1. 设计背景
1.1 Multisim 10的定义及对PCB的认识
Multisim是一款专门用于电子线路仿真与设计的END工具软件。Multisim 10是一个完整的集成化设计环境，他将计算机仿真和虚拟仪器技术完美的结合在一起，为电子线路的仿真和设计提供了良好的环境。
PCB不仅仅是固定或装配各种电子零件的基板，更重要的是实现各种电子元器件的电气连接或电绝缘，提供电路要求的电气特性（特性阻抗等）。可以这么说印制电路板是当今电子技术应用系统中不可替代的重要部件。其中最常用的是图件放置、放置导线、移动元件、查找、编辑、自动布线或手动布线等操作方法。
1.2 了解数字电路系统和数字电路的定义和组成
数字电路是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。
2. 设计方案
2.1 任务分析
根据课程设计要求知，倒计时报警器是由555定时器、两个500Ω的电阻和一个22nF和一个1uF的电容一起构成的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号，支持整个电路的连续工作；用拨码开关控制着电路的倒计时时间， 74LS192计数器和74LS47共阳极驱动器的组成，用以驱动发光二极管正常工作，同时74LS192计
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数器的输出端经过另一个555定时器产生时钟电路，从而控制蜂鸣器及发光二极管循环工作。
2.2方案论证
在倒计时报警器电路中，需要体现的是电路的循环功能，由555定时器、2个48KΩ的电阻和一个22nF、一个1uF的电容一起构成的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号。驱动电路采用74LS192计数器和74LS47共阳极驱动器来实现，最终在让蜂鸣器及发光二极管上显示输出结果。电路结构框图如图1所示。
时钟发生器 计数器 译码器 显示 输出端
图1 电路结构图
3. 方案实施
3.1 原理图设计
1、 时钟电路设计
555集成时及电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，可连接成多谐振荡电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。555定时器的1端接地,4端和8端接电源，5端通过1uF的电容接地，2端和6端接在一起，并通过R2接7端、通过电容C1接地，这样便构成了时钟脉冲。555定时器的逻辑符号图，如图2所示。
8VCC47625RSTDISTHRTRICONGNDOUT3
图2 555定时器的逻辑符号图
1由555集成定时器构成的多谐振荡电路如图3所示。
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图3 555集成定时器构成的多谐振荡电路
2、 定时电路设计
由74LS192计数器和74LS47共阳极驱动器组成,用以驱动数码管显示不同数据，并且在时钟电路的控制下蜂鸣器及发光二极管循环工作。
原理：把555定时器的输出端接74LS192计数器的加数计数器输入端，将74LS192计数器的输出端分别接74LS47共阳极驱动器的输入端，再把74LS47共阳极驱动器的输出端分别接数码管。同时74LS192计数器的输出端接另一个555定时器的输入，555定时器的输出接发光二极管及蜂鸣器的输入，使电路循环工作。
74LS192的引脚图与功能表分别如图4、5所示。
图4 74LS192的引脚图
图5 74LS192的功能表
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3、 输出及报警电路设计
输出电路由数码管、发光二极管及蜂鸣器组成。当数码管显示器由99倒计时到0时，二极管发光，同时蜂鸣器响，二者每次工作时间均为5秒。如图6，图7所示。
图6 数码管 图7 发光二极管及蜂鸣器
LED产品的种类繁多，有共阴极电路，还有共阳极电路。本次主要采用共阳极电路。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子和多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少说载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式导致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
3.2 仿真电路
在各单元电路设计的基础上，按照总体电路图在仿真软件Multisim上选择与之对应的芯片并连接好电路图，然后闭合开关。将电路在Multisim上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，然后打开Multisim的开关，根据发光二极管的闪烁情况及蜂鸣器响的时间判断电路是否正常。通过仿真，我们的电路原理图无误，可以制板。仿真图如图8所示。
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