基于EWB軟件的可擴展數字電子時鐘設計

段立峰

（陜西工業職業技術學院 陜西 咸陽 712000）

隨著科技的發展，電子產品與計算機的聯系逐漸加大，電子產品變得越來越智能化，同時在設計中，電子線路的集成度要求也是變得越來越高。所謂EDA技術的應用是電子設計自動化的簡稱，它可以幫助電子線路設計人員在計算機上完成電路的邏輯設計、功能設計、時序測試、性能分析以及電路板的印刷等，伴隨著計算機輔助設計軟件CAD的發展，電子工作平臺EWB與傳統EDZ技術相比，具有更加便捷的特點。本文為更好的說明基于EWB軟件的可擴展數字電子時鐘設計，先從EWB軟件特點與電子鐘的功能模塊說起。

1 EWB軟件特點與電子鐘功能模塊

EWB軟件是在20世紀九十年代交互圖像技術有限公司推出的EDA軟件一種，全稱為ELECTRONICSWORKBENCH EDA，具有非常強的仿真功能。相對于其他EDA軟件而言，EWB軟件非常小巧，但是幾乎可以100%地仿真出真實電路，包含許多大公司的晶體管元器件、數字門電路芯片以及集成電路等，原理圖和各種工具在同一窗口，工作面十分直觀，還可以由外部直接模塊，便于改變元件的參數。EWB軟件還具有非常強的兼容性，容量小，方便使用，同時還是一種很好的電子技術訓練工具，目前已成為模擬集成電路設計的標準軟件。電子鐘主要由時鐘模塊、開關控制模塊、顯示模塊、基準信號模塊、功能擴展模塊等幾部分構成，在開關控制模塊中共包括四個開關，主要用來調時和設置鬧鐘，顯示模塊與基本時鐘模塊相連作為顯示器，可用于調節顯示之用，為實現設置鬧鐘功能，還添加了定鬧鐘功能模塊以及調時模塊。圖1是電子鐘表的設計框圖。

圖1 電子鐘表的設計框Fig.1 The design of electronic clock box

2 數字電子時鐘的設計

2.1 時鐘模塊線路設計

時鐘模塊線路設計元件包括提供1 Hz占空比50%的時鐘源、電源、六個數碼管、十個二輸入端口、兩個非門以及四個發光二極管。其原理是6個74162級聯構成時鐘計數器，分別及秒位、10位、10分位，以此類推一直到10時位，對應的數值都有74162級聯連接，在9秒時向10秒進位，59秒向分位進位，以此類推，9時59分59秒時向10時進位，當數值達到23時59分59秒時，數值清零，開始下一周期。

GDN端接地，連接74162的各個VCC端接電源，高電壓接到ENT端，高電平接到CLR端，時鐘源節CLK端，把相應的低位進位信號送至高位的計數端，下圖2是電子時鐘的電路原理圖。

圖2 電子時鐘的電路原理圖Fig.2 The circuit principle diagram of electronic clock

2.2 功能擴展模塊線路設計

功能設計模塊主要包括調時功能模塊和定鬧鐘功能模塊的設計。調時功能模塊元件包括1個74162、1個4028、3個開關（編號設為 1、2、3）、7個三態門、12個兩輸入端或門、3個與門等。其原理是開關1用來控制74162的ENT端的點評，保證計數器一直處于計數或停止狀態。高電平節ENT端，正常情況下74162處在正常技術情況下，發生異常可進行調時，在處在調時狀態下時，開關2和74162與4028組成一個循環選位器，可以依次選擇10時到1秒進行調節。閉合開關2，高電平就在4028的輸出端口依次進行輸出，對應的變化傳送到ENP端，時74162等待調整的數字，選中調整項后，閉合開關3，使用手動來進行調試技術，調整時間后需要將開關1撥回到原位，此時時鐘開始重新計時。在連接電路時嗎，為防止一個節點上的兩個信號同時可出現，導致噶點評達不到要求，需要將控制信號連接到ENP端。

定時鬧鐘模塊包括4個74162元件、4個數碼管、4個而輸入端的集成電路、5個發光二極管、5個四輸入端、2個與非門二輸入端以及1個開關。其設計原理是先用4個74162、循環選位器以及4個數碼管形成一個單元用來設置鬧鐘的時間（此設計的鬧鐘可以設置到分位），然后需要將對應的基本時鐘，將鬧鐘的74162的輸出信號通過通過同或門，對比設置好的鬧鐘時間的各位信號，在各位信號全部符合條件的情況下，信號才能輸出到高電平段，進而是鬧鐘指示燈亮。其連接方法為設定調時模塊與鬧鐘模塊中的循環選位器能夠共用，輸出端口作為鬧鐘模塊的選位用，調時模塊的選為用還包括4028的輸出端口的1~6號。

2.3 控制開關模塊線路設計

控制開關模塊共包含4個開關，其中1、2和3用于調時，開關2和4是用來設置鬧鐘的。使開關3置于下端，開關1置于上端就可是電子鐘處在計時狀態。電子時鐘處于調時狀態的方法是：首先先使開關1號連接到CUK端，按下開關2，使用者從“10時”到“秒”進行選位，在設計中每按兩下可以選擇一位值的變化，調節順序依高到低，繼續按可進行調節時間，在進行調節時間時，選中調節的位定為調解時亮，再選中調節的位后，按下開關3，就可以進行調節時間，一直按下直到達到自己調節的時間為止。選擇其他的位進行，方法和順序與上相同，在時間調時完畢后再將1撥回到CLR端，電子鐘開始接著計時。定鬧鐘需要使用開關2和開關4，開關2的作用是用來進行選位，開關4則是用來進行調整時間，使用方法以上文所講相同，鬧鐘設置完畢及時生效，到時間后，電子鐘會有指示燈發亮。

本設計已非常接近于實際，但是仍然存在缺陷，在現實應用中，電子鐘不可能采取兩套數碼管進行設計，因此需要精簡成一套數碼管，可以把設計改為有一個選擇控制器來連接數碼管進行完善。

3 結束語

綜上所述，本文針對電子設計工程師在設計電路中常遇到的問題，基于EWB軟件設計平臺，采取從局部到整體的設計思路，設計可實現24小時調時、定鬧鐘功能的數字電子時鐘，詳細介紹數字電子中個模塊的設計原理與具體電路的實現，文中所涉及的數字電子時鐘，超越現實生活中所用的電子表，體現出EWB軟件在電子線路設計中的優越性，設計出的數字電子時鐘非常接近于實用，并在最后指出了設計存在的不足與完善的方案。

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