EDA一分鐘鬧鐘解讀

1、燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目：鬧鐘學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院年級專業(yè):學(xué) 號:學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師：呂宏詩張強教師職稱：實驗師實驗師燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院基層教學(xué)單位：電子實驗中心學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）設(shè)計題目鬧鐘設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計簡易的一分鐘鬧鐘可手動輸入定時時間（099s），如30s兩個數(shù)碼管上跟蹤顯示時間的變化：女口30, 29, 28到了指定時間蜂鳴器發(fā)出8s的提示音設(shè) 計 要 求有暫停開關(guān)，在倒計時過程中可隨時停止采用2個數(shù)碼管顯示時間用蜂鳴器發(fā)出提示音采用撥碼開關(guān)定時工 作 量學(xué)會使用 Max+Plusll軟件和實驗箱；獨立完成電路設(shè)計

2、，編程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務(wù)書。工 作 計 劃1. 了解EDA的基本知識，學(xué)習(xí)使用軟件Max+Plusll，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計；2. 學(xué)習(xí)使用實驗箱，繼續(xù)電路設(shè)計；3. 完成電路設(shè)計；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗收；5. 答辯并書寫任務(wù)書。參 考 資 料數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)閻石主編.咼等教育出版社.EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書.指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2013年3月11日第1章設(shè)計說明1.1設(shè)計技術(shù)參數(shù)1.2設(shè)計要求1.3設(shè)計思路1.4真值表1.5模塊介紹第2章原理圖2.1 Max+Plusll原理圖設(shè)計

3、第3章波形仿真3.1 Max+Plusll simulator原理圖仿真第4章硬件設(shè)計4.1 管腳鎖定4.2 硬件連線第5章心得體會參考文獻第一章設(shè)計說明1.1設(shè)計技術(shù)參數(shù)1. 設(shè)計簡易的一分鐘鬧鐘2. 可手動輸入定時時間（099s）,如30s3. 兩個數(shù)碼管上跟蹤顯示時間的變化：女口30，29，284. 到了指定時間（00）蜂鳴器發(fā)出8s的提示音1.2設(shè)計要求1. 有暫停開關(guān)，在倒計時過程中可隨時停止2. 采用2個數(shù)碼管顯示時間3. 用蜂鳴器發(fā)出提示音4. 采用撥碼開關(guān)定時1.3設(shè)計思路1. 根據(jù)設(shè)計簡易的一分鐘鬧鐘要求，我首先考慮到要做的鬧鐘需要在1Hz的時鐘脈沖控制下以每秒鐘減一的速度做

4、減法?？梢宰鰷p法計數(shù)器的芯片中，我接觸過的就是74191和74190,而其中74190芯片是一個十進制加減法可逆的計數(shù)器，十分符合我的設(shè)計要求。為了完成可以做出 099s的減法計數(shù)，我用了兩片74190芯片同步置數(shù)來實現(xiàn) 100以內(nèi)的減法。2. 根據(jù)要求到指定時間蜂鳴器發(fā)出8秒提示音，蜂鳴器在SPEAKER接高電平時工作，而我主要是需要控制蜂鳴器接口處于高電平的開始與結(jié)束的時間。首先考慮當(dāng)兩個74190芯片都為零的時候蜂鳴器要開始工作，八秒結(jié)束的時候蜂鳴器要結(jié)束工作。由此 我想到用加法計數(shù)器 74160芯片來控制蜂鳴器工作的時間 8秒，使完成設(shè)計要求。3. 根據(jù)要求兩位數(shù)碼管跟蹤顯示時間的變化

5、。所以我將兩片74190的輸出結(jié)果用2位十進制數(shù)碼管以靜態(tài)方式顯示，來達到設(shè)計跟蹤顯示的目的。4. 根據(jù)要求要采用撥碼開關(guān)定時，其中我只要將8位數(shù)字開關(guān)組 A分別于74190的8個輸入端口鎖定即可達到設(shè)置時間的目的。5. 根據(jù)要求有暫停開關(guān)，在倒計時過程中可隨時停止，我就想到要控制74190芯片的GN使能端。根據(jù)74190的真值表可以看出，當(dāng) GN為1時，芯片HOLD COUNT當(dāng)GN 為0，且LDN為1時，芯片COUND DOW所以只要加入一個控制開關(guān)，使要暫停時控制GN 口為1，工作時控制 GN 口為0即可。1.4真值表1圖1為74190芯片真值表圖Inputs|OutputsCLK GN

6、 LON DNUP D C B A | QD QC QB QA | MXMN | RCONXLXd c b a |dcba1 x1 xLL1HLLH1 H1LLHH1LLLL1 H1LLHL1Count Up1 L1HLHH1Count Down1 L1HHHX1Hold Count1 L1H圖1 74190芯片真值表圖2. 圖2為74160芯片真值表圖Inputs|OutputsCLKLDNCLRMENPEmDCBA |QDQCQBQARCOXXLXX1LLL LLJLHXXdcba 1dcb aJHHXL1QDQCQBQA*JHHLX1QDQCQBQALJHHHH1LLL LLJHHHH1

7、LLL HLJ-HHHH1LLH LLrHHHH1LLH HLjHHHH1LHL LLj-HHHH1LHL HLrHHHH1LHH LLrHHHH1LHH HLsHHHH1HLL LLiHHHH1HLL HHRCO = QD & QA & ENT圖2 74160芯片真值表圖1.5模塊介紹 1.定時時間模塊，如圖 3。共頁第頁ilWT:.逗 & .：74190AHSHCHDHvccLDNAQABQBCQCDQDGNMXMNDNUPRCONCLKBCD COlNTtRLDNAQABQBCQCDQDGNMXMNDNUPRCONCLK74190BCD COUNTER圖3定時時間模塊定時時間模塊由兩個

8、74190十進制計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成。上面一片是個位，下面一片是 十位。其中AL,BL,CL,DL和AH,BH,CH,DH分別是個位和十位的輸入控制端，分別與數(shù)字 開關(guān)組A中的8個管腳對應(yīng)以控制置數(shù)。由74190芯片真值表了解到當(dāng) LDN端低電平時， 可對芯片的初始值進行設(shè)置；高電平時，計數(shù)開始，在連接芯片時將兩個74290芯片的置位端LDN連接在一起形成同步置數(shù)。同時又了解到 74190在CLK上升沿有效，則只需 控制個位的CLK接時鐘頻率1Hz,即可使計數(shù)時，每次倒計一個數(shù)是 1秒鐘。因為74190 芯片本身是十進制減法計數(shù)器，故只需將個位芯片的RCON借位端接到十位芯片的 CLK處，即可控制在

9、需要借位時十位的減法計數(shù)。2 蜂鳴器模塊，如圖4。圖4蜂鳴器模塊蜂鳴器模塊主要由74160芯片實現(xiàn)。在平時計數(shù)的情況下，輸入74160芯片的CLRN端的信號為0,74160不計數(shù)。當(dāng)兩片 74190芯片的輸出都為 0時，使得74160芯片中的 CLRN端輸入為1，74160工作。同時我了解到 74160是上升沿計數(shù)，將 74160的CLK端 由74190芯片的0000 0000輸出和74190個位計數(shù)芯片的 CLK輸入共同控制，即可實現(xiàn) 74160在00時計數(shù)，且計數(shù)周期為1s。又要求蜂鳴器響 8秒，即控制74160計數(shù)8秒之 后停止，蜂鳴器就不響了。由上面的分析，我做了表 1以分析如何實現(xiàn)蜂

10、鳴器僅響 8秒。QDQCQBQA蜂鳴器00000000110010100111010010101101101011111000110011表1 74160輸出與蜂鳴器狀態(tài)關(guān)系表由表得出了如圖4中的接線方式，控制當(dāng)計數(shù)狀態(tài)為00,蜂鳴器工作，且工作時間為8秒。3. 暫停模塊，如圖5。LDNACLAEQ0CQCDQDGNL1XM 忖DNUPRCONCLK74190BCD COUNTER*砧廠Mm20LTOLTTI12I亡性Mg. 2 ic-jecLlglS 口匚岸洛程乜00控制端圖5暫停模塊暫停模塊的實現(xiàn)主要由開關(guān)z1控制。因為74190芯片是由GN控制使能的。當(dāng)我們想要實現(xiàn)暫停的時候，使GN為1

11、即可。而通過計數(shù)控制到 00時，也需要使GN為1從而停止計數(shù)，由此，只要使用 z1開關(guān)在平時計數(shù)時對 GN的0狀態(tài)無影響，僅在要暫停時 撥動開關(guān)實現(xiàn)GN為1，z1與線路中同接一個或門即可實現(xiàn)，具體狀態(tài)如表2。00控制端Z1端GN狀態(tài)計數(shù)時為0不暫停時設(shè)為00計數(shù)時為0暫停時設(shè)為11計數(shù)到00時為1不暫停時為01表2 z1 , 00控制端，GN狀態(tài)對應(yīng)表4. 數(shù)碼管位控模塊，如圖6。preset :3WT -dproject 254 :圖6數(shù)碼管位控模塊為了使數(shù)碼管跟蹤顯示，將要使用兩位數(shù)碼管位置高電平。第二章原理圖2.1 Max+Plusll原理圖設(shè)計耳:Max+Plusll原理圖設(shè)計，如圖

12、7。囂匸宀 一 1尹7 SA 宀 - /,，! = : : : B ; 1 F N1 撐55:二去 ?OJ3a a a s節(jié)-r： iZD CJ iCZJS3-AE1U13M 詁淚：0;零 乍爼：更hT T- EP g 口圖7 Max+Plusll 原理圖2.2 Max+Plusll原理圖各接口信息：1. LDN 74190芯片使能端，低電平時置數(shù)，高電平時計數(shù)。2. GN 74190芯片控制端，低電平時計數(shù)，高電平時計數(shù)暫停。3. DNUP 74190芯片加減計數(shù)控制端，低電平時做加法，高電平時做減法。4. RCON 74190芯片進/借位端，兩片級聯(lián)時控制進 /借位。5. DH,CH,BH

13、,AH,DL,CL,BL,AL這8個端口可以看成用八位二進制表示兩位BCD碼，由前至后分別是高位到低位。6. Z1:控制鬧鐘暫停，平常狀態(tài)設(shè)置為0，要暫停時通過數(shù)字撥碼開關(guān)設(shè)置為1。7. Y7, Y6, Y5, Y4, Y3, Y2, Y1，Y0這8位輸出每四位對應(yīng)一個數(shù)碼管顯示，用四位 二進制表示一位 BCD碼，前面是高位后面是低位。8. 01, 02：輸入高電平，控制數(shù)碼管位選。9. O蜂鳴器輸入，高電平時，蜂鳴器工作；低電平時，蜂鳴器不工作。10. CLK接入1Hz的時鐘頻率，控制時間。第三章波形仿真3.1 MAX+plus 2 simulator 仿真MAX+plus 2 simula

14、tor 仿真波形圖，如圖 &圖 8 MAX+plus 2 simulator 仿真波形圖1輸入定時時間11s;2. 輸入暫停時間5s-7s ;3. 兩個靜態(tài)數(shù)碼管上跟蹤顯示時間的變化為11,10,09,08,其中07在暫停時間段內(nèi)不變，啟動后繼續(xù)計數(shù)。4. 到了指定時間(00)蜂鳴器發(fā)出8s的提示音。(14.5s-22.5s )第四章硬件設(shè)計4.1管腳鎖定管腳鎖定，如表3。接口管腳接口管腳CLK75LDN83DH53CH47DL44CL41Y7136Y6135Y3132Y2131O38O194接口管腳接口管腳Z185BH46AH45BL40AL39Y5134Y4133Y1128Y0127O29

15、5表3管教鎖定4.2硬件連線1、時鐘模塊21腳為1Hz連接75引腳；2、數(shù)字開關(guān)組 BSW9(83)、BSW10(85),括號內(nèi)為連接的對應(yīng)引腳。經(jīng)下載、連線后，靜態(tài)數(shù)碼管可準(zhǔn)確顯示時間，蜂鳴器正常工作，在定時時間到達 時，發(fā)出8秒提示音。結(jié)果符合題目要求，實驗設(shè)計成功。第五章心得體會本次課程設(shè)計我做的項目是一分鐘鬧鐘，并且要求蜂鳴器在數(shù)碼管保持在00時，發(fā)出8秒提示音，我利用了74190和74160兩種計數(shù)器，通過一系列的嘗試，我初 步掌握了兩種計數(shù)器的基本特性，能夠用它們設(shè)計并實現(xiàn)一些簡單的邏輯電路。這次EDA課程設(shè)計給了我一次關(guān)于數(shù)字電子的實踐機會，通過這一周的課設(shè)，我對 計數(shù)器的使用有

16、了更進一步的了解，進一步做到了把學(xué)到的知識應(yīng)用于實際。剛開始我 以為這次的課設(shè)很簡單，但通過自己動手才發(fā)現(xiàn)自己在數(shù)字電子技術(shù)上有很多的不足， 我充分認(rèn)識到理論必須聯(lián)系實際才能真正發(fā)揮作用，而實踐正是檢驗理論最好的工具。 在設(shè)計電路的過程中我遇到了不少的麻煩，但通過自己的努力和老師、同學(xué)的幫助，我 最終成功完成了鬧鐘的設(shè)計。我認(rèn)為EDA這樣的的課程設(shè)計能夠鞏固有效地鞏固和加深我們在課堂上所學(xué)習(xí)的理 論知識，激發(fā)我們對科學(xué)實驗的興趣，提高自己獨立思考和動手的能力，同時也能大大 提高我們對那些看似無聊的理論課程的重要性的認(rèn)識。這次EDA課程設(shè)計培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男惺聭B(tài)度，讓我認(rèn)識到了一個小小的錯誤或一點 點的馬虎就有可能導(dǎo)致整個電路無法正常運行，科學(xué)容不得半點兒疏漏。參考文獻1數(shù)字電子