數(shù)字電路簡易鐘表邏輯電路設(shè)計 Multisim仿真

ID:774414 · 發(fā)表于 2020-7-20 23:10

設(shè)計簡易鐘表邏輯電路，功能內(nèi)容包括（基本計時、顯示功能、具有分、秒的數(shù)字顯示），能實現(xiàn)停表和設(shè)置時間功能。

設(shè)計電路3.1.1元器件型號

計數(shù)器74LS160D、與非門74ALS00M、與門74AS08M、非門 74ALS05AM、數(shù)碼管DCD_HEX。

3.1.2 秒鐘電路

圖3-1 秒鐘電路

秒鐘電路搭建如圖3-1，由兩片74LS160構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器，十位由十進(jìn)制計數(shù)器加與非門構(gòu)成六進(jìn)制計數(shù)器，狀態(tài)圖如圖3-2，中間采用串行級聯(lián)連接（由十位計數(shù)器的ENP和ENT端連接到個位計數(shù)器的RCO進(jìn)位端），來構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器。

圖3-2 74LS160十進(jìn)制構(gòu)成六進(jìn)制狀態(tài)圖

3.1.3分鐘電路

圖3-3 分鐘電路

分鐘電路如圖3-3與秒鐘電路搭建并無太大區(qū)別，這里的秒到分進(jìn)位時鐘信號，直接選取的預(yù)置數(shù)置一的低電平信號。

3.1.4 小時電路

圖3-4 小時電路

3.1.5 特殊功能鍵電路

圖3-5 特殊功能鍵電路

時鐘調(diào)節(jié)和分鐘調(diào)節(jié)功能鍵電路如圖3-5，由VCC提供高電平信號，當(dāng)按下按鈕時，經(jīng)過非門，刷新與門的電平信號，從而為CLK提供時鐘信號，實現(xiàn)調(diào)節(jié)時鐘的功能。

圖3-6 暫停功能鍵

暫停時鐘功能，由開關(guān)A實現(xiàn)如圖3-6，當(dāng)打開開關(guān)時，時鐘信號關(guān)閉，秒鐘的時鐘信號源關(guān)斷，暫停計時。

3.1.6 簡易鐘表邏輯電路

圖3-7 簡易鐘表邏輯電路

3.2相關(guān)計算

74LS160進(jìn)制計算方法有，當(dāng)使用同步預(yù)置數(shù)法連接時，進(jìn)制數(shù)為

，當(dāng)使用異步清零時，進(jìn)制數(shù)為

。

60進(jìn)制計算，本設(shè)計60進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成由兩片74LS160通過同步預(yù)置數(shù)的方法連接而成，同步預(yù)置數(shù)連接方法進(jìn)制計算公式為

,因此Q為0101，為5。D為0000，為0。并采用串行級聯(lián)方法得60進(jìn)制計數(shù)器。

24進(jìn)制計數(shù)，本設(shè)計24進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成由兩片74LS160通過異步清零的方法連接而成，異步清零連接方法的進(jìn)制計算公式為

，因此十位的Q為0010，為2。個位Q為0100，為4。D為0000，為0。構(gòu)成24進(jìn)制計數(shù)器。

四、測試方案

4.1仿真測試的步驟

仿真測試步驟：

（1）秒計時進(jìn)行仿真測試

先將時鐘信號源頻率加快，打開仿真開關(guān)，觀看秒數(shù)碼管時鐘信號是否給入，觀看個位進(jìn)位信號是否給入十位，74LS160計數(shù)器是否構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器。

分計時進(jìn)行仿真測試

先將分計時的CLK接入時鐘信號源，同樣加快頻率，打開仿真，同樣觀看個位進(jìn)位信號是否給入十位，74LS160計數(shù)器是否構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器。斷開仿真，將秒進(jìn)位的信號接入分計時的CLK端（這里進(jìn)位捕捉信號為L端的預(yù)置數(shù)低電平信號），啟動仿真，是否成功由秒進(jìn)位到分。

時計時進(jìn)行仿真測試

同前面秒、分測試方法相同

功能按鈕測試

打開仿真，按動時、分調(diào)節(jié)按鈕，是否有脈沖信號給入對應(yīng)的計時數(shù)碼管。打開暫停開關(guān)，計時是否暫停。

4.2實驗數(shù)據(jù) 4.2實驗結(jié)果分析和結(jié)論

本設(shè)計成功的完成了簡易鐘表邏輯電路的設(shè)計，實現(xiàn)了24小時制計時，以及小時和分鐘的調(diào)節(jié)機(jī)制。采用了普通方波信號發(fā)生器，頻率設(shè)置為1HZ，來提供1秒的時鐘信號。通過6片74LS160分別構(gòu)成了一片24進(jìn)制和兩片60進(jìn)制計數(shù)器，實現(xiàn)了時、分、秒的計時功能，并通過七段數(shù)碼管顯示，相應(yīng)的數(shù)字。

進(jìn)行仿真實驗成功不代表著現(xiàn)實實驗成功，或許仿真中有恰當(dāng)?shù)牡胤�，到了實驗室就不一定恰�?dāng)。

五、安裝、調(diào)試中的問題、解決方法及效果5.1仿真調(diào)試電路過程中的遇到的問題

仿真問題1

秒鐘進(jìn)位信號給上去，是在8變9時進(jìn)位，而不是9變?yōu)?時進(jìn)位。

解決方法：

對74LS160的知識內(nèi)容有些淡忘，在網(wǎng)上找到了74LS160構(gòu)成進(jìn)制的正確連接方法，當(dāng)M>N時，進(jìn)制連接采用串行連接或是并行連接方法。

仿真問題2

采用74LS160構(gòu)成60進(jìn)制時，采用的異步清零的連接方法，導(dǎo)致60秒進(jìn)位信號給不到分，以為清零的信號太短暫，而沒有捕捉到這個信號。

解決方法：

加入信號鎖存器，在Multisim中使用倆個與非門構(gòu)成RS信號鎖存器，講清零信號置位低電平信號接入RS鎖存器，低電平S端，成功的捕捉到了清零信號，并成功進(jìn)位。

仿真問題3

24進(jìn)制計數(shù)器，制作錯誤

解決方法

將個位和十位的置數(shù)端連到一個與非門，連到復(fù)位端，構(gòu)成異步清零的24進(jìn)制計數(shù)器。

仿真問題4

成功的構(gòu)成了24小時鐘表，在加特殊功能鍵時，將開關(guān)的電平信號和秒分進(jìn)位信號、分時進(jìn)位信號進(jìn)行相或時，可以調(diào)試，但無秒分進(jìn)位信號和分時進(jìn)位信號。

解決方法

將74LS160的異步清零接法，換成了同步預(yù)置數(shù)法，將相或換成了與開關(guān)低電平相與，實現(xiàn)調(diào)試功能。

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