EDa课设十六分钟倒计时.doc

燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 16分钟倒计时 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 11过控1班 学 号： 110103010093 学生姓名： 柯 举 宁 指导教师： 陈白 李婷 教师职称： 实验师 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110103010093学生姓名柯举宁专业（班级）过程控制1班设计题目十六分钟倒计时设计技术参数数码管上显示时间，从15：59倒计到00：00停止具有启动/暂停功能倒计时为00：00时蜂鸣8s设计要求分别用2个数码管显示秒和分钟用拨码开关设置功能键用蜂鸣器进行蜂鸣提示工作量学会使用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.常丹华主编.电子工业出版社.EDA课程设计B指导书.指导教师签字 陈白 李婷基层教学单位主任签字 李鑫滨2013年 12月27日 目 录一摘要3二引言3 三设计说明33.1总体设计思路 33.2 74168计数器功能介绍43.3 74161计数器功能介绍 5四模块介绍 6 4.1 逻辑门的电路设计 6 4.2 秒针的电路设计 6 4.3 分针的电路设计 6 4.4 16分钟倒计时模块的电路设计7 4.5 蜂鸣器电路设计 8 4.6片选的电路设计 8 4.7 总体电路原理图 9 4.8 真值表 9五波形仿真图 10六管脚锁定及硬件连接 11七心得体会 12参考文献 14 十六分钟倒计时一摘要本文针对简易数字倒计时器的设计要求，通过对数字计数器74168工作原理的理解，合理运用电子元件，设计倒计时十六分钟方案，并给出详细设计过程。主要运用了74168的减法计数功能，一个模块一个模块地完成设计，最后组装电路，管脚锁定，并调试成功。二引言数字倒计时器，就是运用电子技术基础理论的原理，将现有的减法计数器通过恰当的方式级联起来，在脉冲信号的作用下，完成倒计时的功能。设计过程采用系统设计的方法，先分析任务书，明确任务的要求，然后进行总体设计，划分系统模块，然后进行详细的设计，决定各个功能系统模块中的内部电路，然后进行波形模拟，如果所得波形与所要求的结果形同，证明电路基本上符合实验要求，就可以上箱测试了。最后组装电路，管脚锁定，并调试成功。三设计说明1.总体设计思路第一步，实现倒计时功能，需要四个计数器之间能实现借位功能或借位效果，如秒得个位数由0变为9时，可使秒的十位计数器计数一次，从而实现60进制计数，分的同理。此功能可由74168来实现。第二步，实现暂停/启动功能，需要一个1赫兹的触发脉冲信号给模块作为CLK触发输入端，可以和另一个输入控制端相与，实现计数器的启动与暂停功能，当控制端为高电平时，计数器计时，为低电平时，计数器暂停工作，对应于倒计时的暂停和启动功能，从而实现此功能。第三步，实现复位功能，时钟的显示可通过计数器的输出译码，由实验箱的数码管显示。复位输入端可连接芯片置数端实现置数复位，当置数端低电平有效时，输入为低电平，实现复位，实际显示为数码管置为起始时间。第四步，实现蜂鸣功能，当十六分钟倒计时完毕后，四个数码管都为0，输出时蜂鸣器蜂鸣八秒，然后计时结束，整个模块停止工作。2.74168计数器功能介绍本设计要求数码管上显示时间，从15：59倒计到00：00停止，具有启动/暂停功能，可确定由同步十进制加/减计数器74168的级联来实现此功能。同步十进制加/减计数器74168的真值表：通过观察真值表可知当LDN为低电平时，计数器为置数功能，LDN端为高平时，并且ENTN与ENPN同时为低电平，U/DN为高电平时器件开始加法计数，LDN端为高平时，ENTN与ENPN同时为低电平，并且U/DN为低电平时开始减法计数。 用低位器件的借位端控制高位的开始计数是这一课程设计的主要思路。74168实现自减功能是从9计到0时再进行下一轮计数，即从1001减至0000停止。3.74161计数器功能介绍技术要求蜂鸣器响8秒，选择十六进制加法计数器74161，从0001到1000响八秒，到1001时，与非门输出低电平到ENP端，蜂鸣器停止工作。74161真值表如下四模块介绍1.逻辑门的电路设计逻辑门电路通过逻辑门去对各个信号进行编译后控制电路2.秒针的电路设计秒计时的60进制设计电路图如下所示，显示为59-00.如图所示，当输入控制端为低电平时，计数器为置数，则表示秒得十位显示为5，表示个位的显示9，控制端输入低电平置数后，输入高电平使计数器计数，即个位上显示由9递减到0，再由0变为9时有向十位借位，用一个四输入的或门实现这一功能，只有当输入全为零时或门的输出端才为全零，74168的使能端为低电平有效，此时高位信号进行一次减法计数工作。如此反复，实现60进制减法计数器的功能。3.分针的电路设计如下电路图所示，此16制减法计数器的工作原理与60进制减法计数器的工作原理相同。4.16分钟倒计时模块的电路设计首先，将60进制减法计数器与16进制减法计数器进行恰当合理的级联，就构成了16分钟倒计时计数器模块，如下图所示。其次，考虑倒计时模块的停止功能，由74168的工作特性我们知道，当ENT或ENP其中的一个为高电平时，计数器就会开始它的保持功能。要想让它在结束了16分钟的计数后让它停止计数工作，那么我们就得想办法去控制它的ENT或ENP端在结束了16分钟计数后就保持在高电平。用它们四片输出都为0的状态信号作为输入控制信号，由一片或非门将输入信号转变为高电平，再将高电平接到四片74168的ENP端，这样，当计数器进行完16分钟倒计时工作后就自然而然地保持在了0000的状态而不再计数。十六分钟倒计时计数器的暂停设计思路是，将输入的脉冲信号和一个开关BEGIN用一个与门相连接，这样当开关给定的是高电平时，计数器工作，当开关给定低电平时，将使其停止计数，并使其保持在当前的数值上。当给RESET端输入低电平时，计数器停止计数，并且将自动回到计数器的最初状态即15:59状态。5.蜂鸣器的电路设计电路设计如下要求当倒计时为00：00时蜂鸣8s，此功能用一个同步十六进制加法计数器74161来实现。当四个74168计数器都减为零时，或非门输出高电平与CLK的脉冲信号通过与门连接开始计数，蜂鸣器开始蜂鸣，此时74161复位清零端CLRN也变为高电平，因为它是低电平有效，所以不复位，保证蜂鸣器能够正常工作。而在其输出端，也是Q0与Q3通过与非门及四输入或门实现蜂鸣8S，只有当输出截止到1001时，蜂鸣器停止工作。6.片选的电路设计通过片选，使74168输出信号显示在数码管上，给四个数码管接上高电平，电路设计如下图所示7.总体电路原理图 8真值表四个数码管由15:59倒计时到00:00，真值表如下D4C4B4A4D3C3B3A3D2C2B2A2D1C1B1A100010101010110010001010101011000.00010101010100000001010101001001.00010101000000000001010001011001.00010000000000000000100101011001.0000000000000000五波形仿真图波形仿真图（启动/暂停功能）蜂鸣器部分总体仿真图六管脚锁定及硬件连接1.管脚锁定管脚名及作用管脚锁定号Clk提供时钟脉冲75Reset置位复位键40Begin暂停启动键39Y0输入数码管143Y1输入数码管144Y2输入数码管147Y3输入数码管148Y4输入数码管139Y5输入数码管140Y6输入数码管141Y7输入数码管142Y8输入数码管133Y9输入数码管 134Y10输入数码管135Y11输入数码管136Y12输入数码管127Y13输入数码管128Y14输入数码管131Y15输入数码管1321输入数码管942输入数码管953输入数码管964输入数码管97蜂鸣器buuzer382.硬件连接将实验箱与电脑电源接好，将1HZ的时钟信号即CLK的21孔与芯片的75孔用细导线连接即可，其中21孔为1HZ脉冲发出孔，75孔为锁定的CLK脉冲接入孔。3.实验结果经测试，电路可以正常计时，并显示，调整无误。数码管一开始显示时间15:59，将复位开关和暂停开关同时拨到高电平计时开始， 当暂停开关begin接低电平时，停止计数，并保持在当前数上，当复位开关reset接低电平时，也停止计数，并使计数器恢复到最初状态。七总结 通过此次课程设计，我认识到EDA课程设计是一了利用模块化的思想去解决实际问题。本次课题虽然简单，但是对于一个初学者来说，还是感到有一定难度。经过自己的努力及与同学们的讨论，我现在基本掌握了将系统模块化分解，逐步建立实现的的思想。 再次，我深刻认识到理论与实际想结合的重要性。只有把所学的理论与实践结合起来，将理论分析结果在实践中实现。这些理论才有实际的价值。而且，在实践的过程中，往往会遇到很多的问题，可以有效的提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。总得来说，这次设计的ABC循环显示是成功的。虽然在设计中遇到了很多问题，但在自己的认真思考及与同学们的讨论后都得到了有效的解决。这可以说是第一次真正的感受到自己所学得课程与实际应用相结合，终于觉得自己平时所学的知识有了价值。 同时我也深深的认识到，自己在平时的学习还不到位，知识掌握不牢固，以致在实际应用中感到无从下手，而且错误百出。在这次课程设计中，我不仅学到了不少知识，锻炼了自己的动手能力，还培养了我对EDA的兴趣。让我对自己以后的路有了更清楚的认识，对自己的未来有了更多的信心。我希望以后可以多多安排这种课程设计，而且，增加课程设计的时间，逐步提升难度，给我们更多实践的机会。 最后，我在此对各位指导老师和所有帮助过我的同学表示衷心的感谢！参考文献示例参考文献 数字电子技术基础.常丹华主编.电子工业出版社.2011.10 EDA课程设计B指导书.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