RCO输出进位信号（高电平），与其相连的十位计数器U15的ENT、ENP均为高电平，U15开始计数。当U15计数为2（二进制0010）时，U5计数为4（二进制0100）时，即时计数器计数为24时，与非门输出低电平送至计数器U5和U15的CLR端，计数器U5和U15被置0，实现24进制计数。
2.3译码显示电路
译码显示电路的作用是将时、分、秒计数器输出的8421BCD码翻译并显示出相对应的十进制数。本设计使用Multisim10中自带十六进制译码驱动的数码管作为译码显示电路。
2.4校时电路
当数字钟计时出现误差时，需要使用校时电路修正时间。校时电路可以对分和小时进行校时，电路如图4所示。当开关处于B时，来自秒（分）计数器的进位信号被送至分（时）计数器的CLK端，分（时）计数器正常工作；当开关处于A时，1HZ脉冲信号被送到分（时）计数器的CLK端，分（时）计数器在1HZ脉冲信号的作用下进行计数，当显示正确时间后，将开关拨至B处，校时停止，数字钟电路正常工作。
3 结束语
Multisim10强大的仿真功能有效的提高了设计效率，与传统的设计方法相比更加便捷、高效，在设计的同时允许作者反复的调整参数及修改电路。笔者在设计的过程中进行了大量的修改与仿真，最终完成了电路的设计，并在面包板上进行了实际电路的搭建和运行，整体电路符合设计要求。
参考文献：
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