PROTEUS仿真的数字电子钟设计

PROTEUS仿真的数字电子钟设计

【摘要】电子钟作为现代人日常生活与工作中一种最为多见的计时工具之一，同人们的生活密切相关，而数字电子钟又凭借着小体积、轻重量与准确计时、结构简单以及少耗电等优点被广泛应用在日常生活中。故文章介绍一种基于PROTEUS仿真软件的数字电子钟，并对其设计与仿真调试情况展开具体分析。

【关键词】PROTEUS仿真；数字电子钟；设计方案

一、引言

PROTEUS仿真软件，作为Labeenter Electronics公司研发出来的一款用于电路设计和仿真的软件，主要涵盖了ISIS 与ARES等软件模块，其中，ISIS模块主要是用于电路原理图的布图和仿真，而ARES模块则多用于PCB设计。在该仿真软件中，有着极为丰富的资源，拥有30多个元器件库，并为设计者提供了27000个以上的仿真元器件，为数字电路与模拟电路混合仿真效果的实现奠定了良好的基础。同时，在该软件中，还可为用户提供了逻辑分析仪、虚拟终端与信号发生器以及交直流电压表等仿真仪器与仪表资源，即实现了同一仪器与仪表在同一个电路中的随意调整[1]。下面，基于PROTEUS仿真软件设计一数字电子钟。

二、数字电子时钟的设计分析

从本质上来说，数字电子钟主要可分为分频器、振荡器与译码器等几部分，其中，分频器与振荡器共同构成了一个“标准秒信号的发生器”，而其计时系统则由不同进制的计数器、显示器与译码器构成，当秒信号被输送到计数器中时开始计数，而后用“时”、“分”、“秒”的形式将累积结果显示出来[2]。下面，对数字电子钟的设计展开具体分析。

图1

本次设计主要以AT89C2051为其核心元器件（因PROTEUS仿真软件无该元器件，故设计原理图时以

AT89C4051代替），主要分成以下几个部分：①振荡电路，该部分作为计时器的一个核心部分，其频率的精确性与稳定性直接关系到计时器的总体准确度，故为达到最佳精确度，本次设计选用晶体振荡器来组成其振荡电路；②按键电路，如图1-a，即设计了S1、S2与S3三个按键，并使之分别同P3.5、P3.4与P3.2的端口进行复用，只要对应端口输出高电平的时候，该单片机就可读取出按键的当前状态们，并赋予其相对值；③蜂鸣器电路。在数字电子钟中，其响铃电路主要是由一个蜂鸣器与一个PNP型的三极管构成的，并经

AT89C2051中的P3.7端口来驱动，若三极管被导通之后，其蜂鸣器就会发出一定响声，并测得其J3两侧为高低平，若蜂鸣器无声，那么，J3两端的电压差则是低电平，然而，因

PROTEUS仿真软件无法对排针进行仿真，故本次设计中直接用2个开关来代替（如图1-b）[3]；④显示电路电路，即用3各两位一体共阳极数码管构成，并借助7个200Ω上拉电阻使数码管同AT89C2051端口P1.0～P1.6相连，将其电阻作用设为限流作用。

同时，对电路的时钟功能、校时功能与闹钟功能、倒计时功能以及秒表功能、计数器功能进行合理调整与设计，比如短短按5次S1键，其显示状态就变成了00：00：00，且冒号长灭，这时若按S2键，计数器则加1开始计时，若按S3键，计数器则清零。

三、电子时钟的仿真分析

（一）设计仿真原理图

在PROTEUS仿真中，原理图的设计是其中的一个关键环节，具体流程为：①新建一个文件夹，并将图纸的相关参数与信息设置好；②放置元器件，即查找并选择相应元器件，后于对象选择器中把选定元器件置于新建图纸上，合理调整元器件位置，设定元器件相关参数，如名称、标准与显示状态等[4]；③对原理图实施布线处理，即借助有意义导线与网络图标对预制元件器进行连接处理，从而使各元件间存在一定关系，形成一张有效电路原理图；④对原理图展开相应的调整、检查与补充修改，以强化其有效性、可视性与可读性，最后将其存盘并输出。如图1。

（二）编辑秒脉冲信号

本次设计中，时钟所选用的秒脉冲频率是1Hz，具体编辑步骤为：首先，在电路中加设时钟仿真输入源，后单击Generator图标，并选中“DCLOCK”信号源，出现编辑框，单击鼠标左键，将时钟信号源放置进去，最后，双击信号源，弹出窗口，选用“Timing”下拉“Frequency”项目，并将其设置成1Hz。

（三）仿真结果分析

单击控制面板上的运行按钮，使系统进入到仿真状态中，而这时数码管也从00-00-00开始进行计时，而设计者可通过对SW1（校时）、SW2（校分）与SW3（校秒）开关位置进行改变来对其电子钟的小时、分与秒进行调试。比如把SW1调至高电平，那么，该电子钟的小时数则从目前计数值开始以大小为1Hz的频率逐步增加，直到SW1开关被调至低电平，而分与秒仍正常计数。

四、结束语

总而言之，PROTEUS仿真软件有着极为强大的功能，而其在数字电子钟的设计与仿真中的有效应用，仅仅只是其部分功能的发挥，在现实生活与设计研究中，还可将其应用于模拟电子技术与电工技术等方面的仿真设计与开发，以此来最大限度加快系统的开发速度，减少开发成本。

参考文献：

[1]李琼.基于PROTEUS仿真的数字电子钟设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，12：216-217.

[2]朱曾志.数字电子钟的设计与仿真[J].计算机光盘软件与应用，2013，08：25-26.

[3]黄华飞.基于Proteus的数字电子钟设计[J].科技创新导报，2014，28：101-102.

[4]谢家兴，王建，刘洪山，赵懿琨. LED点阵显示式多功能数字电子钟设计[J].软件导刊，2014，04：93-95.

作者简介：1.牛瑞斌，新乡职业技术学院助教.2.刘源，新乡职业技术学院助教.