2022年multisim数字电路仿真实验电子表电路仿真 .pdf

Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 1 页 共 9 页Multisim 数字电路仿真实验 电子表电路仿真 汽车工程系汽 13 班 张昊 010975 实验目的 用 Multisim 的仿真软件，对数字电路进行仿真研究实验内容 电子表电路的框图如图19.3 所示，其工作要求如下：时钟输入为秒脉冲。秒计数器为60 进制， BCD 码输出。秒计数器的进位脉冲送给分计数器，分计数器也是60 进制， BCD 码输出。分计数器的进位脉冲送给小时计数器，小时计数器是24 进制， BCD 码输出。各计数器的输出送显示译码器，显示译码器的输出送七段数码管。设一个开关， 开关合向高电平（ 5V 电源） ，计时开始；开关合向地，各计数器清除。电子表电路Multisim 仿真设计图如图19.4 所示。其电路结构是：计数器芯片采用74290N,其中 U1、 U2 组成秒计数器，U3、U4 组成分计数器，U5、U6 组成小时计数器。显示译码器采用7448N。开关 J1 控制计数和清除。其他门电路实现进位或清除逻辑功能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 2 页 共 9 页3.选做实验（1）修改图 19.4 电路，实现时、分、秒的对表逻辑。（2）自拟一个电路进行仿真实验。电路分析 本实验中最重要的部分是由两片74LS90 组成 100 以内任意进制计数器的原理。原实验电路图分为两部分，一是计数器部分，二是译码显示部分。计数器部分由六个74LS90 芯片组成的两个60 进制计数器和一个24 进制计数器级连而成，由秒脉冲使其实现对时，分，秒的计时功能。其中通过逻辑电路保证分钟计数器的输入信号为秒计数器的进位脉冲，时计数器的输入脉冲为分计数器的进位脉冲。另外，还具有同时手动清零的功能。译码显示部分由译码器7448N 和七段数码显示管组成，实现将计数器的值用数码显示的功能。对原电路的改进 由上述对原电路各部分功能的分析，为方便实验，在不影响其功能的前提下，我认为有几个地方可以作如下修改。首先，可以选用四输入的带有译码电路的数码管代替原有译码显示部分，这样可以使得电路更加简洁，便于分析。第二，原电路的进位逻辑（以秒计数器向分计数器进位为例）为当秒计数器的两个74LS90 芯片分别显示6 和 0 时将两者的输出信号作与运算后进位，这样做是保证在秒计数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 3 页 共 9 页器为 60 时进位， 而实际上， 由于秒计数器本来是一个独立的60 进制计数器， 它的结构保证了会在十位数字为6，个位数字为0 时清零，因此不会出现十位为6，个位不为零的情况出现，因此，只要依据十位数字判断是否进位就可以了，这样又可以大大简化原电路。实现对表功能 对现实中的电子表对表功能进行分析，大致有两种对表方式：一种是仅对小时和分钟进行调节， 用一按键切换小时与分钟，靠按动另一个键来对表；另一种是分别由三个键来调节小时，分钟和秒。这两种对表方式的共同要求是，首先，对表时要使得计数暂停，对完表要能够使计数继续；第二，对表时，小时、分、秒要独立，不能出现进位；第三，在不对表时，对表脉冲不能影响正常计数。以上是对表功能的基本要求，具体电路如下。实际电路设计 24 进制计数器及60 进制计数器单独电路如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 4 页 共 9 页在级连时，为保证清零功能，要加一开关，开关可切换地与高电平，将此路信号与各计数器清零信号相与后接入清零端。为保证对表功能的暂停要求，要加一暂停开关，开关可切换地与高电平，将此路信号与脉冲源相与后接入秒计数器各位的CPA端，这样在开关切换到地时，可以屏蔽脉冲源，使得计数器暂停。为保证对表时屏蔽各部分计数器之间进位脉冲，并实现对表功能，在进位信号上加开关以切换自动进位信号与对表脉冲信号。为保证对表脉冲在正常计数下不产生影响，对表开关的两端在对表时一为高电平，一为低电平，在正常计数时均为高电平。之所以是高电平，因为CP 端是下跳沿启动的。按此设计接成电路如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 5 页 共 9 页部分放大图如下：（右）（左）以上电路为实现第一种对表方式的实验电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 6 页 共 9 页部分放大图如下：第二种对表方式主要是对表开关部分有所改变，另外还有就是增加了一个秒对表的开关。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 7 页 共 9 页其余与上一种电路基本相同。以下为采用七段数码管和译码器7448N 组成译码显示部分的电路图其译码显示部分放大图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 8 页 共 9 页名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multisim 数字电路仿真实验汽 13 张昊 010975 第 9 页 共 9 页实验总结 通过本次实验，我对数字电路有了更深刻地了解，弄清了电子表电路的结构和设计方法。锻炼了我独立解决问题的能力。数字电路实验，较之模拟电路实验而言，看起来显得简单一些，这主要体现在其计算部分并不复杂， 数字电路的核心是在逻辑关系上，弄清了逻辑关系，就可以驾轻就熟，否则就会乱成一团，没有头绪。实验中发现有如下几个问题：第一，由于 Multisim仿真软件的方针时间基本单位为ms， 因此如果真的使用秒脉冲源，则看不到实际的效果，因此实验中选择的是250Hz 的脉冲源，实验结果近似为秒脉冲的效果。第二，由于数码管的反应时间有限，因此在3 和 4、7 和 8 的转变上，速度较慢，且会出现乱码跳跃。第三，由于 74LS90 是异步计数器， 由其原理决定的， 在进位清零时会暂时显现60 （分、秒计数器）或24（时计数器）字样，但由于实际电路为秒脉冲触发，异步清零的时间可忽略，因此不会影响到实际的电子表显示功能。若用74LS163 同步计数器后，此现象消失，结果更好。总之，通过本次仿真实验，对我在课堂上的学习很有帮助，再次感谢老师的辛勤指导。祝老师身体健康！工作顺利！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -