EDA课程设计- 自动电子钟.doc

燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 自动电子钟 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 10级电力系统及其自动化 学 号： 100107010051 学生姓名： 齐锦涛 指导教师： 张强 吕宏诗 教师职称： 实验师 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：电子实验中心 学 号100107010051学生姓名齐锦涛专业（班级）10级电力系统及其自动化4班设计题目自动电子钟设计技术参数用24小时制进行时间显示能够显示小时，分钟，秒。上电后从“00：00：00”开始显示有复位和暂停功能设计要求采用6个数码管显示时间用拨码开关设置功能键工作量学会使用Max+PlusII软件和实验箱；独立完成电路设计，编程下载、连接电路和调试；参加答辩并书写任务书。工作计划1. 了解EDA的基本知识，学习使用软件Max+PlusII，下发任务书，开始电路设计；2. 学习使用实验箱，继续电路设计；3. 完成电路设计；4. 编程下载、连接电路、调试和验收；5. 答辩并书写任务书。参考资料数字电子技术基础.阎石主编.高等教育出版社.EDA课程设计B指导书.指导教师签字张强 吕宏诗基层教学单位主任签字2012年12 月13日 目 录第1章 摘要1第2章 设计说明2.1设计思路2.2模块介绍2.3相关元件真值表3第3章 原理电路图5 3.1 整体电路图5 3.2 秒计时模块8 3.3 分计时模块 10 3.4 时计时模块 12 3.5 蜂鸣器模块第4章 仿真波形图 14第5章 管脚锁定及硬件连线5.1 管脚锁定5.2 硬件连线 16课程设计总结 17参考文献 18第一章 摘要本次课程设计，主要目的是了解EDA的基本知识，学习和使用仿真软件Max+PlusII，并设计用24小时制进行时间显示和具有暂停、复位功能的自动电子钟。学习使用实验箱，了解实验箱上各个模块的功能作用，并熟悉各模块的对应引脚。第二章 设计说明1.设计思路：首先，电子钟的时钟信号的分、秒都是60进制的计数信号，小时则为24进制的计数信号。由此，可以设置4个模块，分别为秒模块、分模块和小时模块。另外，由于电子时钟还要有复位和暂停功能，因此还要加入控制模块。而这些功能可以通过计数器的相关功能来实现，首先开关打开后，秒模块开始计时，每当计满一个周期后会向下一个分模块产生进位信号，同时向秒模块发出重置信号，分模块也开始计时。当分模块计满一个周期后，同样向小时模块产生进位信号并向本模块发出重置信号，以此来实现24小时的计时功能。此外，在控制模块的设计方面，可以将其穿插至各个计时模块中。例如，可以利用控制计时模块的时钟脉冲的有无来实现整个时钟的暂停功能；而复位功能的设计，可以用控制信号控制各个模块的重置功能即可实现。2.模块介绍：在本课程设计中，总共分有三个计时模块，分为秒计时模块、分计时模块和时计时模块。（1）计时模块在计时模块中选择计数器时，由于考虑到计数芯片74160单片可以实现10进制的计数功能，而两片可以实现最多100进制的计数功能。因此在每个模块中选用两片即可。一个芯片作为相应时钟数字的个位输出信号，另一芯片为十位输出信号。相应进位信号返回芯片CLRN端并由反相器反向后送给下一个模块作为时钟信号。每组芯片均采用异步清零的方法，达到进位并且自身清零的目的。（2）控制模块复位：在本次设计中，将复位功能与各个芯片相结合，通过外接输入信号连接“非门”电路并与各组计时模块的进位信号相连，再通过逻辑“与”门电路，输入至各组芯片的CLRN端口来实现。当外接输入信号为由低电平变为高电平时，各组芯片的CLRN端有效，实现复位清零的功能。暂停：自动电子钟的暂停功能是通过外接输入信号与时钟输入信号连接“与”门电路后，输入至各组芯片的CLK端口实现的。当外接信号为高电平时，时钟信号有效，电子钟正常计时；当外接信号变为低电平时，时钟信号无效，各组计时器暂停计时，实现了输出信号的保持功能。（3）蜂鸣器模块（附加）蜂鸣器模块功能：在设计中加入蜂鸣器模块，其功能是当分计时模块向时计时模块有进位，即整点时蜂鸣器响1秒，实现报时功能。蜂鸣器模块原理：蜂鸣器模块中，选用D锁存器和74160各一片。当分计时模块没有产生进位时，D锁存器输入为低电平信号，输出也为低电平信号。此时由原理图可知输入至计数器74160芯片使能端ENT和ENP两端口的信号和蜂鸣器接受到的信号都为低电平，此时计数器不工作，并且蜂鸣器不发声。当分计时模块向时计时模块产生进位信号时，D锁存器输入为高电平信号，输出也为高电平，此时由原理图可知，输入至计数器两使能端和蜂鸣器接受到的信号都为高电平，此时计数器由于一直有时钟信号CLK输入，所以开始计时，并且蜂鸣器开始发生。当计时器计数至1秒时，芯片74160会发出高电平信号，通过“非”门和“与”门电路，最后输入至计数器两使能端，使计数器停止工作，同时蜂鸣器也接受到低电平信号而停止发声。如此循环，每当分计时模块有进位时，蜂鸣器都会发声，并持续1秒。3.相关元器件真值表74160一个D锁存器一个 第三章 原理电路图在EDA设计软件Maxplus 所做原理电路图如下1.整体电路图：2.秒计时模块3.分计时模块3.时计时模块4.蜂鸣器模块（附加）第四章 波形仿真图起始时刻仿真秒进位时刻仿真分进位时刻时进位时刻复位时刻暂停时刻蜂鸣器模拟第五章 管脚锁定及硬件连线1.管脚锁定：秒钟部分: Q00PIN127 Q01PIN128 Q02PIN131 Q03PIN132 Q10PIN133 Q11PIN134 Q12PIN135 Q13PIN136分钟部分: Q20PIN143 Q21PIN144 Q22PIN147 Q23PIN148 Q30PIN139 Q31PIN140 Q32PIN141 Q33PIN142 小时部分: Q40PIN75 Q41PIN83 Q42PIN85 Q43PIN86 Q50PIN87 Q51PIN88 Q52PIN89 Q53PIN90输入的时钟信号: CLK-PIN173输入的复位信号：RES1PIN40输入的暂停信号：KEP1PIN39数码管供电部分: DS1PIN94 DS2PIN95 DS3PIN96 DS4PIN97 DS5PIN99 DS6PIN100备注：小时部分为手动连线部分，对应5,6号数码管 DS1-DS6为6个数码管提供工作中高电平选中信号2.硬件连线： 1-4号静态数码管经管脚锁定，在机箱内部已经与数码管连接，手动连接5,6号数码管相应的连接口，并且在PIN173处给予机箱所提供的1HZ时钟信号作为输入信号源，装载电路后，进行试验。 课程设计总结短短五天的EDA课程设计结束了，可以说是经历了很多，有痛苦，但更多的却是看到自己成果时的喜悦。一周的课程设计虽然短暂，但却让我学到了很多东西，不仅巩固了以前所学的数字电子技术的知识，而且学到了很多在书本上所没有的东西。通过这次课程设计，让我初步了解了EDA，特别是当每个子模块设计完成，最后在实验箱上调试成功时，心里特别的高兴。在设计原理电路图的时候，遇到了不少问题，开始时对芯片的功能不了解，对任务的目的性认识不强，导致很长时间才开始进行设计。在了解了相关芯片的功能之后，元器件上的连接和逻辑电路的设计方面又出现了很多问题，包括信号的定义方面，总是出现错误，导致不能出现正确的仿真波形图。不过在老师的帮助下，自己也细心的检查过之后，终于将各个问题都处理完毕，当看到完整的正确波形图之后，心里终于长舒了一口气。接下来是上箱调试，开始由于对箱子的构造和各个管脚的作用不了解，导致第一次上箱调试没有成功。之后又认真看了EDA课程设计指导书，熟悉了对各个管脚的作用，但是在进行第二次调试的时候暂停功能又因为逻辑错误出现了问题。最后经过几次的调试之后，终于得到了完整的结果。回想这几天的课设，自己真的学到了很多，老师也给了很多帮助。因此我也希望学校能多让学生做一些类似EDA课设之类的实验课，这样既巩固了书本上所学的知识，同时也锻炼了动手能力。参考文献 1 常丹华. 数字电子技术基础. 电子工业出版社，2010年 2 周莲莲.郑兆兆. EDA课程设计B指导书. 燕山大学出版社，2012年 3 曹昕燕.周凤臣.聂春燕. EDA技术实验与课程设计.清华大学出版社，2006年燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象 （有 无）该生依赖他人进行设计情况 （有 无