基于Multisim的计时器设计与仿真

　　电子设计与仿真是电子技术基础学习中的重点内容，是将理论知识转化为实践能力的一个关键环节。文中针对数字电路综合知识的实验要求，设计了篮球赛24 s计时器，并利用Multisim软件进行了仿真。

　　1设计方案与电路组成

　　篮球赛24秒计时器是数字电路的简单应用，在设计过程中，采用模块化的设计思路，将该电路划分为：计时电路、控制电路、显示电路及报警电路四部分。

　　设计方案框图如图1所示。计时电路和控制电路是设计方案中的主要模块，其中计时电路由秒脉冲发生器、计数器构成。计数器完成24 s计时功能，控制电路主要完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数等功能。

　　图1 24秒计时器设计框图

　　在设计中，结合实际需求，计数器选取74LS192集成芯片，74LS192是十进制可编程同步加法计数器，它采用8421码十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。利用反馈端和置数端实现进制的转换;秒脉冲发生器由555集成电路或由，TTL与非门组成的多谐振荡器构成。显示电路由74LS48译码器和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。

　　2单元电路设计

　　2.1信号发生电路

　　秒脉冲的产生是由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。电路图如图2所示。当开关断开时，555定时器产生周期为1秒的脉冲;当开关闭合时，电路无信号输出，故74LS192计数器中无脉冲输入，74LS192计数器维持在保持状态，即实现暂停功能。

　　图2信号发生电路

　　2.2计数电路

　　用两片74LS192计数器分别作为个位(低位)和十位(高位)的倒计时计数器，本设计只需要从“24”计数到“00”止，因为预置数不为“00”，故选用置数端(LOAD)来进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与门输入到74LS192计数器个位(低位)的DOWN端，当停止控制电路传来停止信号时，将中断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。其中，低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。

　　两片741S192计数器具体接法：

　　Vcc、UP接+5V电源，GND接地;

　　时钟脉冲自与门输出后，连接到低位的DOWN，然后从低位BO‘接到高位的DOWN;

　　输入端低位C、高位B接电源，其他引脚和CLR接地;LOAD接开关C的活动端，C的另外两引脚分别接G的活动端和地。G的另外两个引脚分别接到电源和地。电路如图3所示。

　　图3计数电路

　　2.3停止控制电路

　　计数器倒数到“0”时，需要将电路强制转换到“24”并暂停。现选取计数器到零的状态24秒计时到“00”，从各引脚接到二与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平(其余时间为高电平)控制LD，使电路转换到“24”。由于数字“99”显示时间很短，因此在实现从“00”到“24”的转换过程中看不到“99”状态。触发器的输出端输出低电平，使74LS192处于保持状态。这样就实现了转换并停止的控制电路。电路如图4所示。

　　图4停止控制电路