Multisim 数字电路仿真实验(计数器)

1.实验目的

用 Multisim 的仿真软件对数字电路进行仿真研究。 2.实验内容

实验 19.1 交通灯报警电路仿真

交通灯故障报警电路工作要求如下：红、黄、绿三种颜色的指示灯在下列情况下属正常工作，即单独的红灯指示、黄灯指示、绿灯指示及黄、绿灯同时指示，而其他情况下均属于故障状态。出故障时报警灯亮。

设字母R、Y、G 分别表示红、黄、绿三个交通灯，高电平表示灯亮，低电平表示灯灭。字母Z 表示报警灯，高电平表示报警。则真值表如表19.1 所示。

逻辑表达式为：Z = R Y G + RG + RY

若用与非门实现，则表达式可化为：Z = R Y G ⋅ RG ⋅ RY Multisim 仿真设计图如图19.1 所示：

图 19.1 的电路图中分别用开关A、B、C 模拟控制红、黄、绿灯的亮暗，开关接向高电平时表示灯亮，接向低电平时表示灯灭。用发光二极管LED1 的亮暗模拟报警灯的亮暗。另外用了一个5V直流电源、一个7400 四2 输入与非门、一个7404 六反相器、一个7420 双4 输入与非门、一个500欧姆电阻。

图 19.1 交通灯报警电路原理图

在仿真实验中可以看出，当开关A、B、C 中只有一个拨向高电平，以及B、C 同时拨向高电平而A 拨向低电平时报警灯不亮，其余情况下报警灯均亮。

实验 19.2 数字频率计电路仿真

数字频率计电路的工作要求如下：能测出某一未知数字信号的频率，并用数码管显示测量结果。如果用2 位数码管，则测量的最大频率是99Hz。

数字频率计电路Multisim 仿真设计图如图19.2 所示。其电路结构是：

用二片74LS90（U1 和U2）组成BCD 码100 进制计数器，二个数码管U3 和U4 分别显示十位数和个位数。四D 触发器74LS175（U5）与三输入与非门7410（U6B）组成可自启动的环形计数

器，产生闸门控制信号和计数器清0 信号。信号发生器XFG1 产生频率为1Hz、占空比为50%的连续脉冲信号，信号发生器XFG2 产生频率为1-99Hz（人为设置）、占空比为50%的连续脉冲信号作为被测脉冲。三输入与非门7410（U6A）为控制闸门。

运行后该频率计进行如下自动循环测量： 计数 1 秒→显示3 秒→清零1 秒→…… 改变被测脉冲频率，重新运行。

图19.2 数字频率计电路

实验19.3 电子表电路仿真

电子表电路的框图如图19.3 所示，其工作要求如下：时钟输入为秒脉冲。秒计数器为60 进制，BCD 码输出。秒计数器的进位脉冲送给分计数器，分计数器也是60 进制，BCD 码输出。分计数器的进位脉冲送给小时计数器，小时计数器是24 进制，BCD 码输出。各计数器的输出送显示译码器，显示译码器的输出送七段数码管。设一个开关，开关合向高电平（＋5V 电源），计时开始；开关合向地，各计数器清除。

电子表电路Multisim 仿真设计图如图19.4 所示。其电路结构是：计数器芯片采用74290N,其中U1、U2 组成秒计数器，U3、U4组成分计数器，U5、U6组成小时计数器。显示译码器采用7448N。开关J1控制计数和清除。其他门电路实现进位或清除逻辑功能。

图19.3 秒脉冲

图 19.4

3.选做实验

（1）修改图19.4 电路，实现时、分、秒的对表逻辑。

（2）修改图19.4 电路，用同步计数器74160 或74162 计数器芯片代替异步计数器74290。 （3）实现电子跑表的设计：精度0.01 秒，最大计时59 分59.99 秒。 （4）自拟一个电路进行仿真实验。