多功能數(shù)字電子鐘PCB板設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)課程名稱 電子課程設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 緒論20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小、功能多、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)， ，因此在許多電子設(shè)備中被廣泛使用。電子鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫挠?jì)時(shí)工具，而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、走時(shí)準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)而在生活中被廣泛應(yīng)用，因此本次設(shè)計(jì)就用數(shù)字集成電路和一些簡(jiǎn)單的邏輯門電路來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式電子鐘，使其完成時(shí)間及星期的顯示功能。多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)” 、 “分” 、 “秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。具有時(shí)間顯示、走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、精度、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。電路裝置十分小巧,安裝使用也方便。同時(shí)在日期中，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。第 1 章、數(shù)字鐘的基本原理數(shù)字鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成，其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。本電路主要由整蕩器和分頻器產(chǎn)生 1s 的脈沖信號(hào)，用秒脈沖驅(qū)動(dòng)“秒”計(jì)數(shù)器，在“秒”計(jì)數(shù)器滿 60 之后就產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)，驅(qū)動(dòng)“分”計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)?！胺帧?、 “秒”計(jì)數(shù)器分別為 24 進(jìn)制和 60 進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，實(shí)際的“分” 、 “秒”計(jì)數(shù)器作為理想的“時(shí)” 、 “分”來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便于實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)造，同時(shí)也在有效的時(shí)間內(nèi)看到進(jìn)位效果。計(jì)數(shù)器使用 74ls90 來(lái)構(gòu)造。最后進(jìn)行譯碼和顯示，在數(shù)碼管上即可得到數(shù)字時(shí)鐘的數(shù)值顯示。其系統(tǒng)組成原理的框圖如下：振 蕩 器 分 頻 器 校 時(shí) 電 路 校 時(shí) 電 路 分 頻 器 與 非 門 24 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 與 非 門 60 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 60 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 與 非門 與 非門 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 顯 示 器 顯 示 器 顯 示 器 時(shí) 分 第二章、Proteus 概述Proteus 軟件的功能強(qiáng)大，它集電路設(shè)計(jì)、制版及仿真等多種功能于一身，不僅能夠?qū)﹄姽?、電子技術(shù)學(xué)科涉及的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，還能夠?qū)ξ⑻幚砥鬟M(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，并且功能齊全，界面多彩，是近年來(lái)備受電子設(shè)計(jì)愛(ài)好者青睞的一款新型電子線路設(shè)計(jì)與仿真軟件。 Proteus 是一個(gè)基于 Pro-SPICE 混合模型仿真器的、完整的嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。它包含 ISIS 和 ARES 應(yīng)用軟件。ISIS-智能原理圖輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的基本平臺(tái)，ARES-高級(jí) PCB 布線編輯軟件。在 Proteus中，從原理圖設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、 系統(tǒng)仿真到 PCB 設(shè)計(jì)一氣呵成，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。Proteus 的特點(diǎn)： （1） 、實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。（2） 、支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000 系列、8041 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、 PIC17 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。（3） 、提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2 等軟件。（4） 、具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE 分析與一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。第三章、原理圖設(shè)計(jì)一、Proteus ISIS 軟件操作的簡(jiǎn)單介紹（1） 、打開(kāi) Proteus ISIS 軟件打開(kāi) Proteus ISIS 軟件，如圖 1 所示。圖 1 Proteus ISIS 的界面（2） 、文件的新建和保存在 Proteus ISIS 窗口中，選擇【文件】【新建設(shè)計(jì)】菜單項(xiàng)，彈出如圖 2 所示的對(duì)話框。圖 2 建立新的設(shè)計(jì)文件選擇合適的模板（通常選擇 DEFAULT 模板） ，單擊“OK”按鈕，即完成新設(shè)計(jì)文件的創(chuàng)建。選擇【文件】【保存設(shè)計(jì)】菜單項(xiàng)。將彈出如圖 3 所示的對(duì)話框。圖 3 保存 Proteus ISIS 設(shè)計(jì)文件在“保存在”下拉列表框中選擇目標(biāo)存放路徑，并在“文件名”框中輸入設(shè)計(jì)的文檔名稱。同時(shí)，保存文件的默認(rèn)類型為“Design Files” ，即文檔自動(dòng)加擴(kuò)展名“.DSN” ，單擊“保存”按鈕即可。（3） 、打開(kāi)和保存設(shè)計(jì)文件選擇【文件】【打開(kāi)設(shè)計(jì)】菜單項(xiàng)，將彈出如圖 4 所示對(duì)話框。圖 4 打開(kāi) Proteus ISIS 設(shè)計(jì)軟件在“查找范圍”下拉列表框中選擇目標(biāo)查找路徑，單擊列表框中對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，然后單擊“打開(kāi)”按鈕，即可打開(kāi)相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件。保存打開(kāi)的設(shè)計(jì)文件的方式與上述一致。選擇【文件】【保存設(shè)計(jì)】菜單項(xiàng)，在打開(kāi)的保存對(duì)話框中單擊“保存”按鈕，即可保存文件。注意，在出現(xiàn)的保存對(duì)話框中，可以更改設(shè)計(jì)文件的名稱及路徑，也可使用默認(rèn)的名稱及路徑來(lái)保存文件。（4） 、設(shè)置路徑選擇【系統(tǒng)】【設(shè)置路徑】菜單項(xiàng)，即可打開(kāi)路徑設(shè)置對(duì)話框，如圖 5 所示。圖 5 路徑設(shè)置對(duì)話框（5） 、設(shè)置鍵盤快捷方式選擇【系統(tǒng)】【設(shè)置快捷鍵】菜單項(xiàng)，即可打開(kāi)鍵盤快捷方式設(shè)置對(duì)話框，如圖 6 所示。圖 6 鍵盤快捷方式設(shè)置對(duì)話框2、電路原理圖設(shè)計(jì)（1） 、放置元器件選擇【庫(kù)】【拾取元件】菜單項(xiàng)，出現(xiàn)如圖 7 所示的對(duì)話框，在其中添加元器件。圖 7 元件拾取對(duì)話框（2） 、繪制原理圖Proteus ISIS 具有智能化的特點(diǎn)，在想要畫線的時(shí)候能進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。在兩個(gè)元器件間進(jìn)行連線的步驟如下：A.單擊第一個(gè)對(duì)象連接點(diǎn)。B.如果想讓 Proteus ISIS 自動(dòng)定出走線路徑，只需單擊另一個(gè)連接點(diǎn)；如果想自己決定走線路徑，只需在希望的拐點(diǎn)上單擊。在此過(guò)程的任一階段，都可以按“Esc”鍵放棄畫線。按照上述步驟，連接后的原理圖如圖 8 所示。圖 8 連接后的原理圖（3） 、原理圖的仿真對(duì)該原理圖進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如圖 9 所示。圖 9 原理圖仿真結(jié)果圖（4） 、