数字钟实验电路的设计与仿真

摘要：基于Multisim 10软件对数字钟电路进行设计和仿真。采用555定时器产生秒时钟信号，用时钟信号驱动计数电路进行计数，将计数结果进行译码，最终在LED数码管上以数字的形式显示时、分、秒时间。
关键词：数字钟；555定时器；计数器；LED数码管

在电子技术实验教学中，构建学生的电路设计理念，提高学生的电路设计能力，是教学的根本目的和核心内容。数字钟电路的设计和仿真，涉及模拟电子技术、数字电子技术等多方面知识，能够体现实验者的理论功底和设计水平，是电子设计和仿真教学的典型案例。文中采用了555定时器电路、计数电路、译码电路、显示电路和时钟校正电路，来实现该电路。

1 系统设计方案
数字钟由振荡器、分频器、计时电路、译码显示电路等组成。振荡器是数字钟的核心，提供一定频率的方波信号；分频器的作用是进行频率变换，产生频率为1 Hz的秒信号，作为是整个系统的时基信号；计时电路是将时基信号进行计数；译码显示电路的作用是显示时、分、秒时间；校正电路用来对时、分进行校对调整。其总体结构图．如图1所示。

2 子系统的实现
2．1 振荡器
本系统的振荡器采用由555定时器与RC组成的多谐振荡器来实现，如图2所示即为产生1 kHz时钟信号的电路图。此多谐振荡器虽然产生的脉冲误差较大，但设计方案快捷、易于实现、受电源电压和温度变化的影响很小。

2．2 分频器
由于振荡器产生的频率高，要得到标准的秒信号，就需要对所得到的信号进行分频。在此电路中，分频器的功能主要有两个：1)产生标准脉冲信号；2)提供电路工作需要的信号，比如扩展电路需要的信号。通常实现分频器的电路是计数器电路，选择74LS160十进制计数器来完成上述功能。如图3所示，555定时器产生1 kHz的信号，经过3次1／10分频后得到1 Hz的脉冲信号，为秒个位提供标准秒脉冲信号。