时钟电路设计说明书.doc

目 录摘要： 11第一章 设计选用元器件介绍 12一: 74LS160(十进制计数器)的介绍 12二：74LS00介绍 13三: 74LS00与74LS160应用举例 13四:显示数码管 14五: 非门74LS04 15六:555定时器 15第二章 用multism2001设计时钟电路 19一：Multism2001的简介 19二：总体设计思想 19三：同步时钟信号的设计 20四：秒电路的设计 20五：分钟电路的设计 21六：小时电路的设计 21七：完整的时钟电路设计 22八:电路仿真 22九：功能拓展 22十：综述 22第三章：应用protel99se来设计时钟电路的电路板 23一：总体设计思路 23二：原理图（schematic）的输入 23三：网络表（netlist）的生成 23四:PCB的生成 25第四章：电路板实物的制作 26一: 电路板实物制作概述 26二:实物的焊制 29三: 硬件的检修 30结论: 31参考书目: 31致谢: 31时钟电路设计摘要：时钟电路是学习电子的一个典型重要的设计，能够对整个电子的基础理论做系统的联系在本设计中主要是能够熟悉一些简单常用的数字芯片的设计,熟悉电子CAD的两个常见的软件,multism2001与protel99se,并通过这项设计让学生熟悉一个电子产品从设计到做成型的一个完整的过程.电子产品的设计最初是功能需求分析,然后是按照功能需求分析设计出能够进行功能的E电路原理.(设计要考虑可行性以及经济性要求要能够用最少的电路实现最大的功能),然后就是用multism2001软件仿真电路的工作是不是与自己得设计相同,也可以根据进行某些改进. 下一步就是设计制作电路PCB 我们常用的是protel99se,这样对我们的设计PCB非常有用,最后就是PCB的加工,.然后按照原理图焊入电子元器件,最后进行硬件检测,一直到电路工作正常为止..关键字： 时钟电路 multism2001仿真 protel99se Abstract: The reason why the clock circuit is the one of the most 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 progress 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 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, 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 protel99se13第一章 设计选用元器件介绍 设计时钟电路所能够采用的元件很多,我们选用一些常见的74系列的数字芯片. 包括74LS160(十进制计数器), 74 LS00(与非门),74LS04非门,以及用来显示的数码管,产生晶振的555定时器以及一些相关的电阻,电容等.一: 74LS160(十进制计数器)的介绍74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器(功能管脚图);   可查看其控制逻辑及将LDN、ENT、ENP、CLRN接高电平并在CLK端加上50Hz时钟信号后在multism2001下调试  用1片74LS160设计一个低于10进制的任意进制计数器有两种方法：复位法、置位法。

74LS160是最为常如见的10进制计数器,元件的引脚图下74LS160的功能是实现0-9的自动计数，芯片工作的时候ENT与ENP必须工作的高电平，CLK 接时钟信号，当有时钟信号输入ENT与ENP接如高电平（而且CLR与LOAD为高电平时，计数器正常计数由QA ，QB，QC，QD 输出，当计数为9时RCO自动发出一个进位信号 CLR是清零， LOAD 是置数真值表如下：CLRLOADENP/ENTCLKRCOQA QB QC QD输出十进制111脉冲当输出为1001是为10000-1001输出0-9依次输出0X1脉冲000101脉冲当输出为1001是为1由预置数到1001计数由预置数到9计数XX0X电路不工作电路不工作电路不工作二：74LS00介绍74LS04是一个四个与非门的集成芯片，一脚与使四脚为电源与接地端，其余为四个与非门电路2脚，3脚，四脚是一个与非门，其他类推，以其中的一个为例：输出等与两个输入端的与的非形式，真值表为：输入A 输入B输出= 001011101110三: 74LS00与74LS160应用举例74LS04与多个74LS00 (十进制计数器)组合能够组成任意进制的计数器,例如用两个十进制的计数器组成十二进制的计数器.两个74LS160与一个74LS04组成的十二进制度计数器四:显示数码管 集成显示数码管可以用来显示0-F十六进制的数字.图例如下: 在本设计中用集成显示数码管与74LS160的输出端连接来显示输出连线为: 集成显示数码管与74LS160的输出端连线图五: 非门74LS04非门74LS04用来表示逻辑非,能实现高低电平的转换.真值表为:输入A 输出011074LS04图形 74LS04真值表六:555定时器 555定时器是一种集成电路[图6.5.1]，因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名。

利用555定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器 图6.5.2 用555定时器接成的施密特触发器 图6.5.3 图6.5.2电路的电压传输特性 只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器[图6.5.2]我们简记为“二六一搭”这个施密特触发器的电压传输特性是反相的[图6.5.3]5号脚悬空时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和5号脚接控制电压时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和 图6.5.4 用555定时器接成的单稳态触发器 将555定时器的6号脚和7号脚接在一起，并添加一个电容和一个电阻，就可以构成单稳态触发器[图6.5.4]电容接在电源与6号脚之间，电阻接在7号脚和地之间我们简记为“七六一搭，下上”这个单稳态触发器是负脉冲触发的稳态时，这个单稳态触发器输出低电平暂稳态时，这个触发器输出高电平5号脚悬空时，输出脉冲宽度为5号脚接控制电压时，输出脉冲宽度为 我们知道，利用施密特触发器可以构成多谐振荡器[图6.4.15]理论上，我们只需要添加一个电阻和一个电容即可 图6.4.15 用施密特触发器构成的多谐振荡器 图6.5.6 用555定时器接成的多谐振荡器 电阻和电容构成一个积分电路，其输入端接施密特触发器的输出端，其输出端接施密特触发器的输入端。

用555定时器构成多谐振荡器就是这个思路于是，我们先用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器[图6.5.6]不过，我们这个施密特触发器稍微复杂一些，除了“二六一搭”以外，又增加了一个电阻与555定时器内部的放电管构成了一个反相器逻辑上，这个反相器的输出与555定时器的输出完全相同因此，这个施密特触发器有两个输出端，分别为555定时器的3号脚和7号脚我们看到，电阻和电容构成了积分电路，施密特触发器的一个输出端（7号脚）接积分电路的输入端，积分电路的输出端接施密特触发器的输入端这样，一个多谐振荡器就成了555定时器是最常见一种电子芯片,可以与一些简单的电子元器件组合成触发器电路,震荡电路等,在本设计中可以采用:555定时器组成,震荡电路充当CLK信号.下面是用555定时器组成的震荡电路(震荡频率为1HZ)OUT用555定时器组成的震荡电路第二章 用multism2001设计时钟电路一：Multism2001的简介Multism2001是一个完整的电子设计工具软件，它具有如下功能：⑴巨大的元件数据库：Multism2001提供了从分立元件到集成电路、从模拟电路到数字电路等领域6000多种元件或模型（个人版），并可以将各种新元件的Spice库元件导入该软件，用户还可以建立自己的元件库。

⑵完整的模拟/数字混合仿真：不但可以对模拟元件进行仿真，而且可以对模拟电路、数字电路及混合电路进行仿真⑶电路原理图编辑功能：Multism2001软件的元件都采用可视化的工具栏进行选择，使用相当方便，更有子电路的功能和电路加密功能，使用更加灵活⑷强大的分析功能：提供了十几种电路的分析手段，可帮助设计工程师分析电路的性能，使通常需要几天甚至几个月的分析在瞬间完成⑸强大的虚拟仪器功能：该软件提供了示波器、逻辑分析仪、波特仪及数字式万用表等十多种虚拟仪器；其友好、逼真的界面，如在实验室中亲手操作仪器一样，并且可以将测试的结果加以保存，用于教学非常方便；其提供的逻辑分析仪、网络分析仪更是一般实验室少见的高。