摘要:为使数字钟从电路设计、性能分析到设计出PCB版(即印制电路版)图的整个过程能够在计算机上自动处理完成,从而缩短设计周期、提高设计效率、战小设计风险。本系统基于EDA技术的设计方法,提出一种采用P-MOS大规模集成电路LM8560作为计数译码的石英数字钟的设计方案,在Prote199SE软件平台下创建原理图和绘制印制电路版,实现了基本计时显示和设置、调整时间和闹钟等功能,最后组装出一个完整的数字钟。
关键词:EDA技术;数字钟;LM8560;Prote199SE;印制电路版
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,传统数字钟的设计过程要经过设计方案提出、方案验证和修改3个阶段。一般采用搭接实验电路的方法进行,往往需要实验和修改的反复过程,直到设计出正确的结论为止,例如参考文献中的多功能数字钟的电路设计。而利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。
电子产品从系统设计、电路设计到芯片设计、PCB设计都可以用EDA工具完成,其中仿真分析、规则检查、自动布局和自动布线是计算机取代人工的最有效部分。利用EDA工具,可大大缩短设计周期,提高设计效率,减小设计风险。
Protel99SE是一个32位印制板辅助设计软件包,具有强大的设计功能,可以完成原理图、印制板设计和可编程逻辑器件设计。
1 数字钟工作原理
数字计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广的电路,其组成框图如图1所示。
2 计数译码LM8560元件
计数译码部分采用的是LM8560元件。LM8560为PMOS大规模集成电路,采用双列直插塑封,配用4位数字显示板。其等效原理框图如图2所示。特点:驱动7段LED发光管显示;50/60Hz工作;12/24小时显示;12小时显示AM(上午)、PM(下午)指示;超前零关断;9分钟打盹报警;预置59分钟(或1小时59分钟)睡眠定时;预置24小时内的报警;使用触摸递增器设置控制;电源失效指示;备用RC振荡器;900 Hz乐音输出。
具体要求为:集成电路LM8560的封装形式是DIP28;4069的封装形式是DIP14;电阻RES2的封装形式是AXIAL0.3;电容CAP的封装形式是RAD0.1;电解电容ELECTRO1的封装形式是RB.2/.4;晶振Crystal的封装形式是XTAL1;二极管DIODE的封装形式是DIODE0.4;喇叭SPEAK-ER的封装形式是AXIAL0.4;开关K1~K5的封装形式是AXIAL0.3;EN-148-28的封装形式采用自制。
4 绘制印制电路版
1)进行电气规则检查和创建网络表。
2)规划印制板,设置文档参数。要求印制板尺寸为100mmx70mm;可视栅格1设置为1mm,可视栅格2设置为10mm,捕获栅格设置为0.5mm。
3)装载原理图的网络表,由于二极管封装中的焊盘编号与原理图中的不一致,在装载过程中会出错所以要修改封装中的焊盘编号与之保持一致,并进行更新PCB。
4)元件进行手工布局调整。
5)设置自动布线参数。具体要求如下:
布线间隔:0.254 mm;
布线转弯角度:45°;
布线层:顶层布线方向垂直,底层布线方向水平;
布线宽度:网络GND为1 mm;其他为0.5mm;
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进行自动布线,后进行手工调整。布线后的电路如图4所示。
6)用3D观察印制板设计是否合理。数字钟印制电路版3D图如图5所示。
5 结束语
本系统基于EDA技术的设计方法,提出了一种采用PMOS大规模集成电路LM8560作为计数译码的石英数字钟的设计方案,在Protel99SE软件平台下创建原理图和绘制印制电路版,实现了基本计时显示和设置、调整时间和闹钟等功能。解决了数字钟从电路设计、性能分析到设计出PCB版(即印制电路版)图的整个过程在计算机上自动处理完成的问题,从而缩短设计周期、提高设计效率、减小设计风险。制作设计好的数字钟印制电路版,按照原理图安装电路,最后装好外壳,一个数字石英钟就做好了,如图6所示。研究数字钟及扩大其应用,有着非常的现实意义。
本文关键字:技术 时钟-定时电路,单元电路 - 时钟-定时电路