我花60元自制了一个电子时钟！特别简单！电路采用四层板设计，是一个非常简单的四层板设计案例。

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硬件说明，硬件原理，原理图设计教程，PCB设计教程、电路焊接与调试、软件调试教程、电路源文件分享

硬件说明

电子时钟主要由这5个部分组成：

主控单片机：使用STC89C52RC。

电源输入：使用5V，采用TYPE-C接口

程序下载：预留出1x4Pin的2.54mm间距焊盘接口

按键：使用6*6*6mm的贴片封装。

数码管：显示时间。

图2-1 数码管电子时钟系统框图

电路原理（5部分）

那么时钟的电路如何设计？原理是什么？我们依然分为5个部分，分别讲解一下：

1.电源电路

电源部分主要是Type-C母座作为电源输入口。SW1是拨动开关，C1/C2作为电源滤波电容。接通TYPE-C，拨动SW1开关，给整个板子供电。

图3-1 电源输入电路

2.单片机最小系统电路

主控单片机使用的是STC89C52RC（LQFP-44封装）。

STC89C52的P0口（30至37引脚）比较特殊，当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，上电复位后处于开漏模式。

P0口内部无上拉电阻，所以作为I/O口使用时必须外接4.7K~10K的上拉电阻。

当P0口作为地址/数据复用总线使用时，时低8位地址线[A0~A7]，数据线的[D0~D7]，此时无需外接上拉电阻。

图3-2 STC89C52RC最小系统电路

3.程序下载电路

程序下载使用USB-TTL工具进行。

需要提前预留出1x4Pin的2.54mm间距焊盘接口，更要简易无累赘器件。

图3-3 程序下载电路

4.数码管显示电路

6个数码管组成显示电路，直接与单片机的一组I/O口相连，三极管起驱动位选作用，利用数码管的dp管段圆点来实现时钟的时分秒的中间的间隔显示，实现时间的24小时动态显示。

5.按键电路

按键实现时间校准功能，通过程序的编写，实现时分秒加一校准的效果，可自行编写实现其他控制功能效果，使用3个贴片6*6*6mm的轻触开关按键。

图3-5 按键电路

原理图设计教程

了解了硬件原理后，就要正式开始设计了！

这里分享一下原理图设计全过程。

1.新建工程

①打开嘉立创EDA。

②创建新工程。

③命名文件夹为：【单片机】简易数码管电子时钟。

④将原理图文件命名为：SCH_简易数码管电子时钟。

⑤最后，根据以下电路进行绘制电路原理图。

图4-1 SCH_简易数码管电子时钟

2.器件选型

这个时钟我用嘉立创EDA设计，所有的元器件都可以直接在嘉立创EDA中进行搜索，并直接用在设计中。

具体的元器件，参考下面的表格：

DIY物料准备表格

PCB设计教程

完成原理图设计后，就要进行PCB电路板设计了！创建文件步骤如下：

①检查电路与网络连接正确。

②点击顶部菜单栏的 “设计 ”→ “转换原理图到PCB”（快捷键为Alt+I）。

③将PCB文件保存到工程文件中。

④命名为：PCB_简易数码管电子时钟。

接下来，再讲解——边框、布局、走线、覆铜丝印这4大设计步骤和注意事项。

1.边框设计

如果你对PCB的形状及边框无特殊要求，一般会设计成矩形、圆形以及正方形，边框设置步骤如下：

• 顶部工具菜单栏→点击放置→板框→矩形
• 放置一个长为100mm、宽为32mm、2mm的圆角矩形

图5-1 边框设置设计

2.PCB布局

绘制完板框后，我们要对元器件进行分类和布局，节约设计时间。

图中有很多按键和对外的接口，这里可以用布局传递功能，让电路自动分类。步骤如下：

①确保PCB工程已保存，并与原理图在同一个文件夹中。

②框选原理图中的某一电路模块（如：框选按键电路）。

③点击顶部菜单栏中的 “设计” → “交叉选择”（快捷键为Shift+X）

④PCB页面对应的元器件会被选中，按原理图布局进行摆放。

示范：框选原理图中的某一电路模块

注意！

所有的器件，请根据飞线的指引进行摆放！这样做，是可以把原理图器件摆放非常整齐的！

另外，我再提供以下几点参考建议，让布局更轻松：

①数码管一正一反紧挨放置在顶层，其他器件放置在底层；

②单片机居中放置在底层背面；

③晶振靠近放置在单片机附近，减小干扰；

④TYPE-C靠右侧板边中部摆放；

⑤开关，按键和烧录接口放置在上方板边；

⑥数码管驱动电路排列摆放在下方；

⑦在板边四个角分别放置M3铜柱孔，用于固定支撑；

⑧在布局的过程中请注意接口位置。

图5-2-1 PCB布局参考图-顶层图5-2-2 PCB布局参考图-底层

3.PCB走线

初步的布局完成后，就要开始走线啦！因为这里的板子尺寸较小，双层走线难度较大，所以要采用四层走线。

而走线就是在电路板中按照飞线连接导线，再将相同的网络连接起来！

在走线前，先参考下述步骤，对这4层进行简单的设置：

①点击工具→图层管理器（快捷键为Ctrl+L）进行切换设置

②点击铜箔层下拉选择4

③内层1类型设置成信号层

④内层2（GND）设置成内电层，当完整的GND层

⑤这里还可以修改各图层的颜色。

图5-3 图层管理器

如图所示：顶层走线默认是红色线，底层为蓝色线，内层1为褐色，内层2（GND）为绿色。

现在，正式开始走线！以下是6个走线技巧：

①电源线设置为25mil，信号线设置为10mil宽度；

②走线以底层走线为主，走不通的可以切换到内层1进行连接；

③走线过程中优先走直线，需要拐弯的地方以圆弧拐弯或钝角为主；

④最后加上泪滴，添加丝印标记该按键功能以及接口功能；

⑤每一层的切换快捷键为：顶层：T；底层：B；内层1：1；内层2：2，在右侧图层面板中选择要走线的层；

⑥点击布线工具栏的单路布线进行连线（快捷键为W）。

图5-4-1 PCB走线参考图-顶层图5-4-2 PCB走线参考图-内层1图5-4-3 PCB走线参考图-底层

4.覆铜与丝印

在PCB走线完成后，需要进行覆铜，这可以连接好 GND 网络。

丝印字符遵循从上往下从左到右的原则——对拨动开关、烧录接口和按键等加上丝印标注说明。记得在板子空白区域加上工程名称与LOGO注释。

图5-5-1 覆铜与丝印参考图-顶层图5-5-2 覆铜与丝印参考图-内层1图5-5-3 覆铜与丝印参考图-内层2图5-5-4 覆铜与丝印参考图-底层

电路调试

这里主要讲解焊接的先后顺序、注意事项和硬件调试注意事项。

1.器件焊接

①先焊接TYPE-C接口；

②焊接STC89C52RC芯片时要注意方向，圆点标识的为1脚，如果芯片上有多个圆点，通常为最小的圆点；

③然后再焊接三极管、电阻和电容；

④接着是晶振，开关和按键；

⑤最后是数码管（注意一正一反按器件丝印标识放置）。

图6-1-1 PCB装配图-顶层图6-1-2 PCB装配图-底层图6-2-1 PCB空板-顶面图6-2-2 PCB空板-底面

注意！

• 焊接过程中要用电安全！手不要接触到烙铁头，避免烫伤。
• 焊接时元器件要对准位置，检查型号是否正确。
• 焊接贴片元器件时要用镊子夹住，要等焊锡凝固后再移走镊子，否则易造成虚焊。
• 焊接过程注意锡线是否虚焊漏焊，避免影响电路性能，导致电路不能正常工作。

图6-3-1 PCBA实物图-顶面图6-3-1 PCBA实物图-底面图6-4-1 3D渲染图-顶面图6-4-2 3D渲染图-底面

2.硬件调试

焊接完成后需要使用万用表检查电源与地是否短路，检查焊接过程中有没有出现短路以及断路的情况，检查无误后方能进行上电测试。

软件调试

最后，就是软件的调试教程了。

在调试开始之前，我们先获取代码源文件：

第一步：戳文字链，下载软件文件第二步：下载完成后，用Keil C51打开文件

1.编程环境

时钟使用keil C51进行编程开发。

PS：选择keil C51的原因是——AT89系列、STC89系列和STC15系列等单片机都可以使用keil C51进行开发。

2.固件烧录

使用宏晶的STC-ISP下载编程烧录软件，使用USB-TTL工具将程序下载到单片机。

3.程序介绍

然后，在STC-ISP中配置以下相关参数：

1. 芯片型号选择STC89C52RC
2. 点击定时器计算器工具，输入相应的系统频率，选择定时器模式等
3. 点击生成C代码，复制到keil中使用；

报错的解决方式：

程序编译调试中发现AUXR会报错，是因为在STC89C52RC的头文件reg52.h中没有声明AUXR寄存器，需要自行查看数据手册中的定义开启，即sfr AUXR = 0x8E;

图6-5 定时器配置操作图

电路源文件

如果你也想DIY一个这样的时钟，需要详细的电路源文件进行参考，你可以在电脑端打开它：

电路源文件

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