EDA一分鐘鬧鐘

1、燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書題目： 鬧鐘 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 呂宏詩(shī) 張強(qiáng) 教師職稱： 實(shí)驗(yàn)師 實(shí)驗(yàn)師 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（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(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目鬧鐘設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的一分鐘鬧鐘可手動(dòng)輸入定時(shí)時(shí)間（099s），如30s兩個(gè)數(shù)碼管上跟蹤顯示時(shí)間的變化：如30，29，28到了指定時(shí)間蜂鳴器發(fā)出8s的提示音設(shè)計(jì)要求有暫停開關(guān)，在倒計(jì)時(shí)過(guò)程中可隨時(shí)停止采用2個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間用蜂鳴器發(fā)出提示音采用撥碼開關(guān)定時(shí)工作量學(xué)會(huì)使用Ma

2、x+PlusII軟件和實(shí)驗(yàn)箱；獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，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(jì)劃1. 了解EDA的基本知識(shí)，學(xué)習(xí)使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計(jì)；2. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)；3. 完成電路設(shè)計(jì)；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)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.高等教育出版社.EDA課程設(shè)計(jì)B指導(dǎo)書.指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)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 目 錄第1章 設(shè)計(jì)說(shuō)明1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1.2 設(shè)計(jì)要求 1.3 設(shè)計(jì)思路 1.4 真值表 1.

3、5 模塊介紹第2章 原理圖 2.1 Max+PlusII原理圖設(shè)計(jì) 第3章 波形仿真 3.1 Max+PlusII simulator原理圖仿真第4章 硬件設(shè)計(jì) 4.1 管腳鎖定 4.2 硬件連線第5章 心得體會(huì) 參考文獻(xiàn) 第一章 設(shè)計(jì)說(shuō)明 1.1設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 1.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的一分鐘鬧鐘2.可手動(dòng)輸入定時(shí)時(shí)間（099s），如30s3.兩個(gè)數(shù)碼管上跟蹤顯示時(shí)間的變化：如30，29，284.到了指定時(shí)間（00）蜂鳴器發(fā)出8s的提示音 1.2設(shè)計(jì)要求1.有暫停開關(guān)，在倒計(jì)時(shí)過(guò)程中可隨時(shí)停止2.采用2個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間3.用蜂鳴器發(fā)出提示音4.采用撥碼開關(guān)定時(shí)1.3設(shè)計(jì)思路 1.根據(jù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的一分鐘鬧鐘要

4、求，我首先考慮到要做的鬧鐘需要在1Hz的時(shí)鐘脈沖控制下以每秒鐘減一的速度做減法。可以做減法計(jì)數(shù)器的芯片中，我接觸過(guò)的就是74191和74190，而其中74190芯片是一個(gè)十進(jìn)制加減法可逆的計(jì)數(shù)器，十分符合我的設(shè)計(jì)要求。為了完成可以做出099s的減法計(jì)數(shù)，我用了兩片74190芯片同步置數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)100以內(nèi)的減法。2.根據(jù)要求到指定時(shí)間蜂鳴器發(fā)出8秒提示音，蜂鳴器在SPEAKER接高電平時(shí)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(shí)間。首先考慮當(dāng)兩個(gè)74190芯片都為零的時(shí)候蜂鳴器要開始工作，八秒結(jié)束的時(shí)候蜂鳴器要結(jié)束工作。由此我想到用加法計(jì)數(shù)器74160芯片來(lái)控制蜂鳴器工作的時(shí)間8

5、秒，使完成設(shè)計(jì)要求。3.根據(jù)要求兩位數(shù)碼管跟蹤顯示時(shí)間的變化。所以我將兩片74190的輸出結(jié)果用2位十進(jìn)制數(shù)碼管以靜態(tài)方式顯示，來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)跟蹤顯示的目的。4.根據(jù)要求要采用撥碼開關(guān)定時(shí)，其中我只要將8位數(shù)字開關(guān)組A分別于74190的8個(gè)輸入端口鎖定即可達(dá)到設(shè)置時(shí)間的目的。5.根據(jù)要求有暫停開關(guān)，在倒計(jì)時(shí)過(guò)程中可隨時(shí)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(shí)，芯片HOLD COUNT；當(dāng)GN為0，且LDN為1時(shí)，芯片COUND DOWN。所以只要加入一個(gè)控制開關(guān)，使要暫停時(shí)控制GN口為1，工作時(shí)控制GN口為0即可。1.4真值表1.圖1為74190

6、芯片真值表圖圖1 74190芯片真值表圖2.圖2為74160芯片真值表圖圖2 74160芯片真值表圖 1.5模塊介紹1.定時(shí)時(shí)間模塊，如圖3。圖3 定時(shí)時(shí)間模塊 定時(shí)時(shí)間模塊由兩個(gè)74190十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)構(gòu)成。上面一片是個(gè)位，下面一片是十位。其中AL,BL,CL,DL和AH,BH,CH,DH分別是個(gè)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(gè)管腳對(duì)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(shí)，可對(duì)芯片的初始值進(jìn)行設(shè)置；高電平時(shí)，計(jì)數(shù)開始，在連接芯片時(shí)將兩個(gè)74290芯片的置位端LDN連接在一起形成同步置數(shù)。同時(shí)又了解到74190在CLK上升沿有效，則只需控制個(gè)位的CLK接

7、時(shí)鐘頻率1Hz，即可使計(jì)數(shù)時(shí)，每次倒計(jì)一個(gè)數(shù)是1秒鐘。因?yàn)?4190芯片本身是十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，故只需將個(gè)位芯片的RCON借位端接到十位芯片的CLK處，即可控制在需要借位時(shí)十位的減法計(jì)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(shí)現(xiàn)。在平時(shí)計(jì)數(shù)的情況下，輸入74160芯片的CLRN端的信號(hào)為0,74160不計(jì)數(shù)。當(dāng)兩片74190芯片的輸出都為0時(shí)，使得74160芯片中的CLRN端輸入為1，74160工作。同時(shí)我了解到74160是上升沿計(jì)數(shù)，將74160的CLK端由74190芯片的0000 0000輸出和74190個(gè)位計(jì)數(shù)芯片的CLK輸入共同控制，即可實(shí)現(xiàn)74160在

8、00時(shí)計(jì)數(shù)，且計(jì)數(shù)周期為1s。又要求蜂鳴器響8秒，即控制74160計(jì)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(shí)現(xiàn)蜂鳴器僅響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(jì)數(shù)狀態(tài)為00，蜂鳴器工作，且工作時(shí)間為8秒。3.暫停模塊，如圖5。00控制端圖5 暫停模塊暫停模塊的實(shí)現(xiàn)主要由開關(guān)z1控制。因?yàn)?4190芯片是由GN控制使能的。當(dāng)我們想要實(shí)現(xiàn)暫停的時(shí)候，使GN為1即可。而通過(guò)計(jì)數(shù)控制到00時(shí)，也需要使GN為1從而

9、停止計(jì)數(shù)，由此，只要使用z1開關(guān)在平時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)對(duì)GN的0狀態(tài)無(wú)影響，僅在要暫停時(shí)撥動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)GN為1，z1與線路中同接一個(gè)或門即可實(shí)現(xiàn)，具體狀態(tài)如表2。00控制端Z1端GN狀態(tài)計(jì)數(shù)時(shí)為0不暫停時(shí)設(shè)為00計(jì)數(shù)時(shí)為0暫停時(shí)設(shè)為11計(jì)數(shù)到00時(shí)為1不暫停時(shí)為01表2 z1，00控制端，GN狀態(tài)對(duì)應(yīng)表4.數(shù)碼管位控模塊，如圖6。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2章 原理圖2.1 Max+PlusII原理圖設(shè)計(jì)Max+PlusII原理圖設(shè)計(jì)，如圖7。圖7 Max+PlusII原理圖2.2 Max+PlusII原理圖各接口信息：1. LDN：74190芯片使能端，低

10、電平時(shí)置數(shù)，高電平時(shí)計(jì)數(shù)。2. GN：74190芯片控制端，低電平時(shí)計(jì)數(shù)，高電平時(shí)計(jì)數(shù)暫停。3. DNUP：74190芯片加減計(jì)數(shù)控制端，低電平時(shí)做加法，高電平時(shí)做減法。4. RCON：74190芯片進(jìn)/借位端，兩片級(jí)聯(lián)時(shí)控制進(jìn)/借位。5. DH,CH,BH,AH,DL,CL,BL,AL這8個(gè)端口可以看成用八位二進(jìn)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(shí)通過(guò)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(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)碼管顯示，用四位二進(jìn)制表示一位BCD碼，前面是高位后面是低位。8. O1，02：輸

11、入高電平，控制數(shù)碼管位選。9. O：蜂鳴器輸入，高電平時(shí)，蜂鳴器工作；低電平時(shí)，蜂鳴器不工作。10. CLK：接入1Hz的時(shí)鐘頻率，控制時(shí)間。 第三章 波形仿真 3.1 MAX+plus 2 simulator仿真 MAX+plus 2 simulator仿真波形圖，如圖8。 圖8 MAX+plus 2 simulator仿真波形圖1輸入定時(shí)時(shí)間11s； 2. 輸入暫停時(shí)間5s-7s； 3. 兩個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管上跟蹤顯示時(shí)間的變化為11,10,09,08,，其中07在暫停時(shí)間段內(nèi)不變，啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)數(shù)。 4. 到了指定時(shí)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(jì)4

12、.1管腳鎖定管腳鎖定，如表3。接口管腳接口管腳接口管腳接口管腳CLK75LDN83Z185DH53CH47BH46AH45DL44CL41BL40AL39Y7136Y6135Y5134Y4133Y3132Y2131Y1128Y0127O38O194O295表3 管教鎖定4.2硬件連線 1、時(shí)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(hào)內(nèi)為連接的對(duì)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(shí)間，蜂鳴器正常工作，在定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，發(fā)出8秒提示音。結(jié)果符合題目要求，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成功。第5章 心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)我做的項(xiàng)目是一分鐘鬧鐘，并且要求蜂鳴器在數(shù)

13、碼管保持在00時(shí)，發(fā)出8秒提示音，我利用了74190 和74160兩種計(jì)數(shù)器，通過(guò)一系列的嘗試，我初步掌握了兩種計(jì)數(shù)器的基本特性，能夠用它們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的邏輯電路。這次EDA課程設(shè)計(jì)給了我一次關(guān)于數(shù)字電子的實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過(guò)這一周的課設(shè)，我對(duì)計(jì)數(shù)器的使用有了更進(jìn)一步的了解，進(jìn)一步做到了把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際。剛開始我以為這次的課設(shè)很簡(jiǎn)單，但通過(guò)自己動(dòng)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(shí)到理論必須聯(lián)系實(shí)際才能真正發(fā)揮作用，而實(shí)踐正是檢驗(yàn)理論最好的工具。在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中我遇到了不少的麻煩，但通過(guò)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(jì)。我認(rèn)為EDA這樣的的課程設(shè)計(jì)能夠鞏固有效地鞏固和加深我們?cè)谡n堂上所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，激發(fā)我們對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高自己獨(dú)立思考和動(dòng)手的能力，同時(shí)也能大大提高我們對(duì)那些看似無(wú)聊的理論課程的重要性的認(rèn)識(shí)。 這次EDA課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男惺聭B(tài)度，讓我認(rèn)識(shí)到了一個(gè)小小的錯(cuò)誤或一點(diǎn)點(diǎn)的馬虎就有可能導(dǎo)致整個(gè)電路無(wú)法正常運(yùn)行，科學(xué)容不得半點(diǎn)兒疏漏。參考文獻(xiàn)1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.2EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真