EDA设计汽车速度表.doc

燕 山 大 学EDA课程设计报告书题目： 汽车速度表 一、设计题目及要求题目名称：汽车速度表*要求：1能显示汽车速度，单位Km/h，最高时速小于360Km/h；2车轮每转一圈，有一传感脉冲，每个脉冲代表1m 的距离（用适当频率的时钟信号代替即可）；3采样周期设为10 秒；4用5 位数码管显示速度，要显示到小数点后边两位。二、设计过程及内容1、总体设计 我们设计的汽车速度表主要有四个模块组成，分别是单位转换电路，10s采样电路，计数电路，扫描电路。因为频率代表单位时间内完成周期性变化的次数，所以我们用n HZ的输入时钟脉冲表示汽车的速度为n m/s。首先利用单位转换电路将速度单位m/s转换为km/h，然后用计数电路对转换单位后的脉冲进行计数，并利用十秒采样电路采集数据，最后将采集的数据用扫描电路驱动数码管显示出来。2、主要模块（1）单位转换电路（蓝天阳）题目要求输出的速度单位是km/h，而我们的输入的速度单位是m/s，故需进行单位转换。1m/s=3.6km/h=0.01360km/h（为保证输出的速度显示到小数点后两位），故输入脉冲数：输出脉冲数=1:360。由于采样时间是10s，为了让数码管直接显示出转换之后的速度，故令，输入脉冲数：输出脉冲数=1:36。用两个十进制计数器74160构成三十六进制的计数器，并配合D触发器实现单位转换。电路原理图：注：clk的频率大于car频率的36倍仿真波形图：（2）十秒采样电路（黄林毅） 首先利用74161设计一个十一进制的计数器，输入时钟频率为1HZ，这样就可实现输出11s为周期的脉冲，前10s为低电平，最后1s为低电平，在10s时产生一个上升沿触发计数模块的D触发器。由于实验箱中没有1HZ的脉冲，故利用366HZ的脉冲进行366分频，使其输出1HZ的脉冲。先用三个74160构成366进制计数器，令其输出频率为1HZ的脉冲作为十一进制计数器的时钟。电路原理图：仿真波形图：（3）计数电路（赵佳琦） 用五个74160构成三万六千进制的计数器，计数器的时钟信号为单位转换电路的输出脉冲。五个计数器的输出端均连接D触发器，存储输出信号。D触发器的输出用十秒采样电路控制。前十秒为低电平，十秒时刻为上升沿，触发D触发器，记录此时的数据。，第十一秒为高电平，D触发器将数据输出，并将计数器清零，重新计数。电路原理图：仿真波形图：（4）扫描电路（赵佳琦） 用四个74151数据选择器和一个7449数码管显示器构成扫描电路，数据选择器地址输入信号由一个74160构成的五进制计数器提供，输入端连接计数器的输出端，四个数据选择器的输出信号作为7449数码管显示器的输入。实验箱上八个数码管的十进制地址从右到左依次为45670123，我们选择45670这五个数码管，设计电路用s0,s1,s2作为地址控制信号，实现速度从百分位到百位按顺序显示。并设计电路用dp端控制小数点，dp为高电平时小数点显示，为低电平时小数点不显示。保证在地址码为6时，dp端为高电平。电路原理图：仿真波形图：（5）验证扫描电路显示是否与计数器输出一致（蓝天阳）电路原理图：仿真波形图：（6）总电路图：仿真波形图：（7）硬件仿真当我们令汽车的速度脉冲为11.4HZ时，即模拟的汽车速度为11.4m/s，它的显示结果如图所示，为041.04km/h。三、设计结论拿到这个题目后，我们开始查找资料初步制定总体的方案，我们首先遇到的难题是如何实现m/s到km/h的单位转换，即确定输入与输出的关系。最后经过我们查询资料、多次讨论，才确定它们的输入输出比为1:36。原因是1m/s=3.6km/h=3600.01km/h，我们想当然的认为输入输出比为1:360，事实上10s采样造成最后的输出值为我们想要的真实值的10倍，更改比例值为1:36则得到正确的结果。接着是在计数器的仿真过程遇到问题，当我们仿真时将计数器的输出端合并起来并用十进制显示，一直得不到想要的结果，百思不得其解，后来经过请教老师，才发现缘由。这是我们对软件运用的不熟练和对电路理解的不透彻造成的，经过老师指导，我们得以纠正错误，并加深对该部分电路的理解。最后两个模块的电路相对简单，是我们以前上数电理论课的时候提到过，这两部分电路都顺利的做出来了。然后，我们将四部分模块进行连接、编译，得到了仿真结果。此外，为了验证扫描电路是否正确，我们另作一个验证电路进行仿真，即将扫描模块去掉，将另外3个电路模块连接后，将计数器同位的输出引脚合并并用十进制显示，输入信号与总电路仿真的信号相同，比较结果，印证了我们的猜想。最后，我们进行硬件仿真时，数码显示管不显示任何数字，我们又检查了电路图，重新仿真，结果都没有发现错误。后来与其他组探讨，才发现我们并没有在连电路之前检查导线是否完好。后来经过换线，换接线引脚排除接触不良，最终终于显示了正确的输出。经过这次EDA课程设计，我们收获颇丰