基于EWB软件的可扩展数字电子时钟设计

段立峰

（陕西工业职业技术学院 陕西 咸阳 712000）

随着科技的发展，电子产品与计算机的联系逐渐加大，电子产品变得越来越智能化，同时在设计中，电子线路的集成度要求也是变得越来越高。所谓EDA技术的应用是电子设计自动化的简称，它可以帮助电子线路设计人员在计算机上完成电路的逻辑设计、功能设计、时序测试、性能分析以及电路板的印刷等，伴随着计算机辅助设计软件CAD的发展，电子工作平台EWB与传统EDZ技术相比，具有更加便捷的特点。本文为更好的说明基于EWB软件的可扩展数字电子时钟设计，先从EWB软件特点与电子钟的功能模块说起。

1 EWB软件特点与电子钟功能模块

EWB软件是在20世纪九十年代交互图像技术有限公司推出的EDA软件一种，全称为ELECTRONICSWORKBENCH EDA，具有非常强的仿真功能。相对于其他EDA软件而言，EWB软件非常小巧，但是几乎可以100%地仿真出真实电路，包含许多大公司的晶体管元器件、数字门电路芯片以及集成电路等，原理图和各种工具在同一窗口，工作面十分直观，还可以由外部直接模块，便于改变元件的参数。EWB软件还具有非常强的兼容性，容量小，方便使用，同时还是一种很好的电子技术训练工具，目前已成为模拟集成电路设计的标准软件。电子钟主要由时钟模块、开关控制模块、显示模块、基准信号模块、功能扩展模块等几部分构成，在开关控制模块中共包括四个开关，主要用来调时和设置闹钟，显示模块与基本时钟模块相连作为显示器，可用于调节显示之用，为实现设置闹钟功能，还添加了定闹钟功能模块以及调时模块。图1是电子钟表的设计框图。

图1 电子钟表的设计框Fig.1 The design of electronic clock box

2 数字电子时钟的设计

2.1 时钟模块线路设计

时钟模块线路设计元件包括提供1 Hz占空比50%的时钟源、电源、六个数码管、十个二输入端口、两个非门以及四个发光二极管。其原理是6个74162级联构成时钟计数器，分别及秒位、10位、10分位，以此类推一直到10时位，对应的数值都有74162级联连接，在9秒时向10秒进位，59秒向分位进位，以此类推，9时59分59秒时向10时进位，当数值达到23时59分59秒时，数值清零，开始下一周期。

GDN端接地，连接74162的各个VCC端接电源，高电压接到ENT端，高电平接到CLR端，时钟源节CLK端，把相应的低位进位信号送至高位的计数端，下图2是电子时钟的电路原理图。

图2 电子时钟的电路原理图Fig.2 The circuit principle diagram of electronic clock

2.2 功能扩展模块线路设计

功能设计模块主要包括调时功能模块和定闹钟功能模块的设计。调时功能模块元件包括1个74162、1个4028、3个开关（编号设为 1、2、3）、7个三态门、12个两输入端或门、3个与门等。其原理是开关1用来控制74162的ENT端的点评，保证计数器一直处于计数或停止状态。高电平节ENT端，正常情况下74162处在正常技术情况下，发生异常可进行调时，在处在调时状态下时，开关2和74162与4028组成一个循环选位器，可以依次选择10时到1秒进行调节。闭合开关2，高电平就在4028的输出端口依次进行输出，对应的变化传送到ENP端，时74162等待调整的数字，选中调整项后，闭合开关3，使用手动来进行调试技术，调整时间后需要将开关1拨回到原位，此时时钟开始重新计时。在连接电路时吗，为防止一个节点上的两个信号同时可出现，导致噶点评达不到要求，需要将控制信号连接到ENP端。

定时闹钟模块包括4个74162元件、4个数码管、4个而输入端的集成电路、5个发光二极管、5个四输入端、2个与非门二输入端以及1个开关。其设计原理是先用4个74162、循环选位器以及4个数码管形成一个单元用来设置闹钟的时间（此设计的闹钟可以设置到分位），然后需要将对应的基本时钟，将闹钟的74162的输出信号通过通过同或门，对比设置好的闹钟时间的各位信号，在各位信号全部符合条件的情况下，信号才能输出到高电平段，进而是闹钟指示灯亮。其连接方法为设定调时模块与闹钟模块中的循环选位器能够共用，输出端口作为闹钟模块的选位用，调时模块的选为用还包括4028的输出端口的1~6号。

2.3 控制开关模块线路设计

控制开关模块共包含4个开关，其中1、2和3用于调时，开关2和4是用来设置闹钟的。使开关3置于下端，开关1置于上端就可是电子钟处在计时状态。电子时钟处于调时状态的方法是：首先先使开关1号连接到CUK端，按下开关2，使用者从“10时”到“秒”进行选位，在设计中每按两下可以选择一位值的变化，调节顺序依高到低，继续按可进行调节时间，在进行调节时间时，选中调节的位定为调解时亮，再选中调节的位后，按下开关3，就可以进行调节时间，一直按下直到达到自己调节的时间为止。选择其他的位进行，方法和顺序与上相同，在时间调时完毕后再将1拨回到CLR端，电子钟开始接着计时。定闹钟需要使用开关2和开关4，开关2的作用是用来进行选位，开关4则是用来进行调整时间，使用方法以上文所讲相同，闹钟设置完毕及时生效，到时间后，电子钟会有指示灯发亮。

本设计已非常接近于实际，但是仍然存在缺陷，在现实应用中，电子钟不可能采取两套数码管进行设计，因此需要精简成一套数码管，可以把设计改为有一个选择控制器来连接数码管进行完善。

3 结束语

综上所述，本文针对电子设计工程师在设计电路中常遇到的问题，基于EWB软件设计平台，采取从局部到整体的设计思路，设计可实现24小时调时、定闹钟功能的数字电子时钟，详细介绍数字电子中个模块的设计原理与具体电路的实现，文中所涉及的数字电子时钟，超越现实生活中所用的电子表，体现出EWB软件在电子线路设计中的优越性，设计出的数字电子时钟非常接近于实用，并在最后指出了设计存在的不足与完善的方案。

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