基于Multisim的数字钟实验电路的设计与仿真

　　2.3.2 时计数器

　　时计数器为24 进制计数， 其计数规律是00→01→…→23→00，即当数字运行到23 时59 分59 秒时，在下一个秒脉冲的作用下，数字钟显示00 时00 分00 秒。计数器的计数状态转换表如表1 所示。

　　由表可知，计数器的状态要发生两次跳跃：一是计数到9，即个位计数器的状态为1001 后，在下一计数脉冲的作用下向十位计数器进位;二是计数到23 后，在下一个计数脉冲的作用下，整个计数器归零。

　　用两片74LS160 可实现24 进制计数器的设计， 如图5所示。把时个位的QC 与时十位的QB 与非后送入到时个位和时十位的计数清零端，当时十位计数器的状态为“0010”时个位计数器的状态“0100”时，时个位的QC 与时十位的QB输出高电平，它们与非后为低电平分别对时个位和十位进行清零。

　　2.4 校时电路

　　校时是数字钟应具备的基本功能，当数字钟接通电源或者计时出现错误时都需要对时间进行校正。一般数字钟都具有时、分、秒等校正功能。为使电路简单，这里只进行分和时的校正。校正电路的要求在校正时位时不影响分和秒的正常计数，在校正分位时不影响秒和时的正常计数。校正电路的方式有快校正和慢校正两种。由于快校正电路复杂，成本高，而慢校正更经济一些，所以设计采用慢校正对时钟进行校正，如图6 所示。慢校正是用手动产生单脉冲做校正脉冲。电路由74LS08 及电阻、电容、开关等组成，其中J 为校分开关，H 为校时开关。

　　2.5 显示部分

　　显示部分采用74LS48 来进行译码，用于驱动LED-7 段共阴极数码管。由74LS48 和LED-7 段共阴极数码管组成数码显示电路，如图7 所示。

　　译码驱动电路是将“ 秒”、“ 分”、“ 时” 计数器输出的8421BCD 码进行编译，转换为数码管需要的逻辑状态，驱动LED-7 段数码管显示，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。若将秒、分、时计数器的每位输出分别与相应七段译码器的输出端连接，在脉冲的作用下，便可进行不同的数字显示。由于使用的译码器74LS48 输出端高电平有效，所以选择共阴极的数码管来与之搭配。

　　3 数字钟电路仿真

　　在电子设计中，EDA 设计和仿真是一个重要的设计环节。在众多的EDA 设计和仿真中，Multisim10 以其强大的仿真设计应用功能， 在电子电路的仿真和设计中得到了广泛应用[6]。

　　在完成总体电路设计的基础上，用ultisim10 电子电路仿真软件完成电路的仿真设计。首先对电路的各功能模块进行仿真设计，并对其实现的功能进行调试与仿真，所有的子系统都能够正常运行时，把所有功能模块整合在一起，进行仿真和调试，最终完成整体电路的仿真设计。

　　值得注意的是，在数字钟电路设计过程中，一定要注意检测触发器电路时钟的触发模式，确定是上升沿触发还是下降沿触发，避免在设计过程中出现计数故障;在振荡器设计的过程中，为使振荡器产生精确、稳定的频率，要选择精度较高的电阻器和电容器。

　　4 结束语

　　文中设计和仿真的数字钟电路虽然只是基于实验目的，但是如果需要走时精准的数字钟完全可以通过改进时基信号来得到。具体方法为：用晶体振荡器(CrystalOscillators)产生更加准确的时基信号，其它分频电路、计时电路、译码显示电路等只要保持不变，即可实现。