eda課程設(shè)計(jì)- 自動(dòng)電子鐘

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　題目： 自動(dòng)電子鐘 </p><p>　　學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　年級(jí)專業(yè)： 10級(jí)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　院（系）：電

2、氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實(shí)驗(yàn)中心 </p><p>　　2012年12 月13日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 摘要…………………………………………………………………………………1</p><p><b>　　第2章

3、 設(shè)計(jì)說明</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p><b>　　2.2模塊介紹</b></p><p>　　2.3相關(guān)元件真值表……………………………………………………………………3</p><p>　　第3章 原理電路圖……………………………………

4、………………………………5</p><p>　　3.1 整體電路圖…………………………………………………………………………5</p><p>　　3.2 秒計(jì)時(shí)模塊……………………………………………………………………8</p><p>　　3.3 分計(jì)時(shí)模塊 …………………………………………………………………10</p><p>　　3

5、.4 時(shí)計(jì)時(shí)模塊 …………………………………………………………………12</p><p>　　3.5 蜂鳴器模塊</p><p>　　第4章 仿真波形圖 ………………………………………………………………………14</p><p>　　第5章 管腳鎖定及硬件連線</p><p><b>　　5.1 管腳鎖定</b>

6、;</p><p>　　5.2 硬件連線 ……………………………………………………………16</p><p>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié) ………………………………………………………………………………17</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………18</p><p><b>　　第一章

7、摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)，主要目的是了解EDA的基本知識(shí)，學(xué)習(xí)和使用仿真軟件Max+PlusII，并設(shè)計(jì)用24小時(shí)制進(jìn)行時(shí)間顯示和具有暫停、復(fù)位功能的自動(dòng)電子鐘。學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，了解實(shí)驗(yàn)箱上各個(gè)模塊的功能作用，并熟悉各模塊的對(duì)應(yīng)引腳。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)說明</b></p><p>&l

8、t;b>　　1.設(shè)計(jì)思路：</b></p><p>　　首先，電子鐘的時(shí)鐘信號(hào)的分、秒都是60進(jìn)制的計(jì)數(shù)信號(hào)，小時(shí)則為24進(jìn)制的計(jì)數(shù)信號(hào)。由此，可以設(shè)置4個(gè)模塊，分別為秒模塊、分模塊和小時(shí)模塊。另外，由于電子時(shí)鐘還要有復(fù)位和暫停功能，因此還要加入控制模塊。而這些功能可以通過計(jì)數(shù)器的相關(guān)功能來實(shí)現(xiàn)，首先開關(guān)打開后，秒模塊開始計(jì)時(shí)，每當(dāng)計(jì)滿一個(gè)周期后會(huì)向下一個(gè)分模塊產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)，同時(shí)向秒模塊發(fā)出重置

9、信號(hào)，分模塊也開始計(jì)時(shí)。當(dāng)分模塊計(jì)滿一個(gè)周期后，同樣向小時(shí)模塊產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)并向本模塊發(fā)出重置信號(hào)，以此來實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　此外，在控制模塊的設(shè)計(jì)方面，可以將其穿插至各個(gè)計(jì)時(shí)模塊中。例如，可以利用控制計(jì)時(shí)模塊的時(shí)鐘脈沖的有無來實(shí)現(xiàn)整個(gè)時(shí)鐘的暫停功能；而復(fù)位功能的設(shè)計(jì)，可以用控制信號(hào)控制各個(gè)模塊的重置功能即可實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.模塊介紹

10、：</b></p><p>　　在本課程設(shè)計(jì)中，總共分有三個(gè)計(jì)時(shí)模塊，分為秒計(jì)時(shí)模塊、分計(jì)時(shí)模塊和時(shí)計(jì)時(shí)模塊。</p><p><b>　?。?）計(jì)時(shí)模塊</b></p><p>　　在計(jì)時(shí)模塊中選擇計(jì)數(shù)器時(shí)，由于考慮到計(jì)數(shù)芯片74160單片可以實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能，而兩片可以實(shí)現(xiàn)最多100進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能。因此在每個(gè)模塊中選用兩片

11、即可。一個(gè)芯片作為相應(yīng)時(shí)鐘數(shù)字的個(gè)位輸出信號(hào)，另一芯片為十位輸出信號(hào)。相應(yīng)進(jìn)位信號(hào)返回芯片CLRN端并由反相器反向后送給下一個(gè)模塊作為時(shí)鐘信號(hào)。每組芯片均采用異步清零的方法，達(dá)到進(jìn)位并且自身清零的目的。</p><p><b>　?。?）控制模塊</b></p><p>　　復(fù)位：在本次設(shè)計(jì)中，將復(fù)位功能與各個(gè)芯片相結(jié)合，通過外接輸入信號(hào)連接“非門”電路并與各組計(jì)時(shí)模

12、塊的進(jìn)位信號(hào)相連，再通過邏輯“與”門電路，輸入至各組芯片的CLRN端口來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)外接輸入信號(hào)為由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，各組芯片的CLRN端有效，實(shí)現(xiàn)復(fù)位清零的功能。</p><p>　　暫停：自動(dòng)電子鐘的暫停功能是通過外接輸入信號(hào)與時(shí)鐘輸入信號(hào)連接“與”門電路后，輸入至各組芯片的CLK端口實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)外接信號(hào)為高電平時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)有效，電子鐘正常計(jì)時(shí)；當(dāng)外接信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，時(shí)鐘信號(hào)無效，各組計(jì)時(shí)器暫停計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了輸出

13、信號(hào)的保持功能。</p><p>　　（3）蜂鳴器模塊（附加）</p><p>　　蜂鳴器模塊功能：在設(shè)計(jì)中加入蜂鳴器模塊，其功能是當(dāng)分計(jì)時(shí)模塊向時(shí)計(jì)時(shí)模塊有進(jìn)位，即整點(diǎn)時(shí)蜂鳴器響1秒，實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)功能。</p><p>　　蜂鳴器模塊原理：蜂鳴器模塊中，選用D鎖存器和74160各一片。當(dāng)分計(jì)時(shí)模塊沒有產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，D鎖存器輸入為低電平信號(hào)，輸出也為低電平信號(hào)。此時(shí)由原理

14、圖可知輸入至計(jì)數(shù)器74160芯片使能端ENT和ENP兩端口的信號(hào)和蜂鳴器接受到的信號(hào)都為低電平，此時(shí)計(jì)數(shù)器不工作，并且蜂鳴器不發(fā)聲。</p><p>　　當(dāng)分計(jì)時(shí)模塊向時(shí)計(jì)時(shí)模塊產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)時(shí)，D鎖存器輸入為高電平信號(hào)，輸出也為高電平，此時(shí)由原理圖可知，輸入至計(jì)數(shù)器兩使能端和蜂鳴器接受到的信號(hào)都為高電平，此時(shí)計(jì)數(shù)器由于一直有時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入，所以開始計(jì)時(shí)，并且蜂鳴器開始發(fā)生。當(dāng)計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)至1秒時(shí)，芯片74160

15、會(huì)發(fā)出高電平信號(hào)，通過“非”門和“與”門電路，最后輸入至計(jì)數(shù)器兩使能端，使計(jì)數(shù)器停止工作，同時(shí)蜂鳴器也接受到低電平信號(hào)而停止發(fā)聲。如此循環(huán)，每當(dāng)分計(jì)時(shí)模塊有進(jìn)位時(shí)，蜂鳴器都會(huì)發(fā)聲，并持續(xù)1秒。</p><p>　　3.相關(guān)元器件真值表</p><p>　　74160一個(gè)D鎖存器一個(gè) </p><p>　　第三章 原理電路圖</p><p>

16、　　在EDA設(shè)計(jì)軟件Maxplus Ⅱ所做原理電路圖如下</p><p><b>　　1.整體電路圖：</b></p><p><b>　　2.秒計(jì)時(shí)模塊</b></p><p><b>　　3.分計(jì)時(shí)模塊</b></p><p><b>　　3.時(shí)計(jì)時(shí)模塊</

17、b></p><p>　　4.蜂鳴器模塊（附加）</p><p>　　第四章 波形仿真圖</p><p><b>　　起始時(shí)刻仿真</b></p><p><b>　　秒進(jìn)位時(shí)刻仿真</b></p><p><b>　　分進(jìn)位時(shí)刻</b><

18、/p><p><b>　　時(shí)進(jìn)位時(shí)刻</b></p><p><b>　　復(fù)位時(shí)刻</b></p><p><b>　　暫停時(shí)刻</b></p><p><b>　　蜂鳴器模擬</b></p><p>　　第五章 管腳鎖定及硬件連線&

19、lt;/p><p><b>　　1.管腳鎖定：</b></p><p>　　秒鐘部分: Q00—PIN127 Q01—PIN128 Q02—PIN131 Q03—PIN132</p><p>　　Q10—PIN133 Q11—PIN134 Q12—PIN135 Q13—PIN136</p><p>　　分鐘部分: Q20—P

20、IN143 Q21—PIN144 Q22—PIN147 Q23—PIN148</p><p>　　Q30—PIN139 Q31—PIN140 Q32—PIN141 Q33—PIN142</p><p>　　小時(shí)部分: Q40—PIN75 Q41—PIN83 Q42—PIN85 Q43—PIN86</p><p>　　Q50—PIN87 Q51—PIN88 Q52—P

21、IN89 Q53—PIN90</p><p>　　輸入的時(shí)鐘信號(hào): CLK--PIN173</p><p>　　輸入的復(fù)位信號(hào)：RES1—PIN40</p><p>　　輸入的暫停信號(hào)：KEP1—PIN39</p><p>　　數(shù)碼管供電部分: DS1—PIN94 DS2—PIN95 DS3—PIN96 </p><p&g

22、t;　　DS4—PIN97 DS5—PIN99 DS6—PIN100</p><p>　　備注：小時(shí)部分為手動(dòng)連線部分，對(duì)應(yīng)5,6號(hào)數(shù)碼管</p><p>　　DS1-DS6為6個(gè)數(shù)碼管提供工作中高電平選中信號(hào)</p><p><b>　　2.硬件連線：</b></p><p>　　1-4號(hào)靜態(tài)數(shù)碼管經(jīng)管腳鎖定，在機(jī)箱內(nèi)

23、部已經(jīng)與數(shù)碼管連接，手動(dòng)連接5,6號(hào)數(shù)碼管相應(yīng)的連接口，并且在PIN173處給予機(jī)箱所提供的1HZ時(shí)鐘信號(hào)作為輸入信號(hào)源，裝載電路后，進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　短短五天的EDA課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，可以說是經(jīng)歷了很多，有痛苦，但更多的卻是看到自己成果時(shí)的喜悅。一周的課程設(shè)計(jì)雖然短暫，但卻讓我學(xué)到了很多東西，不僅鞏固了以

24、前所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有的東西。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我初步了解了EDA，特別是當(dāng)每個(gè)子模塊設(shè)計(jì)完成，最后在實(shí)驗(yàn)箱上調(diào)試成功時(shí)，心里特別的高興。在設(shè)計(jì)原理電路圖的時(shí)候，遇到了不少問題，開始時(shí)對(duì)芯片的功能不了解，對(duì)任務(wù)的目的性認(rèn)識(shí)不強(qiáng)，導(dǎo)致很長時(shí)間才開始進(jìn)行設(shè)計(jì)。在了解了相關(guān)芯片的功能之后，元器件上的連接和邏輯電路的設(shè)計(jì)方面又出現(xiàn)了很多問題，包括信號(hào)的定義方面，總是出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致不能出現(xiàn)正確的仿真波形圖。不過

25、在老師的幫助下，自己也細(xì)心的檢查過之后，終于將各個(gè)問題都處理完畢，當(dāng)看到完整的正確波形圖之后，心里終于長舒了一口氣。接下來是上箱調(diào)試，開始由于對(duì)箱子的構(gòu)造和各個(gè)管腳的作用不了解，導(dǎo)致第一次上箱調(diào)試沒有成功。之后又認(rèn)真看了《EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，熟悉了對(duì)各個(gè)管腳的作用，但是在進(jìn)行第二次調(diào)試的時(shí)候暫停功能又因?yàn)檫壿嬪e(cuò)誤出現(xiàn)了問題。最后經(jīng)過幾次的調(diào)試之后，終于得到了完整的結(jié)果。</p><p>　　回想這幾天的課設(shè)，

26、自己真的學(xué)到了很多，老師也給了很多幫助。因此我也希望學(xué)校能多讓學(xué)生做一些類似EDA課設(shè)之類的實(shí)驗(yàn)課，這樣既鞏固了書本上所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了動(dòng)手能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 常丹華. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 電子工業(yè)出版社，2010年</p><p>　　2 周蓮蓮.鄭兆兆. EDA課程設(shè)計(jì)B指導(dǎo)書