基于Multisim的計時器設(shè)計與仿真

　　電子設(shè)計與仿真是電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容，是將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文中針對數(shù)字電路綜合知識的實驗要求，設(shè)計了籃球賽24 s計時器，并利用Multisim軟件進(jìn)行了仿真。

　　1設(shè)計方案與電路組成

　　籃球賽24秒計時器是數(shù)字電路的簡單應(yīng)用，在設(shè)計過程中，采用模塊化的設(shè)計思路，將該電路劃分為：計時電路、控制電路、顯示電路及報警電路四部分。

　　設(shè)計方案框圖如圖1所示。計時電路和控制電路是設(shè)計方案中的主要模塊，其中計時電路由秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器構(gòu)成。計數(shù)器完成24 s計時功能，控制電路主要完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)等功能。

　　圖1 24秒計時器設(shè)計框圖

　　在設(shè)計中，結(jié)合實際需求，計數(shù)器選取74LS192集成芯片，74LS192是十進(jìn)制可編程同步加法計數(shù)器，它采用8421碼十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加減計數(shù)功能。利用反饋端和置數(shù)端實現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換;秒脈沖發(fā)生器由555集成電路或由，TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。顯示電路由74LS48譯碼器和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在試驗中可用發(fā)光二極管和蜂鳴器代替。

　　2單元電路設(shè)計

　　2.1信號發(fā)生電路

　　秒脈沖的產(chǎn)生是由555定時器所組成的多諧振蕩電路完成。電路圖如圖2所示。當(dāng)開關(guān)斷開時，555定時器產(chǎn)生周期為1秒的脈沖;當(dāng)開關(guān)閉合時，電路無信號輸出，故74LS192計數(shù)器中無脈沖輸入，74LS192計數(shù)器維持在保持狀態(tài)，即實現(xiàn)暫停功能。

　　圖2信號發(fā)生電路

　　2.2計數(shù)電路

　　用兩片74LS192計數(shù)器分別作為個位(低位)和十位(高位)的倒計時計數(shù)器，本設(shè)計只需要從“24”計數(shù)到“00”止，因為預(yù)置數(shù)不為“00”，故選用置數(shù)端(LOAD)來進(jìn)行預(yù)置數(shù)。時鐘脈沖分別通過兩個與門輸入到74LS192計數(shù)器個位(低位)的DOWN端，當(dāng)停止控制電路傳來停止信號時，將中斷時鐘脈沖，從而實現(xiàn)電路的停止功能。其中，低位的借位輸出信號用作高位的時鐘脈沖。

　　兩片741S192計數(shù)器具體接法：

　　Vcc、UP接+5V電源，GND接地;

　　時鐘脈沖自與門輸出后，連接到低位的DOWN，然后從低位BO‘接到高位的DOWN;

　　輸入端低位C、高位B接電源，其他引腳和CLR接地;LOAD接開關(guān)C的活動端，C的另外兩引腳分別接G的活動端和地。G的另外兩個引腳分別接到電源和地。電路如圖3所示。

　　圖3計數(shù)電路

　　2.3停止控制電路

　　計數(shù)器倒數(shù)到“0”時，需要將電路強(qiáng)制轉(zhuǎn)換到“24”并暫停?，F(xiàn)選取計數(shù)器到零的狀態(tài)24秒計時到“00”，從各引腳接到二與非門，當(dāng)計數(shù)器從“00”狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“99”時，用與非門把該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成低電平(其余時間為高電平)控制LD，使電路轉(zhuǎn)換到“24”。由于數(shù)字“99”顯示時間很短，因此在實現(xiàn)從“00”到“24”的轉(zhuǎn)換過程中看不到“99”狀態(tài)。觸發(fā)器的輸出端輸出低電平，使74LS192處于保持狀態(tài)。這樣就實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換并停止的控制電路。電路如圖4所示。

　　圖4停止控制電路