0 引言

随着科技与网络的飞速发展，各种电子产品更是以其外形设计更加新颖、更加独特，性能更加完善、人性化而出现在人们生产、生活的各个领域，如手机，电脑其更新速度之快，已令人瞠目结舌。

电子产品传统的设计方法主要依靠设计者的实际经验和设计技巧，用逐步试探的方法将功能复杂得数字系统按逻辑功能划分为若干子模块．最后将子模块组合设计出一个完整的数字系统，通过整机安装、调试后，若发现设计有问题，还得反复进行设计和调试，这种方法的设计成本高，效率低。电子产品的更新速度如此之快，企业要想在激烈的竞争中占据主动．则产品从设计开发到调试投产整个新产品的开发周期必须更短．而性能却必须更全面、更完善。正是在这种情况下，计算机辅助设计(CAD：Computer Aided Design)技术在实现设计自动化(DA：Design Automation)方面取得了突破性进展，从而取代了传统设计方法．得到广泛应用。目前在电子设计领域，设计技术正处于从CAD向DA过渡的进程中，通常称为电子设计自动化(EDA)。

现代电子设计技术的核心是EDA技术，就是利用EDA软件工具完成设计、编译、综合、优化和仿真测试等功能，直至实现电子线路的系统功能。因此，熟练掌握一些电路仿真软件已成为电子电路设计人员应具备的基本技能之一。本文在简述电子秒表工作原理和方法的基础上，主要介绍基于EDA技术的电子秒表的设计与实现过程。

1 电子秒表的工作原理和方法

1.1 电子秒表测量的设计要求

1.1.1 具有60秒显示的功能：

1.1.2 具有整点自动报时功能，要求当数字秒表计到59秒时，驱动音响电路，音响持续1秒，音响结束时刻为整点60秒；

1.1.3 由控制电路来控制数字秒表清零、计数、停止三种状态。

1.2 电子秒表的工作原理

按照电子秒表的设计要求，数字电子秒表电路原理框图，如图1所示。

该图包括脉冲信号源、分频电路、计时电路、译码显示电路、控制电路和整点报时电路等6个部分。其中，计时电路和控制电路是系统的主要部分，计时电路完成60秒计数功能，而控制电路具有直接控制计数器的清零、启动计数、停止3种状态的功能。

1 2.1 脉冲信号源

由石英晶体振荡器产生频率很高的脉冲信号，经分频电路分频变成1Hz基准信号和1000Hz的音频信号，满足计时电路和声响电路的需要。

1.2.2 控制电路

控制电路为节拍脉冲发生器，可产生3个控制信号。可选用移位寄存器74LS194构成的3位环形计数器来实现，其3个输出端分别用作清零、计时、停止3种状态。单脉冲发生器由基本RS触发器构成，为控制电路提供时钟脉冲。

1.2.3 计时电路

由2个BCD码十进制计数器组成60进制计数器（可选用74LS160或其它计数器）。译码显示部分用译码，驱动电路74LS48驱动2只共阴极七段数码管显示。

1.2.4 报时电路

当计时电路计时到59秒时，产生一个控制信号打开音频电路，音响电路报时，音响持续1秒，音响结束后再产生控制信号封锁音频电路。

本文在简述电子秒表工作原理和方法的基础上，主要介绍基于EDA技术的电子秒表的设计与实现过程。利用EDA软件工具完成设计、编译、综合、优化和仿真测试等功能，可以提高在有限的时间内完成课题的成功率和设计效率。

2 电子秒表的电路设计

电子秒表的核心电路为控制电路和计时电路。控制电路由74LS194实现，它的三个输出信号q0、q1、q2可分别用作清零、计时、停止控制信号。计时电路由两片74LS160级联实现，如图2所示。

3 数字秒表的仿真

用MAX+PLUSⅡ软件对各子电路分别进行编译、仿真验证，结果如下。

3.1 控制电路的仿真

控制电路的仿真波形如图3所示。当S0、S1设定为“11”状态时，74194工作在预置状态，即当时钟脉冲信号CPI上升沿到达时，输出端q0、q1、q2输出预置端A、B、C的设定数据“001”，控制电路发出清零控制信号。控制电路初时状态预置后，将S0、S1设定为“01”状态，74194工作在右移状态，此时74194构成三位环形计数器如图4所示，分别产生清零、计数、保持控制命令。

3.2 计时电路的仿真

计时电路的仿真波形如图5所示。当计时电路工作在计时状态时，计数器完成60秒计时，当BAOCHI端为低电平时，电路工作在保持状态。

3.3 电子秒表的仿真

电子秒表的仿真波形如图6所示。从仿真波形可以看出，通过控制脉冲控制端CPI可实现电子秒表的清零，计时和保持功能。

4 结束语

利用EDA软件工具完成设计、编译、综合、优化和仿真测试等功能，在整个设计调试过程中，仿真电路就象在实验室实际操作一样，且软件具有丰富的元件库，绘制电路方便，参数可随意修改，一个方案不成功可抹掉重来，不怕元件损坏，不怕仪器出故障，可以充分发挥设计人员的创造力设计出功能丰富的各种控制器。这样既节约了设计成本，同时也缩短了设计周期，随着EDA软件版奉的不断更新，功能不断加强，现已成为电子、电气工程设计人员和教学丁作者必备的工具软件。