基于数字器件的数字钟proteus仿真设计
基于Proteus强大的仿真功能和丰富的元件仿真模型,提出了新的用于电子技术的仿真方法. 使用常用的芯片555定时器和74LS90计数器设计了电路原理图,对电路的每个单元进行了仿真实验,可以直观地观测出电路的仿真效果. 修蕊
2010-9-13
目录:
第一章:项目概述
1-1摘要---------------------------------------------------------------------------------------3 1-1引言---------------------------------------------------------------------------------------3 1-1工作原理---------------------------------------------------------------------------------3
第二章:方案论证
2-1方案一及其优势------------------------------------------------------------------------3 2-2方案二及其优势------------------------------------------------------------------------3-4 2-2方案三及其优势------------------------------------------------------------------------3-4 2-3对比总结---------------------------------------------------------------------------------3-4
第三章:方案确定及预期目标
3-1方案确定-----------------------------------------------------------------------------------5 3-2所需设备-----------------------------------------------------------------------------------5 3-3所用电路-----------------------------------------------------------------------------------5 第四章:进度安排------------------------------------------------------------------------------6
结束语----------------------------------------------------------------------------------6 参考文献
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基于Proteus的数字钟设计及仿真
1-1 摘要:
基于Proteus强大的仿真功能和丰富的元件仿真模型,提出了新的用于电子技术的仿真方法. 使用常用的芯片555定时器和74LS90计数器设计了电路原理图,对电路的每个单元进行了仿真实验,可以直观地观测出电路的仿真效果. 这种基于Proteus软件的仿真方法在电子技术的教学演示及实际设计等方面具有很大的辅助作用.
引 言：
在电子技术设计期间,仿真扮演着非常重要的角色,通过对电路的仿真,可以提高设计效率,在常规的仿真中,使用较多的软件如MATLAB、MAX2p lusⅡ,其仿真功能强大,可以用于各个科学领域. 但在电子技术设计中,特别是数字电路设计时,不仅要了解它们的实时信号,还需要同时对多个输出信号的逻辑关系进行分析. Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件,它除了有和其他EDA工具一样的原理图编辑、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外,还有一些虚拟的仪器及仪表,而这些仪器及仪表非常适合分析电子电路,如:逻辑分析仪、计数计时仪、信号发生器等,其中逻辑分析仪可以同时观测到16个波形,而且逻辑关系一目了然. 另外Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,设计者可以直观地观测到仿真效果. 本文以Proteus软件作为仿真平台,利用集成电路及其所需要的外围电路组成数字钟及校正电路,并对其结果进行了详尽的仿真及结果分析.
数字钟的工作原理：
数字时钟一般由振荡器、译码器等几部分组成. 其中,振荡器组成标准秒信号发生器,由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统. 秒信号送入计数器进行计数,把累积的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来.“时”显示由二十四进制计数器、译码器和显示器构成;“分”、“秒”显示分别由六十进制计数器、译码器和显示器组成.
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2-1 方案论证：
数字钟既可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬结合实现，根据电子时钟的核心部件——秒信号的产生原理，通常有三钟形式：
（1） 用555定时器电路的形式
555定时器的电路原理图及管脚排列图分别如图2-1和2-2所示。
8 UCC 电源端 5k 4 WR 复位端
电压控制端 VC 5
+ + A 1- + + A 2- TH 6
高触发端 - - 5k RD SD Q Q - 输出端
3 TL 2 低触发端
OUT 8 7 6 5 5k DIS 7 放电端 T 1 GND 电源地
1 555 2 3 4 图2-2 555定时器的引脚图
图2-1 555定时器的原理电路
采用555定时器电路或其他震荡电路产生秒脉冲信号，作为秒加法电路的时钟信号或微处理器的外部中断输入信号，可构成电子时钟。由555构成的秒脉冲发生器电路如图2-1所示。输出的脉冲信号V0的频率F=1.443/（RA+2RB）×C,可通过调节这3个参数,使输V0的频率为精确的1Hz。不用编写程序，连接好电路后自动实现时钟功能。
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（2） 采用石英钟专用芯片的实现形式
采用石英钟专用计时芯片实现的电子钟，具有实现简单、计时精度高的特点。石英计时芯片（简称“机芯”）比较多，常见的有STP5512F、SM5546A和D60400等[4]。现基于5512F的2秒输出信号作为秒加法电路的计时脉冲，可实现电子时钟。5512F的引脚如图2-3所示。
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V+ SC AK SC1 M0 BP M1 GND 8 7 6 5 图2-3 5512F引脚图 其中，引脚7、8为外接晶振及振荡电路，引脚1接电源正极，电源为1.5伏，引脚3、4原为指针用步进电机线圈的输出驱动端，这里可用3脚作为脉冲输出，频率决定于外接晶振的频率。
（3） 采用基于单片机的实现形式
利用单片机的智能性，可方便的实现具有智能数字钟的设计。而且，微处理系统具有时钟振荡系统，利用系统时钟并借助微处理器的定时/计数器功能可以实现数字钟的功能。但是要写大量程序，建立单片机最小系统。管脚复杂，工作流程长，不易实现。
对比总结
综上所述，采用555，不用编写程序，节省了课题所需的时间，而且操作简单，
容易实现，本课题采用555完成。
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3-1
方案确定以及预期目标
方案确定：
数字电路器件广泛应用在各类医疗电子产品中，掌握数字器件的设计和仿真方法能够大大提高电路设计效率，本设计完成一个基于数字器件的6位数字钟，采用555和计数器器件实现计时功能，用六个LED数码管分别显示时、分、秒。
预期目标： 1. 检索文献资料，学习并掌握Proteus的电路仿真应用；
2. 熟悉555和计数器的功能、原理及应用并在Proteus下实现数字钟的电路设计；
3.测试电路，要求实现24小时的计时显示，进位准确无误。
3-2所需设备
计数器
由于74LS90是二-五-十进制计数器,逻辑图如图 3-1所示。图中FFo构成一位二进制计数器，FF1、FF2、FF3、构成异步五进制加法计数器。
555
555集成定时器是一种模拟和数字电路相混合的集成电路。它结构简单，使用灵活，用途十分广泛，可以组成多种波形发生器、多谐振荡器、定时延时电路、双稳触发电路、报警电路、检测电路、频率变换电路等。
3-3所用电路-
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4-1
项目进度安排
项目进度:
一、二周: 方案确定，方案论证，制作开题报告 三、四周： proteus原理图设计，软件流程图设计 五、六周： 软件编程与调试 第七周: 测试并且完成作品 第八周： 设计报告撰写 第九周： 结题答辩
结束语
利用仿真功能强大、仿真元件模型丰富的Proteus软件对数字钟各个单元电路和整体电路进行了设计和详尽的仿真分析,缩短了设计周期,提高了设计效率,降低了设计成本. 同时, Proteus软件对于电子技术的教学演示和实际设计都具有很大的辅助作用.
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