1、目 錄摘要：10第一章 設計選用元器件介紹11一: 74ls160(十進制計數器)的介紹11二：74ls00介紹12三: 74ls00與74ls160應用舉例12四:顯示數碼管12五: 非門74ls0413六:555定時器13第二章 用multism2001設計時鐘電路14一：總體設計思想14二：同步時鐘信號的設計14三：秒電路的設計15四：分鐘電路的設計15五：小時電路的設計16六：完整的時鐘電路設計16七:電路仿真17八：功能拓展17九：綜述17第三章：應用protel99se來設計時鐘電路的電路板17一：總體設計思路17二：原理圖（schematic）的輸入17三：網絡表（netlist

2、）的生成18四:pcb的生成19第四章：電路板實物的制作20一: 電路板實物制作概述20二:實物的焊制21三: 硬件的檢修21結論:21參考書目:21摘要：時鐘電路是我們學習電子的一個典型重要設計，能夠對整個電子的基礎理論做系統的聯系和強化。在本設計中主要是能夠熟悉一些簡單常用的數字芯片,以及兩個常見的軟件,multism2001與protel99se,并通過這項設計能夠熟悉一個電子產品從設計到做成型的一個完整的過程.電子產品的設計最初是功能需求分析,然后是按照功能需求分析設計出能夠進行功能的電路原理.(設計要考慮可行性以及經濟性要求要能夠用最少的電路實現最大的功能),然后就是用multism

3、2001軟件仿真電路的工作是不是與自己的設想一樣,也可以根據進行某些改進. 下一步就是設計制作電路pcb 我們常用的是protel99se,這樣對我們的設計pcb非常有用,最后就是pcb的加工,.然后按照原理圖焊入電子元器件,最后進行硬件檢測,一直到電路工作正常為止. 現在電子產品的設計與制造的過程都離不開計算機的幫助,現在最新的就是eda技術能夠在cpld的內部實現使用的電路.實現片內系統的集成.關鍵字： 時鐘電路 multism2001仿真 protel99se abstract: the reason why the clock circuit is the one of the mos

4、t typical design for a lerner of electricity is that it is combination of all fundamental knowledge. for this design i should apply some common digital chip, and the most used software-(cad computer aided design) multism2001 and protel99se , meanwhile it is a chance for me to acknowledge the progres

5、s that a good been made. when you design a good, the first thing you should do us that you should do the acquiring analysis , than you should design the actual circuit meet this acquiring. (while design you must use the least circuit to realize the most useful functions). after this multism2001 can

6、be used to check whether the result you had fit the function you want. meanwhile you can do some corrections if needed. protel99se can be used ro make the pcb( printed circuit board). all the things left is that embed all components and check whether it can works well. in the electronic design today

7、, almost all the designs must benefit from the computers, eda(electronic design automatically) can make the whole circuit in one single chip we called the cpld(complex programmable logic devices)key words: clock circuit multism2001simulation protel99se第一章 設計選用元器件介紹 時鐘電路的設計所能采用的元件很多,我們選用了一些常見的74系列的數字

8、芯片. 包括74ls160(十進制計數器), 74ls00(與非門),74ls04非門,以及用來顯示的數碼管,產生晶振的555定時器以及一些相關的電阻,電容等.一: 74ls160(十進制計數器)的介紹 74ls160是最為常見的10進制計數器,元件的引腳圖如下74ls160的引腳圖74ls160的功能是實現0-9的自動計數，芯片工作的時候ent與enp必須工作的高電平，clk 接時鐘信號，當有時鐘信號輸入ent與enp接如高電平（而且clr與load為高電平時，計數器正常計數由qa ，qb，qc，qd 輸出，當計數為9時rco自動發出一個進位信號。 clr是清零， load 是置數。利用74

9、ls160的這個功能特點可以設計出十分頻器，計數器。真值表如下：clrloadenp/entclkrcoqa qb qc qd輸出十進制111脈沖當輸出為1001是為10000-1001輸出0-9依次輸出0x1脈沖000101脈沖當輸出為1001是為1由預置數到1001計數由預置數到9計數xx0x電路不工作電路不工作電路不工作二：74ls00介紹&74ls00采用肖特基二極管作為輸入級，組成與門電路，而用三極管作為輸出級而實現非的邏輯功能,是一個四個與非門的集成芯片，一腳與使四腳為電源與接地端，其余為四個與非門電路。2腳，3腳，四腳是一個與非門，,其他類推，以其中的一個為例：輸出等與兩個輸入端

10、的與的非形式，真值表為：輸入a 輸入b輸出= 001011101110三: 74ls00與74ls160應用舉例1. 74ls04與多個74ls00 (十進制計數器)組合能夠組成任意進制的計數器,例如用兩個十進制的計數器組成十二進制的計數器.兩個74ls160與一個74ls04組成的十二進制度計數器2. 用兩片十進制加法計數器74ls160級聯構成的一百進制計數器,邏輯圖如下： 異步級聯法組成的100進制計數器定義集成計數器的高低位，1#芯片為低位（相當于個位）；2#芯片為高位，（相當于十位），從低位開始計數，把計數脈沖cp送入1#（低位）集成計數器的cp端。b尋找進位信號，進位端c發出的就是

11、進位信號，這是從09的計數過程中，計數到q3q2q1q0=1001（9）時，發出的高電平信號。c74ls160是cp上升沿有效的集成計數器，高位芯片需要一個脈沖上升沿進行觸發計數，并且，就進位的時機而言，應該在低位芯片的狀態是90（q3q2q1q0=10010000）時刻，此時，進位輸出端c：從10，這是一個下降沿，這也是我們需要的進位信號，只是信號邊沿不對?？梢杂靡粋€非門進行信號邊沿的轉換，把下降沿變成上升沿。低位計數器的c端通過一個非門連接到高位cp端，完成十進制到100進制的級聯擴展。四:顯示數碼管 集成顯示數碼管可以用來顯示0-f十六進制的數字,它是由七個發光二極管組成，有共陰極和共陽

12、極兩種接法。共陰極接法時，哪個管子的陽極接收到高電平，哪個管子發光；共陽極接法時，哪個管子陰極接收到低電平，哪個管子發光。圖例如下: 在本設計中用集成顯示數碼管與74ls160的輸出端連接來顯示輸出連線為: 集成顯示數碼管與74ls160的輸出端連線圖五: 非門74ls04非門74ls04是一塊ttl集成電路，內有六個單端輸入的與非門，如果用來表示邏輯非,是能夠實現高低電平轉換的.其真值表為:輸入a 輸出011074ls04邏輯表達式 74ls04真值表六:555定時器555電路是一種數字和模擬混合型的中規模集成電路,它能產生時間延遲和多種脈沖信號,應用十分廣泛，可以與一些簡單的電子元器件組合

13、成觸發器電路,震蕩電路等,下面是555定時器電路結構以及外管腳排列：thdis+vccoutrdtrgndco8 7 6 5555 1 2 3 4（b）（a） & & 1 控制電壓vc復位控制th+vccq輸出端 dis放電端 5k 5k 5k c1 c2 g1 g2 g3 t + + rd q q 置位控制tr gnd它含有3個分壓電阻和兩個高、低電平比較c1、c2,一個基本rs觸發器，一個放電開關管t。高電平比較器c1的同相輸入端參考電平為2vcc/3,低電平比較器c2的反相輸入端的參考電平為vcc/3,c1與c2的輸出端控制基本rs觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入信號自6管腳輸入并超過

14、參考電平2vcc/3時,觸發器置0，定時器的輸出端3管腳輸出低電平,同時放電開關管導通；當輸入信號自2管腳輸入并低于vcc/3時,觸發器置1,定時器的3管腳輸出高電平,同時放電開關管截止。是直接復位端,當0,定時器輸出低電平。平時 端開路。vc是外接控制電壓輸入端(5管腳),當vc外接一個輸入電壓uvc時,則改變比較器的參考電壓(ut+uvc, ut-uvc/2)；不接外加電壓時,通常接一個0.01f的電容器到地,起濾波作用,以消除外來干擾,確保參考電平的穩定。t為放電管,當t導通時,將給接于7管腳的電容器提供放電通路。2.555定時器的應用：555定時器主要是通過外接電阻r和電容器c構成充、

15、放電電路,并由兩個比較器來檢測電容器上的電壓,以確定輸出電平的高低和放電開關管的通斷。這就很方便地構成從微秒到數十分鐘的延時電路、以及多諧振蕩器、單穩態觸發器、施密特觸發器等脈沖波形產生和整形電路。第二章 用multism2001設計時鐘電路一：總體設計思想這項設計是采用了555定時器組成一個1hz 的時鐘信號，并以其來充當電路工作的同步時鐘信號。并且用六個74ls160與相應的與非門來實現時間，分鐘，秒的計數。用六個數碼管來分別顯示小時，分鐘，秒的十位 個位。二：同步時鐘信號的設計 555定時器是一種較為常見電子芯片,可以與一些簡單的電子元器件組合成觸發器電路,震蕩電路等,在本設計中可以采用

16、:555定時器組成,震蕩電路充當clk信號.下面是用555定時器組成的震蕩電路(震蕩頻率為1hz)out 用555定時器組成的震蕩電路三：秒電路的設計 秒電路是由兩個74ls160構成，與74ls04 74ls00組合可以組成六十進制的計數電路而且在計數為60時候就需要清零，同時需要給分鐘一個進位信號，使分鐘電路開始工作。60進位輸出60清零當電路計數到60的時候與非門給出一個清零信號，電路重新計數，同時為分鐘計數提供一個進位信號，分鐘加一。四：分鐘電路的設計分鐘電路與秒電路基本是一致的。只是分鐘電路的工作是秒電路滿60時才工作一次。本設計所采用的同步時鐘信號。分鐘電路進位輸出秒電路進位秒電路

17、進位分鐘電路原理圖五：小時電路的設計小時電路與秒電路，分鐘電路有所區別，采用的是24小時進制每當計數字為24的時候可以發出一個進位信號分鐘電路進位功能擴展分鐘電路進位 小時電路原理圖六：完整的時鐘電路設計分鐘電路小時電路秒電路 時鐘電路的原理圖整體時鐘電路分為時鐘發生電路 秒工作電路 分鐘工作電路 小時工作電路以及顯示電路五個部分.電路層次分明.七:電路仿真 multism2001是一個完整電子設計工具軟件，具有巨大的元件數據庫、完整的模擬/數字混合仿真功能、電路原理圖編輯功能、強大的分析功能、強大的模擬儀器功能、vhdl和verilog設計輸入和仿真功能、可以與電路板設計軟件無縫連接以及遠程

18、控制和設計共享功能等等。它的這些種種優點在電路設計的初期，能夠驗證電路工作的原理，并且進行一些虛擬的實驗。使整個電路的設計變得非常簡便，大大的提高了效率。八：功能拓展 在本設計中預先留了功能拓展的端口，可以很方便的實現功能的擴展，只要將24小時進制的輸出信號接出，可以拓展到計星期 年月日的功能。九：綜述在電子設計的過程中先是要進行一些分析，在目的明確的基礎上采用相應的電路設計來實現，這必須要對一些常見的電子線路，以及一些常見的芯片的功能作用有一定的了解。要有一些的理論功底，所設計電路是否能正常工作，要通過我們所熟悉的multism2001來進行仿真，以確定所設計的電路符合自己的要求，如果有不完

19、備的地方，要認真的修改，一直到達到預期的效果為止。第三章：應用protel99se來設計時鐘電路的電路板 一：總體設計思路在原理圖通過multism2001仿真正確以后，下面所需要的就是進行電路板的設計，也就是常見的pcb的設計，一般來說經常采用的protel99se來進行設計。用protel99se設計pcb 有兩個最基礎的要求，首先就是pcb 要能夠與原理圖完全一致，其次就是pcb 的布局一定要合理，也就是排線要有一定的規則，能夠方便的生產。最后還要能夠參照電子工藝的一些標準來進行合理的調整。軟件首先需要的是進行原理圖的編輯，在原理圖的基礎上創建網絡表最后通過網絡表的調用來實現pcb的制作

20、。二：原理圖（schematic）的輸入 元件是原理圖的最主要的構成元素。protel99匯集大部分常用的元件庫，并收集了一些著名公司的元件庫，用戶在使用是可以進行選取。 原理圖是pcb 制作的基礎，要能夠把所設計的電路現實的反映到原理圖中，這個是一個比較基礎的工作，能夠很方便的實現。為了產生pcb每一個元件要有一定的封裝，在這個過程中就要認真考慮實際的情況，考慮自己所使用的電子元器件，選擇確當的封裝形式。三：網絡表（netlist）的生成 網絡表在原理圖到pcb之間起到一個橋梁的作用，也就是原理圖形轉化成為pcb 的中間媒介。網絡表是原理圖的另外一種表達方式，它將原理圖的連接關系告訴pcb設

21、計軟件，其中有兩個最主要的要素。第一網絡表包含了原理圖中所有的元件（包括原理圖中元件的名稱 參數 以及封裝），第二網絡表描述了原理圖中各個元件的連接關系。可以說網絡表就是原理圖的文本描述。在設計pcb的時侯，調用了網絡表也就是調用了原理圖。 本設計的網絡表為：u1 sip4 shumau2 sip4 shumau3 sip4 shumau4 sip4 shumau5 dip-16 74f160au6 dip-16 74f160au7 dip-14 74f00u8 sip4 shumau9 dip-14 74f04u10 dip-16 74f160au11 sip4 shumau12 dip-1

22、6 74f160au13 dip-16 74f160au14 dip-16 74f160ay1 xtal1 1.000mhz(gnd u5-8 u6-8 u7-7 u9-7 u10-8 u12-8 u13-8 u14-8 y1-2)(netu5_1 u5-1 u6-1 u7-3 u9-1)(netu5_2 u5-2 u6-2 u10-2 u12-2 u13-2 u14-2 y1-1)(netu5_11 u1-4 u5-11)(netu5_12 u1-3 u5-12)(netu5_13 u1-2 u5-13)(netu5_14 u1-1 u5-14)(netu5_15 u5-15 u6-7 u6

23、-10)(netu6_11 u2-4 u6-11)(netu6_12 u2-3 u6-12 u7-1)(netu6_13 u2-2 u6-13 u7-2)(netu6_14 u2-1 u6-14)(netu7_6 u7-6 u9-3)(netu9_2 u9-2 u10-7 u10-10)(netu10_11 u3-4 u10-11)(netu10_12 u3-3 u10-12)(netu10_13 u3-2 u10-13)(netu10_14 u3-1 u10-14)(netu10_15 u10-15 u12-7 u12-10)(netu12_11 u4-4 u12-11)(netu12_12

24、 u4-3 u7-4 u12-12)(netu12_13 u4-2 u7-5 u12-13)(netu12_14 u4-1 u12-14)(netu13_7 u9-4 u13-7 u13-10)(netu13_11 u8-4 u13-11)(netu13_12 u8-3 u13-12)(netu13_13 u8-2 u13-13)(netu13_14 u8-1 u13-14)(netu13_15 u13-15 u14-7 u14-10)(netu14_11 u11-4 u14-11)(netu14_12 u11-3 u14-12)(netu14_13 u11-2 u14-13)(netu14_

25、14 u11-1 u14-14)(vccu5-7u5-9u5-10u5-16u6-9u6-16u7-14u9-14u10-9u10-16u12-9u12-16u13-9u14-9u14-)四:pcb的生成 網絡表生成之后,需要做的,也就是最后的目的就是制作出相對應的pcb.設計一個電路板,調入了網絡表在經過合理的布局,需要考慮很多的現實問題. 一般對于簡單的電路板,盡量考慮使用單面板進行制作,因為單面板加工方便簡單,造價不高,如果單面板不能夠滿足需要,可以考慮使用雙面板,雙面板制作比較復雜,但是一般來說加工也不是很復雜的.本設計采用的是雙面板電路. 元件的布局與走線是制作pcb的主要需要做的事

26、情,元件布局要合理有規則,走線要結構化,要能夠清晰明了,易于制作.需要耗費大量的時間修改得盡量完美.pcb的設計是一個技術性和技巧性都比較強的工作，有時同樣的電路從原理上講都是可以實現的，但由于元件的布局不合理或銅箔走線存在缺陷，致使設計出來的電路可靠性下降，有些甚至無法實現原理的功能。 一般來說總是先考慮信號線的走向,因為一般來說信號線的密度很大,它是把整個電路按照功能劃分成若干個電路單元，按照電信號的流向，逐個依次按排各個功能電路單元在板上的位置，使布局便于信號流通，并使信號流盡可能保持一致的方向。然后考慮電源線等.在設計中可以采取自動走線與人工走線相結合的方法,在自動走線結束以后要能夠進行人工布局的修改,盡量做到最好。 本設計制作的pcb圖如下: 第四章：電路板實物的制作一: 電路板實物制作概述 在完成pcb圖形的制作之后，就需要制造出實際的電路板了.目前pcb生產廠家生產pcb的方法主要有兩種方法: 1:物理雕刻法 這種方法雖然制作出pcb的精度很高,但是它成本消耗太大,目前廠家使用的也不多.而化學腐蝕法卻得到了很多廠家的青睞. 2.化學腐蝕法 蝕刻在生產線上俗稱爛板，利用 除去板上不需要的銅箔，留下組成焊盤、印制導線及符號等圖形.目前使用較為廣泛.二:實物的焊制 將本設計所需要的各種電子元器件焊接到電路板中去,焊接之前要仔細檢查，絕緣導線在加工過程中，其絕緣層不允