多功能数字钟的设计

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1、Protel应用课程设计任务书学生_专业_指导 黄铮 工作单位：信息工程学院题 目：多功能数字钟的设计主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练,提高学生的基础理论知识、基本动手能力,提高人才培养的基本素质.一、 训练内容和要求 1、 绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch自选.可以涉与模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电子电路系统.2、绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb.对电路原理图进行仿真,给出仿真结果如波形*.sdf、数据并说明是否达到设计意图.3、基本动手能力和知识应用能力强化训练1学习PROTEL软件；2绘制电路的原理图和PC

2、B版图,要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范；4、查阅至少5篇参考文献,按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写基础强化训练报告书,全文用A4纸打印.二、 初始条件模电数电基本知识；计算机；MULTISIM软件；PROTEL软件时间安排：6.13： 理论设计6.146.17：安装调试仿真6.186.19： 撰写报告6.20： 答辩指导教师签名： 年 月 日系主任或责任教师签名： 年 月 日目 录摘要1Abstract21 设计要求32.1脉冲产生电路3振荡器的设计3分频器的设计52.2记时电路6分秒记时部分设计7时记时部分设计8显示电路8校准电路9总体设计电路10仿真验证113 Protel

3、的运用123.1创建项目123.2摆放元件143.3绘制原理图153.4更改元件属性163.5电气规则检查163.6生成网络表184 PCB印刷电路板制作204.1创建PCB文件204.2制作PCB20制作边框20加载网络表20摆放元件21自动布线215小结与体会236 参考文献24 / 摘要Protel 99SE是当今最流行的电子电路计算机辅助设计软件之一,Protel 99SE 由两大部分组成：电路原理图设计和多层印刷电路板设计.其中电路原理图设计由两部分组 成：电路图编辑器和元件库编辑器.这一部分的主要功能是：绘制、修改和编辑 电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零

4、件库的各种 报表.而第二部分印刷电路板设计包括印刷电路板编辑器简称 PCB 编辑器、零件封装编辑器简称 PCBLib 编辑器和电路板组件管理器.本系统的主要功 能是：绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件.还有 自动布线包含一个基于形状的无栅格自动布线器,用于印刷电路板的自动布线, 以实我们此次实训就是利用它进行电路原理图的绘制与封装, 印制电路板的设计等.本次课程设计实现了数字时钟的仿真,使其准确计时,以数字形式显示时,分,秒的时间,并具有校验功能.同时,还成功实现了其PCB制图.关键词：Protel 99SE PCB 数字时钟AbstractPROTEL99 SE is

5、 the most popular electronic circuit puter aided design software, one of the two most Protel 99 SE of the circuit principle diagram design and multi-layer printed circuit board design. One of the circuit principle diagram design by two group into: a circuit diagram editor and database editor. This p

6、art of the main function is to: draft, modify and editor of the circuit principle diagram; Updated and modify diagram parts library; To view and edit the circuit diagram and parts library various reports. And the second part of printed circuit board design including printed circuit board editor , pa

7、rts encapsulation editor and circuit board ponent manager. The systems main function can be: draft, modify and edit PCB; Updated and modify parts packaging; Management circuit board ponents. And to be automatic wiring contains a based on the shape of the grid is no automatic wiring, used in printed

8、circuit board of automatic wiring, with real we the training is to use it for the circuit principle chart drawing and assembly, printed circuit board design, etc.Keywords: PROTEI 99 SE PCB digital clock多功能数字钟的设计1设计要求 本次设计要求：1准确计时,以数字形式显示时,分,秒的时间. 2小时电路二十四翻一,分电路和秒电路六十翻一. 3校正时间. 2 方案设计与实现2.1时间脉冲产生电路2.

9、1.1 振荡器的设计振荡器是数字钟的核心.振荡器的稳定度与频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度.选择由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源.图NE555与RC组成的多谐振荡器参数确定： 555定时器的脉冲时间是由于RC充放电确定的.根据三要素公式： 公式一 充电过程的方程式： 充电时间为： 放电过程的方程式：公式二 放电时间为： 总时间为： 频率为：首先确定C1=0.1uf,R2=5.1K,需要输出频率f=1KHZ,将充放电时间算出,确定电阻R1.通过确定R1=4.1K.仿真验证：图2.1.2NE555仿真结果2.1.2分频器的设计分频器的工作目的主要有两个：第一,产

10、生标准的秒脉冲.第二,是提供电路工作所需要的信号,比如校时电路中用到的10HZ,就是为了校时方便而设计.选择计数器作为分频器,计数器有很多元件可以选择,但是要合理充分的利用,选择3片中规模集成计数器74LS90可以完成上诉功能,74LS90是二五十进制计数器.因为555定时器产生1KHZ的信号,第一片的Q3输出100HZ,第二片的Q3输出10HZ,第三片输出1HZ.经过3次1/10分频后正好是1HZ,为标准的秒输入脉冲. 电路如图：图 分频电路2.2 时分秒计数器的设计 分、秒计数部分设计分和秒一样,都采用60进制计数,本设计选用74LS90作为计数器.设计电路图如下图.当分秒计数部分的个位接

11、受秒计数部分的信号秒计数接受的信号为振荡器经分频后输出的1HZ的标准脉冲,计数满60后向时计数部分的十位给出一个进位信号.分秒十位计数部分接受个位的进位信号并进行计数,计满6就想前一级给出进位信号.当十位和个位计满60个数后计数器清零.计数规律是从005900.图 分、秒计数部分电路设计 时计数部分设计时间计数设计为24进制计数,有多种计数器可供选择,本设计仍选74LS90作为计数器.设计电路图下图.当时计数部分的个位接受分计数部分的信号,计数满10后向时计数部分的十位给出一个进位信号.时十位计数部分接受个位的进位信号并进行计数,当十位和个位计满24个数后计数器清零.计数规律是从002300.

12、图 时计数部分电路2.3显示电路的设计显示部分有数码管和BCD数码管译码器74LS48组成.根据74LS48的特性设计如下图所示电路.Q0-Q3接受计数器输出的数据,按照数码管显示规律译码出可直接输入数码管的数据,将时间实时显示出来.图2.3 数码管显示电路2.4校时电路的设计 当数字钟接通电源或者计时出现错误时,需要校正时间,校时是数字钟应具备的基本功能.一般的电子手表都具有时、分、秒等校时功能.为了电路简单,我们只对时和分进行校时.校时电路要求在小时校正时不影响分和秒的正常计数,在分校时时不影响秒和小时的计数.时校时电路和分校时电路都是一致的,校时脉冲信号为10HZ脉冲,这样速度正好适中,

13、适合校时.图 校时电路 但是,由与非门构成的组合逻辑电路,在开关S闭合和打开的时候容易发生抖动,从而使校时出现错误,对于这中情况要采取去抖的措施,接上电容就可以,但是为了让去抖更有效,加上了由与非门组成的RS触发器.由此可以保证电路不会有抖动现象.改进图如下图：图改进的校时电路2.5 总体设计电路图图总体电路图2.6仿真验证1、计时中的电路,即将清零.图计时中的电路2.开关断开,电路以10HZ的频率进行校准图 校准中的电路3 Protel的运用3.1创建项目点击File创建一个新的项目,在Design Storage Type选项中选择默认值,在Database file name后添加项目的

14、名称MyDsign.ddb并保存,进入画面如图所示：图创建项目窗口图再点击File菜单下的new,出现画面如图所示：图创建项目选择图再选择Schematic Document来创建一个电原理图设计文件Sheet1.sch,双击进入原理图设计主页面.3.2摆放元件移动元件：用鼠标左键点中元件,并按住不放,然后移动元件；旋转元件：就是改变元件的放置方向.用鼠标左键点中元件后,按住不放,此时可用以下功能键,就可以实现元件的旋转：；Space键：让元件作90的旋转；X键：元件左右对调；Y键：元件上下对换3.3绘制原理图绘制原理图如下：图3.3 计数时钟电原理图3.4更改元件属性用鼠标双击任何一个元件都会弹出此元件的属性对话框.更改元件属性要注意元器件的封装号与Footprint；设置元件的序号；设置元件的有效数值.在这里电阻的Footprint中填入AXIAL0.4电容的Footprint为RAD0.1集成芯片的Footprint为DIP16七段数码管的Footprint为SIP7与非门的Footprint为DIP4滑动变阻器的Footprint为VR13.5电气规则检查电气规则检查主要是检查电路图