多功能数字电子钟PCB板设计

实验课程名称 电子课程设计 实验项目名称 多功能数字电子钟的设计 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 绪论20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点， ，因此在许多电子设备中被广泛使用。电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。多功能数字钟采用数字电路实现对“时” 、 “分” 、 “秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。电路装置十分小巧,安装使用也方便。同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费者的喜爱。第 1 章、数字钟的基本原理数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成，其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。本电路主要由整荡器和分频器产生 1s 的脉冲信号，用秒脉冲驱动“秒”计数器，在“秒”计数器满 60 之后就产生进位信号，驱动“分”计数器计数。“分” 、 “秒”计数器分别为 24 进制和 60 进制的计数器，实际的“分” 、 “秒”计数器作为理想的“时” 、 “分”来进行实验，便于实现不同进制的计数器构造，同时也在有效的时间内看到进位效果。计数器使用 74ls90 来构造。最后进行译码和显示，在数码管上即可得到数字时钟的数值显示。其系统组成原理的框图如下：振 荡 器 分 频 器 校 时 电 路 校 时 电 路 分 频 器 与 非 门 24 进 制 计 数 器 与 非 门 60 进 制 计 数 器 60 进 制 计 数 器 与 非门 与 非门 译 码 驱 动 译 码 驱 动 译 码 驱 动 显 示 器 显 示 器 显 示 器 时 分 第二章、Proteus 概述Proteus 软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。 Proteus 是一个基于 Pro-SPICE 混合模型仿真器的、完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台。它包含 ISIS 和 ARES 应用软件。ISIS-智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台，ARES-高级 PCB 布线编辑软件。在 Proteus中，从原理图设计、单片机编程、 系统仿真到 PCB 设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。Proteus 的特点： （1） 、实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232 动态仿真、I2C调试器、SPI 调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2） 、支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000 系列、8041 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、 PIC17 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。（3） 、提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2 等软件。（4） 、具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE 分析与一身的仿真软件，功能极其强大。第三章、原理图设计一、Proteus ISIS 软件操作的简单介绍（1） 、打开 Proteus ISIS 软件打开 Proteus ISIS 软件，如图 1 所示。图 1 Proteus ISIS 的界面（2） 、文件的新建和保存在 Proteus ISIS 窗口中，选择【文件】【新建设计】菜单项，弹出如图 2 所示的对话框。图 2 建立新的设计文件选择合适的模板（通常选择 DEFAULT 模板） ，单击“OK”按钮，即完成新设计文件的创建。选择【文件】【保存设计】菜单项。将弹出如图 3 所示的对话框。图 3 保存 Proteus ISIS 设计文件在“保存在”下拉列表框中选择目标存放路径，并在“文件名”框中输入设计的文档名称。同时，保存文件的默认类型为“Design Files” ，即文档自动加扩展名“.DSN” ，单击“保存”按钮即可。（3） 、打开和保存设计文件选择【文件】【打开设计】菜单项，将弹出如图 4 所示对话框。图 4 打开 Proteus ISIS 设计软件在“查找范围”下拉列表框中选择目标查找路径，单击列表框中对应的设计选项，然后单击“打开”按钮，即可打开相应的设计文件。保存打开的设计文件的方式与上述一致。选择【文件】【保存设计】菜单项，在打开的保存对话框中单击“保存”按钮，即可保存文件。注意，在出现的保存对话框中，可以更改设计文件的名称及路径，也可使用默认的名称及路径来保存文件。（4） 、设置路径选择【系统】【设置路径】菜单项，即可打开路径设置对话框，如图 5 所示。图 5 路径设置对话框（5） 、设置键盘快捷方式选择【系统】【设置快捷键】菜单项，即可打开键盘快捷方式设置对话框，如图 6 所示。图 6 键盘快捷方式设置对话框2、电路原理图设计（1） 、放置元器件选择【库】【拾取元件】菜单项，出现如图 7 所示的对话框，在其中添加元器件。图 7 元件拾取对话框（2） 、绘制原理图Proteus ISIS 具有智能化的特点，在想要画线的时候能进行自动检测。在两个元器件间进行连线的步骤如下：A.单击第一个对象连接点。B.如果想让 Proteus ISIS 自动定出走线路径，只需单击另一个连接点；如果想自己决定走线路径，只需在希望的拐点上单击。在此过程的任一阶段，都可以按“Esc”键放弃画线。按照上述步骤，连接后的原理图如图 8 所示。图 8 连接后的原理图（3） 、原理图的仿真对该原理图进行仿真，其仿真结果如图 9 所示。图 9 原理图仿真结果图（4） 、