DXP课程设计点子钟设计.doc

摘要
本文介绍了基于DXP软件的简易电子钟的设计，详细讨论了软件上实现的过程，重点在原理图的设计与PCB图的设计，然后，对DXP这个软件的各个功能进行演绎。
加入世贸组织以后，中国会面临激烈的竞争。这种竞争将是一场科技实力、管理水平和人才素质的较量，风险和机遇共存。而CAD软件作为一个电子电路制作的辅助软件，作为学电气工程的我们是不可缺少的一项技术。
这是用74系列芯片设计简易电子钟。我通过查阅《数字电子技术》和在网上搜索相关的资料，在DXP软件实现该原理图。在这次设计里，将会把设计的具体过程意义陈述了出来。
本文的研究内容包括:电子钟的背景，电子钟的电路组成，原理图的设计，PCB图的生成。
关键词：
电

电子钟设计

1 引言
随着电子技术的发展，现场可编程门阵列FPGA和复杂可编程逻辑器件CPLD的出现，使得电子系统的设计者利用与器件相应的电子CAD软件，在实验室里就可以设计自己的专用集成电路ASIC器件。这种可编程ASIC不仅使设计的产品达到小型化、集成化和高可靠性，而且器件具有用户可编程特性，大大缩短了设计周期，减少了设计费用，降低了设计风险。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求，自上至下地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直到生成器件，实现电子设计自动化。其中电子线路CAD的关键技术之一就是可以用DXP来描述电子电路。
1.1 课题的背景、目的
二十一世纪是信息化高速发展的世纪，产业的信息化离不开硬件芯片的支持。芯片技术的进步是推动全球信息化的动力。因此在二十一世纪掌握芯片技术是十分有必要的。本次课题是用DXP设计简易电子钟，这次课题旨在通过自己对该软件的熟悉功能来对一些芯片进行设计并组合成完整的电路图，这样既能让我们巩固以前所学的DXP的基础知识，同时也提高动手实践的能力，还有为将来进行更大规模更复杂的开发积累经验。
1.2 课题设计环境
本次课题设计方要用到开发环境是Altium公司开发的、功能强大的电子电路设计软件Protel DXP。Altium公司原名是Protel Technology公司，并推出过Protel for Dos、Protel 99、Protel 99SE等版本。
Protel DXP主要主要用于电子电路设计与仿真、印制电路板（PCB）设计及大规模可编程逻辑器件的设计，他是第一个将所有设计工具集成于一身，完成从电路原理图到最终印制电路板设计全过程的应用型软件。同时，Protel DXP将项目管理方式、SCH图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓扑自动布线、电路仿真等技术进行了完美的结合，成为当今最为流行的电路设计制版软件。
2 电子钟的组成部分与设计
根据设计要求，首先将电子钟划分为计时电路、显示电路和计时/校准控制电路三个顶级模块。进一步细化，又可以将计时电路划分为秒计数器、分计数器和时计数器三个下一级模块；将显示电路划分为秒显示、分显示和时显示三个下一级模块，如图2所示。

图2 简易电子钟电路模块的划分
2.1计时/校准控制电路
在计时/校准控制电路中，用开关SW控制
工作状态，如图2.1所示。当SW断开时，为计时
状态。这时秒计数器对CLK0输入的频率为1Hz
的脉冲进行累加计数；分计数器对秒计数器的
进位输出脉冲作累加计数；时计数器对分计数
器的进位输出脉冲作累加计数。显示电路随时
显示计数器的状态。
当开关SW合上以后，计数器全部停止计
数。这时可以用AN1、AN2、AN3这三个校准按
钮分别控制对秒、分、时计数器的校准。如
果按下秒校准按钮AN1，则CLK0的脉冲经过
门G3、G1使秒计数器以1Hz的频率计数，计
为所需要的数字时松开按钮，即可完成校准。
AN2和AN3的作用与AN1类同。

图2.1 计时/校准控制电路

2.2 计时电路
计时电路是由两个74LS160同步十进制计
数器组成，如图2.2所示。这两个计数器构成一百进制。 当计时/校准控制电路进来一个时钟CLK1
时，秒计数器的个位74LS160计数器开始
工作计数，而个位计数器的进位就当做十
位74LS160计数器的时钟继续工作；秒计
数器的进位输出回到计时/校准控制电路
后，作为分计数器的时钟CLK2，让分计数
器工作。时计数器的工作原理和秒、分计
数器相同。

图2.2 计时电路
2.3 显示电路
显示电路由六个74LS49译码器和
六个七段数码显示器组成，如图2.3所
示。译码器把每个74LS160计数器的
四位输出译成八位输出在七段数码显
示器显示出来，如表2.1所示。 图2.3 显示电路
表2.1 七段显示译码器的真值表

3 原理图设计
通过以上电路分析，使用DXP画出电路原理图，如图3所示。

图3 电路原理图
3.1放置与连接元器件
根据电子钟电路图放置各个元器件。如果元器件库没有该元器件，那么就要在Integrated Library里编辑元器件；放好元器件后，就要根据自己的意愿调整元器件的位置并设置各个元器件的属性和引脚；接着就连接导线、放置电源和接地。
3.2检验原理图
先把电路原理图进行保存，

再通过project→compile document检验电路图是否出错；如果没有出错，用design→netlist for project→protel就生成网络报表。

4 绘制电路板（PCB图设计）
弄好了原理图，就开始绘制电路板，即设计PCB图。电路板要从原理图导入，再进行各种设置才能完整。
4.1 PCB图的导入
先新建一个PCB. PcbDoc文件，在该文件上的Keep-out layer层面画电气边框图，并保存。在PCB编辑器中执行“Design→Import Changes From[Z80(board).PrjPCB]”命令；在单击Validata Changes→Execute Changes按钮，就能加载到PCB文件中。
4.2 设计PCB图
加载到PCB文件后，就要布局元器件。布局有2种：自动布局和手动布局。自动布局时，执行“Tools→Auto Placement”命令，设置一些参数就可；而手动布局就要把各个元器件在电气边框里放置好。
接着，就是布线。布线也有2种，手工调整布线和自动布线。手工调整布线就是把每一条线布置好，这要求很高，而且要注意是否使用双层板；而自动布线就要先单击“Routing Rules”按钮，设计一些参数，再执行“Auto Route”命令，单击“Route All”即可。

最后在pcb文件上生成PCB图，如图4.2所示

图4.2 PCB图
4.3 检验PCB图
先执行“Reports→Netlist Status”命令生成网络长度报表，如图4.3.1所示。

图4-2

参考文献

【1】阎石.数字电子技术基本教程[M].北京:清华大学出版社，2007.8
【2】简易电子钟课程设计[M].西安：西安大学EDA课程设计，2009.6
【3】李银华，王新全，江泳.电子线路设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.6
【4】李小坚，赵山林等.Protel DXP电路设计与制版实用教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.2

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附 录1

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附录2