电子系统CAD课程设计

电子时钟的设计

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一、设计目的

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电子系统CAD课程设计是电子信息工程专业的一个重要实践教学环节。在课程设计过程中，学生通过一个较4

完整的系统设计过程，可以加深对本门课程所学理论知识的理解与应用，提高学生对所学理论知识的综合运用能力，5

使学生对Protel电子线路设计、Protues、Keil C等电子设计软件有较深的掌握。通过课程设计，还可以培养学生独立6

工作能力，为将来毕业设计打好基础。

二、设计要求

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1. 用AT89C51/AT89C52单片机及接口电路设计一个电子时钟。

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①系统硬件设计:根据任务要求,完成单片机最小系统及其扩展设计,组成功能完整的系统，画出Ｐrotel 99SE的电路

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图和PCB图形。

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②系统软件设计:根据数字电子时钟功能,完成控制软件的编写与调试，并对数码显示进行控制。

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2.实现的基本功能：①开机时，电子钟从00：00：00开始自动计时，并在8段LED数码管上显示时间。

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②设置按键，能对时、分、秒进行调整。

三、设备及工作环境

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1. 硬件:计算机一台

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2. 软件:Windows操作系统、protel 99SE软件、Protues仿真软件、KeilＣ编译软件

四、电子钟硬件设计

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AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。A T89C2051是一种

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带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标20

准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

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MAX7219 MAX7219/MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数

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字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码25

器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器26

用来设置各个LED的段电流。MAX7221与SPI™、QSPI™以及MICROWIR E™相兼容，同时它有限制回转27

电流的段驱动来减少EMI（电磁干扰）。一个方便的四线串行接口可以联接所有通用的微处理器。每个数据28

可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219/MAX7221同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编29

码。整个设备包含一个150μA的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示30

1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。在应用时要求3V的操作电压或segment blinking，可以查31

阅MAX6951数据资料

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PROTEL 是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，具有很强的数

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据交换能力和开放性及3D模拟功能，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作。

系统模块核心电路AT89C51，电源电路，按键输入，max7219。

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核心电路整个设计核心部分，显示运行控制的处理都在这里处理37

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键盘输入

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由于多功能数字温度计具备时钟的功能，因此需要具有设置时钟的按键输入设备

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电源电路

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MC7805能够将7～30V的输入电压稳压至5V输出，但是由于MC7805不是开关电源，而是线性稳压电源，采用MC7805 42

作为电源的电路，其中BAT是电池电源输入端，一般为9V。

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Max7219

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MAX7219是Maxim公司生产的一款高性能8位共阴极数码管驱动芯片，通过MAX7219可以使用单片机极少的引脚实现多45

个数码管的显示驱动

PCB设计步骤

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1.新建PCB文件：选取File/New...打开New Document对话框，选取 PCB Document建立一个新的 PCB 文档

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双击新建的 PCB 文件图标，即可进入 PCB 印制电路板编辑器

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2.规划电路板：设置版层

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3.设置PCB电路参数

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4.装入元件库：执行菜单命令Design/Add/Remove Library ，执行该命令后，系统会弹出“添加删除元件库”对话52

框，在该对话框中找出原理图中的所有元件所对应的元件封装库。选中这些库用鼠标单击按钮Add即可添加这些元53

件库

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5.网络表与元件的装入：首先执行菜单命令Design/Load Nets。执行完该命令后，系统会弹出如图1-68所示的“装55

入网络表与元件”对话框。Netlist File 输入选项框中输入文件名，如果不知道网络表所在位置，可以单击对话框56

中的 Browse 按钮

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6.再次装入网络表

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7.元件布局

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8.自动布线

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9.手工调整布线