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Multisim仿真数字钟设计与实验报告,PCB图及原理图

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jennylulu_ 发表于 2018-9-18 10:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
这是本科期间课程中的一个比较大且必须完成的任务,即数字钟的设计与PCB原理图的绘制,希望能帮助到大家。
课    程:    数字电路与逻辑设计   
专业班级:     通信工程143班         

多功能数字钟设计实验

一、实验任务

设计一多功能数字钟并进行仿真以及PCB制版。

二、实验要求

   1、仿真:要有7段译码电路

   2、要有原理图

   3、PCB制版要求:底层单层布线,尺寸为150mm*100mm、线宽和间隔大于或等于0.4mm,焊盘D≥108mm

三、实验内容

数字钟设计方案基本框图如下:


1、时的设计:

时的计数以24小时为周期,按通常的习惯,24小时计数器的计数序列为00,01,…,22,23,00,…,即当计数到23小时59分59秒时,再来一个秒脉冲,计数器就进到00时00分00秒。这样,可利用反馈置数或反馈清零法进行二十四进制计数。

2、分、秒的设计:

分和秒计数器都是模M=60的计数器。计数规律为00,01,…,58,59,00,…。它们的个位都是十进制,而十位则是六进制。

3、译码显示

将计数器输出的4位二进制代码,译码显示出相应的十进制数状态,可利用译码显示器和数码管实现。

4、校时电路:

校时可用1s脉冲快速校正,也可手动产生单次脉冲慢校正至时或者分计数器。可设置变量来控制实现校正或正常计数。

四、Multisim仿真与分析


1、设计方案与模块框图

  • 各子模块电路设计及原理说明
  • 振荡器

    石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它还具有压电效应,在晶体某一方向加一电场,则在与此垂直的方向产生机械振动,有了机械振动,就会在相应的垂直面上产生电场,从而机械振动和电场互为因果,这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时,才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。

一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高,但耗电量将增大。如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。如下图所示。

  


(2)分频器

由于振荡器产生的频率很高,要得到秒脉冲,需要分屏电路。本实验由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器,产生1KHz的脉冲信号。故采用3片中规模集成电路计数器74LS160来实现,得到需要的秒脉冲信号。

    

秒脉冲功能的实现:

(3)计数器     

    秒脉冲信号经过6级计数器,分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制,小时为十二进制。

①六十进制计数

    由分频器来的秒脉冲信号,首先送到“秒”计数器进行累加计数,秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加,并达到60秒时产生一个进位信号,所以,选用两片74LS161组成六十进制计数器,采用反馈归零的方法来实现六十进制计数。其中,“秒”十位是六进制,“秒”个位是十进制。如下图所示。



②二十四进制计数

“24翻1”小时计数器是按照“00——02——03——....——23——00——01——02——....”规律计数的,这与日常生活中的计时规律相同。计数器的状态要发生两次跳跃:一是计数器计到9,即个位计数器的状态为Q03Q02Q01Q00=1001,在下一脉冲作用下计数器进入暂态1010,利用暂态的两个1即Q03Q01使个位清零,同时向十位计数器进位使Q10=1;二是计数器计到23后,在第24个脉冲作用下个位计数器的状态应为Q03Q02Q01Q00=0000,十位计数器的Q10=0。   

(4)译码器 、显示器   

译码是指把给定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同,译码电路也不同。

本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字.

由于MULTSIM有四脚的显示器所以就没用译码器,在用DXP做PCB时使用了译码器。


(5) 校时电路

当数字钟走时出现误差时,需要校正时间。校时电路实现对“时”“分”“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现“时”“分”的校对。

对校时的要求是,在小时校正时不影响分和秒的正常计数;在分校正时不影响秒和小时的正常计数。

校时开关



四、Protel制版

1、整体原理图

.


2、PCB



3、PCB版打印图


、实验总结


通过这次数字钟的设计仿真实验,我对数逻里所学的知识,有了一个更加深入的了解,将学过的理论知识真正应用到实践中去,同时让我明白在学习理论知识的时候,我们应该更注重实践,通过所学的知识,设计一些对我们的日常生活很有用的东西。通过这次实验设计仿真PCB版制作,还让我们学会了查找资料的方法,提高了我们处理分析电路,设计电路的能力。

作为工科类的学生,以后工作了难免要碰到许许多多的问题,要坚持下去,才能看到胜利的曙光。

我认为,在这学期的实验中,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是,在实验课上,我们学会了PROTEL如何制版以及各种其它有关于数字电路的知识。而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在实验结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。

回顾起此数字电路仿真设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上没有学到过的知识。也遇到了很多问题解决了很多问题,从不会用这两个软件到现在可以熟练的进行仿真并尝试绘制PCB版。通过这次实验使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。


Altium Designer画的原理图和PCB图如下:(51hei附件中可下载工程文件)

0.jpg


0.png

仿真工程pcb与完整的Word格式文档51黑下载地址:

数字钟.zip (1.17 MB, 下载次数: 46)

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shyhu123 发表于 2019-1-3 21:07 | 显示全部楼层
太需要了
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小吴毛 发表于 2019-1-3 21:44 | 显示全部楼层
十分有帮助
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a598089072 发表于 2019-1-9 19:45 | 显示全部楼层
长在学习
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mirrorok 发表于 2019-1-23 11:41 | 显示全部楼层
好资料 希望可以学习 谢谢楼主的分享
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