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1、University of South China电电子子技技术术 课课程程设设计计说说明明书书设计题目设计题目： 基于基于 MUTISIM 的电子钟的设计的电子钟的设计 专专 业：业： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 年年 级：级： 08 级级 学学 号：号： 20084450217 姓姓 名：名： 黄雁黄雁 指导教师：指导教师： 管金云管金云 2011 年年 1 月月 15 日日目 录引言4第 1 章 1.1 课程设计的背景、目的5第 2 章2.1 Multisim10 系统简介6第 3 章3.1 数字时钟的构成93.1.1 555 电路93.1.2 分频电路93.1.3 时间计数器
2、电路93.1.4 译码驱动电路93.1.5 数码管103.2 数字时钟的工作原理103.2.1 555 电路103.2.2 分频电路123.2.3 时间计数单元133.2.4 译码驱动及显示133.2.5 校时电源电路13第 4 章 4.1 结论：课程设计的收获和体会16第 5 章 5.1 参考文献17引言：钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实
3、的意义。生活中很多安全事故都是由于我们忽略了时间的重要性，缺少了时间观念而造成的。所以要想拥有超强的时间观念，减少由于时间给我们带来的痛苦与灾难，拥有好的手表式个不错的选择。但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。所以，要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。电子钟从原理上讲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，此次设计与制作电子钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作电子钟.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实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻
4、辑电路与时序电路的原理与使用方法以及以及 Multisim 和其它软件的应用！第 1 章 1.1 课程设计的背景、目的随着科技的发展，我们的生活越来越离不开时间，更是逃不开时间的约束，时间问题无时无刻不在困扰着我们！怎么样去做好时间的计算，让所有安排都顺利的进行？怎么样去让我们的生活都井井有条，大家都开开心，圆圆满满，是每个人都应该思考的。因此，为了让我们的生活更加方便，让生活更加和谐，我们必须发展一种能准确计量我们生产中点点滴滴时间的东西！像我们的手表，家里的挂钟，各种各样的电子表都不乏现代科技的应用，也正是因为这样，数字电子技术才迅猛发展，数字钟表化给人们生活生产带来极大方便，而且大大地扩
5、展了钟表碑的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开头烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义！我们大学生通过电子钟的设计，巩固计算机组成原理课程，理论结合实际，提高分析、解决计算机技术的实际问题的独立工作能力；掌握用 M ultisim 系统，学会做简单电路的仿真，以及小型的实物，熟悉电路的基本连接方法，基本掌握数字时钟的显示和校对，并能对数字电子钟进行扩展。电子钟从原理上讲是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路， ，此次设计与制作电子钟
6、就是为了进一步的了解数字钟的原理，从而学会制作电子钟。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实用方法。并进一步学习到了 Multisim 的应用！第 2 章2.1 Multisim10 系统简介通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路通过交互式 SPICE 仿真, 迅速了解电路行为借助高级电路分析, 理解基本设计特征通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim，您可以立即创
7、建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。电子通信类其它常用的仿真软件：System view-数字通信系统的仿真Proteus单片机及 ARM 仿真LabVIEW虚拟仪器原理及仿真Multisim 10 使用简介一、工具栏Multisim 2001 提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过 View
8、菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。顶层的工具栏有：Standard 工具栏、Design 工具栏、Zoom 工具栏，Simulation 工具栏。1Standard 工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作，如下图所示：2Design 工具栏作为设计工具栏是 Multisim 的核心工具栏，通过对该工作栏按钮的操作可以完成对电路从设计到分析的全部工作，其中的按钮可以直接开关下层的工具栏：Component 中的 Multisim Master 工具栏，Instrument工具栏。（1）作为
9、元器件（Component）工具栏中的一项，可以在 Design 工具栏中通过按钮来开关 Multisim Master 工具栏。该工具栏有 14 个按钮，每个每一个按钮都对应一类元器件，其分类方式和 Multisim 元器件数据库中的分类相对应，通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。具体的内容可以从 Multisim的在线文档中获取。这个工具栏作为元器件的顶层工具栏，每一个按钮又可以开关下层的工具栏，下层工具栏是对该类元器件更细致的分类工具栏。以第一个按钮 为例。通过这个按钮可以开关电源和信号源类的 Sources 工具栏如下图所示：（2）Instruments 工具栏集中了 Mult
10、isim 为用户提供的所有虚拟仪器仪表，用户可以通过按钮选择自己需要的仪器对电路进行观测。3用户可以通过 Zoom 工具栏方便地调整所编辑电路的视图大小。4Simulation 工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停。二、Multisim 对元器件的管理EDA 软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该 EDA 软件的质量和易用性。Multisim 为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim 以库的形式管理元器件，通过菜单 Tools/ Database Management打开 Database Manage
11、ment（数据库管理）窗口（如下图所示） ，对元器件库进行管理。在 Database Management 窗口中的 Daltabase 列表中有两个数据库：Multisim Master 和 User。其中 Multisim Master 库中存放的是软件为用户提供的元器件，User 是为用户自建元器件准备的数据库。用户对 Multisim Master 数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中 Multisim Master 时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。但用户可以通过这个对话窗口中的 Button in Toolbar 显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中
12、的表示方法。据此用户可以通过选择 User 数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。在 Multisim Master 中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到 Ultiboard 中进行 PCB 的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形
13、状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有，如下图所示。从图中可以看到，相同类型的实际元器件和虚拟元器件的按钮并排排列，并非所有的是元器件都设有虚拟类的器件。在元器件类型列标中，虚拟元器件类的后缀标有 Virtual，如下图所示：第三节 输入并编辑电路输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来,为分析和仿真做准备。一、设置 Multisim 的通用环境变量为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单 Option/Preferences 打开 Preferences 对话窗口，如下图所示。通过该窗口的 6 个标签选项，用户可以就编辑界面颜色
14、、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。以标签 Workspace 为例，当选中该标签时，Preferences 对话框如下图所示：在这个对话窗口中有 3 个分项：1Show：可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。2Sheet size：设置电路图页面大小。3Zoom level：设置缩放比例。其余的标签选项在此不再详述。二、取用元器件取用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。下面将以 74LS00为例说明两种方法。1从工具栏取用：Design 工具栏Multisim Master 工具栏TTL工具栏74LS 按钮从 TTL 工具栏中选择 74LS 按钮打开这类器件的 Component Browser 窗口，如下图所示。其中包含的字段有 Database name（元器件数据库） ，Component Family（元器件类型列表） ，Component Name List（元器件名细表） ，Manufacture Names（生产厂家） ，Model Level-ID（模型层次）等内容。2从菜单取用：通过 Place/ Place Component 命令打开 Compon
