数字钟电路pcb设计讲解

摘要

本设计针对数字钟PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件protel99se进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟PCB电路板的设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。

关键词：数字钟；PCB；原理图；芯片

目录

前言 (1)

第一章绪论 (2)

1.1 数字钟的研究背景和意义 (2)

1.2 数字钟的发展和趋势 (2)

第二章系统电路的绘制 (3)

2.1 电路组成方框图 (3)

2.2 电路原理图制作 (3)

2.2.1 原理图环境设置 (4)

2.2.2 绘制原理图 (5)

2.2.3电气规则检查及网络表输出 (7)

2.3 原理图分析 (10)

2.3.1 晶体振荡器 (10)

2.3.2 分频器 (11)

2.3.3 计数器电路 (12)

2.3.4 显示和译码电路 (12)

2.3.5 电源电路 (13)

第三章电路板PCB设计 (14)

3.1 PCB设计规范 (14)

3.2 PCB设计流程 (17)

3.3 输出光绘文件 (21)

3.4 PCB制件作 (23)

心得体会 (25)

参考文献 (26)

附图 (27)

附表 (28)

前言

PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。

Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。 Protel 99已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。

随着计算机事业的发展，在信息化时代，电路设计中的很多工作都可以用计算机来完成。这样就大大减轻了设计人员的体力劳动强度，并且保证了设计的规范性准确性。而Protel99SE技术已越来越为人们所关注,人们利用protel99SE绘制各种原理图，进而制作出各种各样的科技产品已经成为当今世界的一个不可或缺的组成部分，所以说Protel99SE技术已越来越显得重要。

第一章绪论

1.1 数字钟的研究背景和意义

从上个世纪末正式兴起开始，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。在生活节奏日趋加快，工作效率不断提高的今天，时间对于每个人来说都非常的重要。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。在这种情况下，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

1.2 数字钟的发展和趋势

尽管单片机以及功能更加强大和各种专门的时钟电路在现时代已经到处可见，却仍然有不少老牌的数字时钟电路正在许多原来的产品中继续使用和运行，本设计采用74LS393、74LS247、74LS160等芯片和八段数码显示管来完成，通过驱动显示屏便能显示时、分。震荡部分采用石英晶体振时基信号源，从而保证了走时的精度。本电路定时调整方便，电路稳定可靠，非常适合广大电子爱好者装配使用。本电路还扩展成定时控制开关等功能。74LS393具有性能稳定，走时功能、定时功能和睡眠功能。

这里提供的是可以交流供电、也可以使用直流供电的应用电路。作为直流供电的关键是需要一个高精度的基准频率，需要注意的是：该集成电路的专用显示屏幕属于双阴极供电的类型，比较特殊而且无法与其他电路的屏幕通用，因此，需要保证它们的驱动波形是非常对称的。这交流供电时，如果遇上交流停电，就需要进行“掉电保护”，由干电池保持时钟继续走时，同时，为了节约电池的电能，该设计自动切断显示屏幕的供电，实现了交流掉电时自动消隐。

第二章系统电路绘制

2.1 电路组成方框图

数字钟的主要电路是由电源电路、晶体振荡电路、显示电路、校时电路组成。数字钟电路组成原理图如图2-1所示：

图2-1 电路原理图

2.2 电路原理图制作

本设计依据74ls393、74ls247、74ls160以及八段数码显示器等芯片组成的电路图，进行原理图的设计。

2.2.1 原理图环境设置

（1）启动Protel99SE，进入Protel99SE设计环境。