多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

1、-?Protel應(yīng)用?課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：黃錚 工作單位：信息工程學(xué)院題 目：多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)主要目的就是對(duì)學(xué)生進(jìn)展根底課程、根本技能、根本動(dòng)手能力的強(qiáng)化訓(xùn)練，提高學(xué)生的根底理論知識(shí)、根本動(dòng)手能力，提高人才培養(yǎng)的根本素質(zhì)。一、 訓(xùn)練容和要求 1、 繪制具有一定規(guī)模、一定復(fù)雜程度的電路原理圖*.sch自選?？梢陨婕澳M、數(shù)字、高頻、單片機(jī)、或者一個(gè)具有完備功能的電子電路系統(tǒng)。2、繪制相應(yīng)電路原理圖的雙面印刷幅員*.pcb。對(duì)電路原理圖進(jìn)展仿真，給出仿真結(jié)果如波形*.sdf、數(shù)據(jù)并說(shuō)明是否到達(dá)設(shè)計(jì)意圖。3、根本動(dòng)手能力和知識(shí)應(yīng)用能力強(qiáng)化訓(xùn)練1)學(xué)習(xí)PROTEL軟件；2)繪制電

2、路的原理圖和PCB幅員，要求圖紙繪制清晰、布線合理、符合繪圖規(guī)；4、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)，按?理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)?要求撰寫(xiě)根底強(qiáng)化訓(xùn)練報(bào)告書(shū)，全文用A4紙打印。二、 初始條件模電數(shù)電根本知識(shí)；計(jì)算機(jī)；MULTISIM軟件；PROTEL軟件時(shí)間安排：6.13： 理論設(shè)計(jì)6.146.17：安裝調(diào)試仿真6.186.19： 撰寫(xiě)報(bào)告6.20： 辯論 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任或責(zé)任教師簽名： 年 月 日目 錄摘要1Abstract21 設(shè)計(jì)要求32.1脈沖產(chǎn)生電路3振蕩器的設(shè)計(jì)3分頻器的設(shè)計(jì)52.2記時(shí)電路6分秒記時(shí)局部設(shè)計(jì)7時(shí)記時(shí)局部設(shè)計(jì)8顯示電路8校準(zhǔn)電路9總體設(shè)計(jì)電路10仿真驗(yàn)證113

3、 Protel的運(yùn)用123.1創(chuàng)立工程123.2擺放元件143.3繪制原理圖153.4更改元件屬性163.5電氣規(guī)則檢查163.6生成網(wǎng)絡(luò)表184 PCB印刷電路板制作204.1創(chuàng)立PCB文件204.2制作PCB20制作邊框20加載網(wǎng)絡(luò)表20擺放元件21自動(dòng)布線215小結(jié)與體會(huì)236 參考文獻(xiàn)24. z-摘要Protel 99SE是當(dāng)今最流行的電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之一，Protel 99SE 由兩大局部組成：電路原理圖設(shè)計(jì)和多層印刷電路板設(shè)計(jì)。其中電路原理圖設(shè)計(jì)由兩局部組 成：電路圖編輯器和元件庫(kù)編輯器。這一局部的主要功能是：繪制、修改和編輯 電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編

4、輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種 報(bào)表。而第二局部印刷電路板設(shè)計(jì)包括印刷電路板編輯器簡(jiǎn)稱 PCB 編輯器、零件封裝編輯器簡(jiǎn)稱 PCBLib 編輯器和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功 能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。還有 自動(dòng)布線包含一個(gè)基于形狀的無(wú)柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線， 以實(shí)我們此次實(shí)訓(xùn)就是利用它進(jìn)展電路原理圖的繪制及封裝， 印制電路板的設(shè)計(jì)等。本次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字時(shí)鐘的仿真，使其準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)，分，秒的時(shí)間，并具有校驗(yàn)功能。同時(shí)，還成功實(shí)現(xiàn)了其PCB制圖。關(guān)鍵詞：Protel 99SE PCB 數(shù)字時(shí)鐘AbstractPROTEL

5、99 SE is 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

6、. This part 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 edi

7、tor (hereinafter referred to as the PCB editor), parts encapsulation editor (hereinafter referred to as PCBLib editor) and circuit board ponent manager. The system's main function can be: draft, modify and edit PCB; Updated and modify parts packaging; Management circuit board ponents. And to be

8、automatic wiring contains a based on the shape of the grid is no automatic wiring, used in printed 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 cloc

9、k. z-多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)要求： 1準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)，分，秒的時(shí)間。 2小時(shí)電路“二十四翻一，分電路和秒電路“六十翻一。 3校正時(shí)間。 2 方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 2.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準(zhǔn)確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度。選擇由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。圖NE555與RC組成的多諧振蕩器參數(shù)確定： 555定時(shí)器的脈沖時(shí)間是由于RC充放電確定的。根據(jù)三要素公式： 公式一 充電過(guò)程的方程式： 充電時(shí)間為： 放電過(guò)程的方程式：公式二 放電時(shí)間為： 總時(shí)間為： 頻率為：首先確定C1=0.

10、1uf，R2=5.1K，需要輸出頻率f=1KHZ，將充放電時(shí)間算出，確定電阻R1。通過(guò)確定R1=4.1K.仿真驗(yàn)證：圖NE555仿真結(jié)果分頻器的設(shè)計(jì)分頻器的工作目的主要有兩個(gè)：第一，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖。第二，是提供電路工作所需要的信號(hào)，比方校時(shí)電路中用到的10HZ，就是為了校時(shí)方便而設(shè)計(jì)。選擇計(jì)數(shù)器作為分頻器，計(jì)數(shù)器有很多元件可以選擇，但是要合理充分的利用，選擇3片中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90可以完成上訴功能，74LS90是二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。因?yàn)?55定時(shí)器產(chǎn)生1KHZ的信號(hào)，第一片的Q3輸出100HZ，第二片的Q3輸出10HZ，第三片輸出1HZ。經(jīng)過(guò)3次1/10分頻后正好是1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)的秒輸

11、入脈沖。 電路如圖：圖 分頻電路2.2 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 分、秒計(jì)數(shù)局部設(shè)計(jì)分和秒一樣，都采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)選用74LS90作為計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)電路圖如以下圖。當(dāng)分秒計(jì)數(shù)局部的個(gè)位承受秒計(jì)數(shù)局部的信號(hào)秒計(jì)數(shù)承受的信號(hào)為振蕩器經(jīng)分頻后輸出的1HZ的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，計(jì)數(shù)滿60后向時(shí)計(jì)數(shù)局部的十位給出一個(gè)進(jìn)位信號(hào)。分秒十位計(jì)數(shù)局部承受個(gè)位的進(jìn)位信號(hào)并進(jìn)展計(jì)數(shù)，計(jì)滿6就想前一級(jí)給出進(jìn)位信號(hào)。當(dāng)十位和個(gè)位計(jì)滿60個(gè)數(shù)后計(jì)數(shù)器清零。計(jì)數(shù)規(guī)律是從005900。圖 分、秒計(jì)數(shù)局部電路設(shè)計(jì) 時(shí)計(jì)數(shù)局部設(shè)計(jì)時(shí)間計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)為24進(jìn)制計(jì)數(shù)，有多種計(jì)數(shù)器可供選擇，本設(shè)計(jì)仍選74LS90作為計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)電路圖以下圖。當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)

12、局部的個(gè)位承受分計(jì)數(shù)局部的信號(hào)，計(jì)數(shù)滿10后向時(shí)計(jì)數(shù)局部的十位給出一個(gè)進(jìn)位信號(hào)。時(shí)十位計(jì)數(shù)局部承受個(gè)位的進(jìn)位信號(hào)并進(jìn)展計(jì)數(shù)，當(dāng)十位和個(gè)位計(jì)滿24個(gè)數(shù)后計(jì)數(shù)器清零。計(jì)數(shù)規(guī)律是從002300。圖 時(shí)計(jì)數(shù)局部電路2.3顯示電路的設(shè)計(jì) 顯示局部有數(shù)碼管和BCD數(shù)碼管譯碼器74LS48組成。根據(jù)74LS48的特性設(shè)計(jì)如以下圖所示電路。Q0-Q3承受計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)，按照數(shù)碼管顯示規(guī)律譯碼出可直接輸入數(shù)碼管的數(shù)據(jù)，將時(shí)間實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。圖2.3 數(shù)碼管顯示電路2.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，需要校正時(shí)間，校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具備的根本功能。一般的電子手表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為了電

13、路簡(jiǎn)單，我們只對(duì)時(shí)和分進(jìn)展校時(shí)。校時(shí)電路要求在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)，在分校時(shí)時(shí)不影響秒和小時(shí)的計(jì)數(shù)。時(shí)校時(shí)電路和分校時(shí)電路都是一致的，校時(shí)脈沖信號(hào)為10HZ脈沖，這樣速度正好適中，適合校時(shí)。圖 校時(shí)電路 但是，由與非門(mén)構(gòu)成的組合邏輯電路，在開(kāi)關(guān)S閉合和翻開(kāi)的時(shí)候容易發(fā)生抖動(dòng)，從而使校時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)于這中情況要采取去抖的措施，接上電容就可以，但是為了讓去抖更有效，加上了由與非門(mén)組成的RS觸發(fā)器。由此可以保證電路不會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象。改進(jìn)圖如以下圖：圖改進(jìn)的校時(shí)電路2.5 總體設(shè)計(jì)電路圖圖總體電路圖2.6仿真驗(yàn)證1、計(jì)時(shí)中的電路，即將清零。圖計(jì)時(shí)中的電路2.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電路以10HZ的頻率進(jìn)展

14、校準(zhǔn)圖 校準(zhǔn)中的電路3 Protel的運(yùn)用3.1創(chuàng)立工程點(diǎn)擊File創(chuàng)立一個(gè)新的工程，在Design Storage Type選項(xiàng)中選擇默認(rèn)值，在Database file name后添加工程的名稱“MyDsign.ddb并保存，進(jìn)入畫(huà)面如以下圖：圖創(chuàng)立工程窗口圖再點(diǎn)擊File菜單下的new，出現(xiàn)畫(huà)面如以下圖：圖創(chuàng)立工程選擇圖再選擇Schematic Document來(lái)創(chuàng)立一個(gè)電原理圖設(shè)計(jì)文件Sheet1.sch,雙擊進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)主頁(yè)面。3.2擺放元件移動(dòng)元件：用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)中元件，并按住不放，然后移動(dòng)元件；旋轉(zhuǎn)元件：就是改變?cè)姆胖梅较?。用鼠?biāo)左鍵點(diǎn)中元件后，按住不放，此時(shí)可用以下功能鍵，

15、就可以實(shí)現(xiàn)元件的旋轉(zhuǎn)：；Space鍵：讓元件作90°的旋轉(zhuǎn)；*鍵：元件左右對(duì)調(diào)；Y鍵：元件上下對(duì)換3.3繪制原理圖繪制原理圖如下：圖3.3 計(jì)數(shù)時(shí)鐘電原理圖3.4更改元件屬性用鼠標(biāo)雙擊任何一個(gè)元件都會(huì)彈出此元件的屬性對(duì)話框。更改元件屬性要注意元器件的封裝號(hào)及Footprint；設(shè)置元件的序號(hào)；設(shè)置元件的有效數(shù)值。在這里電阻的Footprint中填入A*IAL0.4電容的Footprint為RAD0.1集成芯片的Footprint為DIP16七段數(shù)碼管的Footprint為SIP7與非門(mén)的Footprint為DIP4滑動(dòng)變阻器的Footprint為VR13.5電氣規(guī)則檢查電氣規(guī)則檢查主

16、要是檢查電路圖中是否有電氣特性不一致的情況，電氣規(guī)則檢查依據(jù)問(wèn)題的嚴(yán)重性分別以錯(cuò)誤或警告信息來(lái)提示用戶。如以下圖：圖電氣檢查窗口圖如沒(méi)有錯(cuò)誤則出現(xiàn)畫(huà)面如以下圖：圖電氣檢查結(jié)果圖3.6生成網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表非常重要，它是PCB中自動(dòng)布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計(jì)軟件SCH與印刷電路板軟件PCB之間的接口。所以必須生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表。選取設(shè)計(jì)菜單下的creat netlist選項(xiàng)則彈出對(duì)話框如以下圖：圖生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表窗口圖生成結(jié)果如以下圖：圖生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表結(jié)果圖4PCB印刷電路板制作4.1創(chuàng)立PCB文件在設(shè)計(jì)管理版面中點(diǎn)擊“MyDisign.ddb然后點(diǎn)擊file菜單下新建項(xiàng)，在彈出對(duì)話框中選擇PCB Document。4

17、.2制作PCB制作邊框在設(shè)計(jì)工作區(qū)的板層標(biāo)簽選擇KeepOut layer，然后畫(huà)邊框，如圖4-2所示：圖 制作邊框選擇圖加載網(wǎng)絡(luò)表選擇設(shè)計(jì)-加載網(wǎng)絡(luò)表在彈出對(duì)話框中按Browse按鈕，選擇sheet1.NET文件，如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則反悔原理圖修改直到?jīng)]有錯(cuò)誤，如以下圖：圖 加載網(wǎng)絡(luò)表窗口圖擺放元件先要把重疊的元件拖開(kāi)，再根據(jù)電路的功能及元件大小進(jìn)展排布并放在先前畫(huà)好的框格中。自動(dòng)布線Protel PCB集成了一個(gè)功能強(qiáng)大的自動(dòng)布線程序，能自動(dòng)設(shè)計(jì)出最正確的自動(dòng)布線策略，選中Auto Route All選項(xiàng)，再在彈出的對(duì)話框中選擇Route all. 布線結(jié)果如下：圖 布線效果圖5小結(jié)與體會(huì)在這次課

18、程設(shè)計(jì)中，我完整設(shè)計(jì)出了所需要的電路，經(jīng)過(guò)畫(huà)圖我對(duì)protel更加的了解。本來(lái)對(duì)protel不甚了解的我，在查閱資料和同學(xué)幫助下，對(duì)protel有了較深的理解。至此已經(jīng)接近尾聲，一周的時(shí)間雖然很短暫，但在這一個(gè)星期的根底強(qiáng)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)過(guò)程中收獲頗豐。設(shè)計(jì)的核心容就是運(yùn)用所學(xué)的?模擬電子技術(shù)根底?和?數(shù)字電子技術(shù)根底?以及protrel軟件和相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)抗干擾定時(shí)器。因?yàn)楦讖?qiáng)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)本身要求將以前所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)當(dāng)中去，在電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)形中便加深了對(duì)模擬電路，數(shù)字電路的了解及運(yùn)用能力，對(duì)課本以及以前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解；以前的數(shù)電實(shí)驗(yàn)只是針對(duì)根底知識(shí)的演練，而此次強(qiáng)化訓(xùn)練對(duì)我們的總體電路的設(shè)計(jì)的要求更嚴(yán)格，需要通過(guò)翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)確立了實(shí)