倒计时器设计方案报告.doc

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：
指引教师：___辛宏卫______ 工作单位： 西安电子科技大学
题 目： 365倒计时电路设计
初始条件：给定Protel 99SE应用软件，集成译码器、数码管、计数器、脉冲发生器等元器件.

规定完毕重要任务:
1. 设计工作量:一月;
2. 技术规定：(1)规定设计365倒计时器在接通电源后从显示值365递减，即电路进行减计数运算;(2)运用Protel软件完毕365倒计时器原理图与PCB板绘制，并对有关特性信号进行仿真.
时间安排：
第1周，安排任务,通过上网，看书查询资料
第2周，设计图纸，购买元件，准备工具，制作电子版实验报告
第3—4周，上交报告，等待教师答复。通过电脑工具模仿仿真，查错，开始焊接电路板
第5 周，上交作品，评分

指引教师签名：
年 月 日目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 电路原理图设计 II
1.1单元电路设计 1
11.1计数某些 1
1.1.2译码显示某些 3
1.2脉冲设计………………………………………………………………………………………………….4
1.3总图设计 5
1.3.1设计电路总图 5
1.3.2 重要原理阐明 5
2 PROTEL原理图绘制 7
2.1 创立文献 7
2.2 原理图绘制 7
3 PCB图制作 9
3.1 导入元器件 9
3.2 元器件布线 9
4 PROTEL对设计电路仿真 10
4.1新建仿真原理图 10
4.2 仿真分析 10
4.2.1参数设立 10
4.2.2 仿真波形 11
4.2.3 仿真成果分析 11
5 设计心得体会 12
6 参照文献 13
7 实物图………………………………………………………………………………………………………..13
附录:元器件清单 14

摘 要
　　Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入到Windows环境中EDA开发工具，是具备强大功能电子设计CAD软件，它具备原理图设计、印刷电路板（PCB）、设计层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用软件之一。
计数器是时序逻辑电路基本知识实际应用，其应用领域非常广泛，本次实验课设是运用计数器译码显示屏等逻辑芯片设计一种简易365倒计时器，并运用Protel 99 SE对其原理图进行绘制，PCB图制作和仿真.

核心字：Protel设计. 计数器. 译码显示屏. 365倒计时器. 原理图绘制. PCB制作. 仿真
英文翻译：
Abstract
　　The Protel design system is in the world the first set introduces the EDA environment Windows in the environment the EDA development kit，has the formidable function electron to design the CAD softwareit has the schematic diagram design，the printed wiring board (PCB)，design level functions and so on schematic diagram design，report form manufacture，circuit simulation as well as logical component design，is carries on the electron to design one of most useful softwares.
　　Counter is a sequential logic circuit based on the practical application of knowledge，and its broad range of applications，this experiment is to use class-based counter 365 countdown to achieve the design and the use of Protel 99 SE to its schematic drawing，PCB production and Simulation Fig.

Keywords：Protel design. Counter. Decoder display. 365 countdown device.
schematic drawing. PCB production. Simulation Fig.

365倒计时器Protel应用设计
1 电路原理图设计
本电路设计是运用计数器，译码显示屏等元器件进行一种从365递减减计数器设计，如下将对其设计原理思路进行阐明。
1.1单元电路设计
1.1.1计数某些
计数某些由三集成芯片74LS160D构成，74LS160是可预置十进制同步计数器，它具备双时钟输入，并具备清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：

（a）引脚排列                        (b) 逻辑符号
图1 74LS192引脚排列及逻辑符号
图中：TC为进位输出端，CEP为计数控制端，Q0——Q3为输出端，CET为技术控制端，CP为时钟输入端（上升沿有效），/MR为异步清除输入端（低电平有效），/PE为同步并行置入控制端（低电平有效）。
其功能表如下：
MR
PE
CET
CEP
Action On The Rising Clock Edge(~)
L
H
H
H
H
X
L
H
H
H
X
X
H
L
X
X
X
H
X
L
RESET(Clear)
LOAD(Pn→Qn)
COUNT(Interment)
NO CHANGE(Hold)
NO CHANGE(Hold)
阐明：H——高电平；L——低电平；X——任意
74LS160工作原理是：当等于0时进行置数，当=1，MR=0时，若时钟信号加到CPD端，且CPu=1，则计数器在预置数基本上进行减计数，当计数到0时，TCD发出借位下跳变脉冲，将该端与高位计数器CPD相连，则当低位TCD发出借位脉冲时，高位才进行减计数，据此设计出某些电路如下图所示:

图2
1.1.2译码显示某些
74LS48 是 BCD 码到七段码显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。它管脚图如图3所示

图3 74LS48引脚排列图

74LS48 在使用时要注意如下几点：
(a) 规定输入数字 0~15 时“灭灯输入端”BI 必要开路或保持高电平。如果不要灭十进制 0，则“动态灭灯输入”RBI 必要开路或为高电平。
(b) 当灭灯输入端 BI 接低电平时，不论其他输入为什么种电平，所有各段输出均为低电平。
(c) 当“动态灭灯输入端”RBI 和Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａ 输入为低电平而“灯测试端”LT 为高电平时，所有各段输出均为低电平，并且“动态灭灯输出端”RBO 处在低电平。
(d)“灭灯输入/动态灭灯输出端”BI/RBO 开路或保持高电平而“灯测试端”LT 为低电平时，所有各段输出均为高电平
(e) BI/RBO 是线与逻辑，既是“灭灯输入端”BI 又是“动态灭灯输出端”RBO。
显示屏采用是数码管显示，译码显示某些电路图设计如下，

图4
1.1.3 信号控制输入端
信号输入端采用了集成芯片74LS08J来实现信号输入控制，74LS08J是二输入与非门，其逻辑符号如图5(b)所示：
图5（a） 图5（b）
若一脚接A信号，2脚接B信号，则输出为AB反，由此可知若其中一脚接时钟发生信号，则另一脚必要接高电平，时钟脉冲信号才干到达输出端，由此来实现对信号输入控制，也就能实现计数过程半途暂停功能。
1. 2脉冲设计
使用NE555及一定电阻，电容设计越1K赫兹脉冲，如图5（a）。
1.3总图设计
1.3.1设计电路总图

图7
1.3.2 重要原理阐明
如图6所示，（1）接通电源后，加计数端置无效电平，将置数端接向低电平，即接地，则三芯片74LS160均为置数状态。因三芯片由高位到低位输入端分别接是0011 0110 0101，则分别置数3 6 5.（2）再将置数端介入高电平，与非门2脚控制时钟信号输入，接高电平时有效。（3）由低位开始进行减计数运算，通过译码显示屏显示数值，每当低位计数器由9变为0，将向高位计数器发出借位信号，即给高位减计数端一触发信号，使其减一。（4）如此下去，则实现由365递减。

2 Protel原理图绘制
2.1 创立文献
在Protel主界面新建设计文献下建立一种“…sch”文献,进入即可绘制原理图.之后仿真,PCB文献建立方式相似.如下图8

图8
2.2 原理图绘制
（1）选用原件
点击左边工具栏Browse Sch，在元件库中找到所需要原件，双击后仿真设计图纸中。
（2）摆放原件
将原件按照电路规定摆放好，主意要给连线做好准备。
（3）元件连线
使用WiringTools中连线工具对电路图中原件进行连线。要注意该线与否有电气性质。当预拉线指针移动到元件引脚或其她电气特性线时，指针中心将会浮现一种黑点，它提示咱们在当前状态下单击鼠标左键就会形成一种有效电气连接。
（4）加输入/输出端口
将上述完毕后，便会形成如图5所示电路图：
（5）更改元件属性
用鼠标双击任一种元件都会弹出次元件属性对话框，其中涉及元件样本，元件封装方式，元件序号，元件参数值等。
（6）电气规则检查
当整个电路设计完毕后，可以进行电气规则检查。重要是检查电路图中与否有电气性质不一致状况。电气规则检查根据问题严重性分别以错误或警告信息来提示顾客。ERC检查报告无错后进行下一步。
（7）生产网络表
网络表非常重要，它是PCB中自动布线灵魂，也是原理图设计软件SCH与印刷电路板软件PCB之间接口。因此必要生成网络表。选用设计菜单下create netlist选项，点击OK后生成网点击OK后生成网络表.
3 PCB图制作
在原理图绘制后就进行其PCB板设计制作了.
3.1 导入元器件
（1）创立PCB文献。
同创立SCH文献类似，在设计管理版面中创立一种名为pcb1.PCB文献。
（2）定义边框。
在设计工作区版层标签上选取keepOut layer，选用工具条上放置铜膜走线，画一种边框。只要圈住所有器件就行，不用太大。
（3）加载网络表
选取设计/加载网络表再在弹出对话框中按Browse按钮，选取sheet1.NET文献，点击OK再在弹出对话框中选取Execute，则原件加载到工作区。
3.2 元器件布线
(1)摆放原件 将原件摆放合理，把重叠元件拖开，将原件标注等摆正。
(2)自动布线 .Protel PCB 内集成了一种功能强大而品质高超自动布线程序，能自动地设计出最佳自动布线方略。选取自动布线菜单中All，在弹出对话框中选RouteAll便开始自动布线程序，布线完毕后在弹出对话框中选取OK便完毕了自动布线。自动布线如图9

图9
4 Protel对设计电路仿真
Protel 99se 提供了对电路许多参数仿真,这里我仅对其做瞬间分析和傅里叶分析(Transient/Fourier Analysis).
4.1新建仿真原理图
新建仿真原理图如图10所示,所用元器件在仿真所用到元器件库中.

图10
4.2 仿真分析
4.2.1参数设立
在仿真原理图绘制好后,选取菜单栏中仿真,将自己需要分析参数点选中添至Active Signals中,然后选取Transient/Fourier Analysis如图4-2,左侧是瞬态分析仿真参数区，右侧是傅里叶仿真参数区。这里只选中瞬态分析。Start Time是分析开始时间，Stop Time是分析停止时间，Step Time是步长时间，Maximum Step是最大步长。通过重复调试,最后设定参数如下图11所示

图11
4.2.2 仿真波形
运营后波形如图12所示

图12

4.2.3 仿真成果分析
观测仿真出波形可知,低位计数器在通过10个脉冲后触发高位计数器,实现了三位数十进制减计数功能,阐明设计思路与设计成果对的性。

5 设计心得体会
第一次接触到protel，在教师指引于自己自学下开始摸索迈进。但只是有了最简朴最初步理解。通过本次Protel课程设计，自己更加熟悉了该软件操作，理解了Protel在电路原理图绘制和PCB板制作上强大功能。
本次课设是制作了365倒计时器，在课设过程中，巩固了数字电路方面理论知识，更深刻地掌握了计数器 。通过这次课程设计，我掌握了做课程设计基本思路和办法，在脑海里形成了基本设计理念和设计技巧，锻炼了自己思维能力与动手能力。
本次设计实验在原理图仿真这一环节通过重复调试，在和同窗交流和努力下，最后仿真出对的波形，小有成就感。这也启示自己遇到困难不容易言弃。
本学期进行了金工实习后，锻炼下来动手能力在最后焊接电路板上得到了运用，实现了理论与实践有机结合，是自己能力得到提高。
由于本人水品有限，敬请教师及各位同窗批评指正。最后，感谢在设计中给我协助同窗与指引我教师！

6 参照文献
【1】江晓安，董秀峰等 数字电子技术（第三版），西安：西安电子科技大学
【2】王松林，吴大正等 电路基本（第三版），西安：西安电子科技大学
【3】谢自美，电子线路设计 实验 测试（第三版），武汉：华中科技大学出版社
【4】 赵景波、王劲松、滕敦朋，Protel 电路设计：从基本到实践，北京：电子工业出版社
【5】 张瑾、张伟、张立宝，电路设计与制板Protel 99SE入门与提高，北京：人民邮电出版社
【6】张伟、孙颖、赵晶，电路设计与制板：Protel 99SE高档应用,北京：人民邮电出版社

实物图片 附录:元器件清单
设计原理图元器件
元件名 数量
74LS48D 3
数码管DCD-HEX 2
数码管 SEVEN-SEG-DISPLAY 1
74LS160D 3
74LS08J 1
74LS20D 1
NE555 1
80K电阻 1
50K电阻 1
10u电容 1
0..01u电容 1
印刷电路板
仿真原理图元器件
Part Type Designator Footprint
+5V V DIP-14
74LS20D U DIP-14
74LS160 U3 DIP-16
74LS160 U1 DIP-16
74LS160 U2 DIP-16
74LS48 U6 DIP-16
74LS48 U5 DIP-16
74LS48 U4 DIP-16
AMBERCC DS3
AMBERCC DS1
AMBERCC DS2
VPULSE V1