數字鐘實驗電路的設計與仿真

摘要：基于Multisim 10軟件對數字鐘電路進行設計和仿真。采用555定時器產生秒時鐘信號，用時鐘信號驅動計數電路進行計數，將計數結果進行譯碼，最終在LED數碼管上以數字的形式顯示時、分、秒時間。
關鍵詞：數字鐘；555定時器；計數器；LED數碼管

在電子技術實驗教學中，構建學生的電路設計理念，提高學生的電路設計能力，是教學的根本目的和核心內容。數字鐘電路的設計和仿真，涉及模擬電子技術、數字電子技術等多方面知識，能夠體現實驗者的理論功底和設計水平，是電子設計和仿真教學的典型案例。文中采用了555定時器電路、計數電路、譯碼電路、顯示電路和時鐘校正電路，來實現該電路。

1 系統設計方案
數字鐘由振蕩器、分頻器、計時電路、譯碼顯示電路等組成。振蕩器是數字鐘的核心，提供一定頻率的方波信號；分頻器的作用是進行頻率變換，產生頻率為1 Hz的秒信號，作為是整個系統的時基信號；計時電路是將時基信號進行計數；譯碼顯示電路的作用是顯示時、分、秒時間；校正電路用來對時、分進行校對調整。其總體結構圖．如圖1所示。

2 子系統的實現
2．1 振蕩器
本系統的振蕩器采用由555定時器與RC組成的多諧振蕩器來實現，如圖2所示即為產生1 kHz時鐘信號的電路圖。此多諧振蕩器雖然產生的脈沖誤差較大，但設計方案快捷、易于實現、受電源電壓和溫度變化的影響很小。

2．2 分頻器
由于振蕩器產生的頻率高，要得到標準的秒信號，就需要對所得到的信號進行分頻。在此電路中，分頻器的功能主要有兩個：1)產生標準脈沖信號；2)提供電路工作需要的信號，比如擴展電路需要的信號。通常實現分頻器的電路是計數器電路，選擇74LS160十進制計數器來完成上述功能。如圖3所示，555定時器產生1 kHz的信號，經過3次1／10分頻后得到1 Hz的脈沖信號，為秒個位提供標準秒脈沖信號。