EDa课设十六分钟倒计时

第 1 页 共 15 页 燕山大学 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题目 题目 1616 分钟倒计时分钟倒计时 学院 系 学院 系 电气工程学院电气工程学院 年级专业 年级专业 1111 过控过控 1 1 班班 学学 号 号 110103010093110103010093 学生姓名 学生姓名 柯柯 举举 宁宁 指导教师 指导教师 陈白陈白 李婷李婷 教师职称 教师职称 实验师实验师 实验师实验师 第 2 页 共 15 页 燕山大学课程设计 论文 任务书燕山大学课程设计 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 第 3 页 共 15 页 目目 录录 一 摘要 3 二 引言 3 三 设计说明 3 3 1 总体设计思路 3 3 2 74168 计数器功能介绍 4 3 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 第 4 页 共 15 页 十六分钟倒计时十六分钟倒计时 一 摘要一 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 设计说明三 设计说明 1 1 总体设计思路总体设计思路 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 第 5 页 共 15 页 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 741682 74168计数器功能介绍计数器功能介绍 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 第 6 页 共 15 页 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 741613 74161计数器功能介绍计数器功能介绍 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 第 7 页 共 15 页 四 模块介绍四 模块介绍 1 1 逻辑门的电路设计逻辑门的电路设计 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 2 秒针的电路设计秒针的电路设计 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 3 分针的电路设计分针的电路设计 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 第 8 页 共 15 页 4 164 16分钟倒计时模块的电路设计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 第 9 页 共 15 页 5 5 蜂鸣器的电路设计蜂鸣器的电路设计 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 6 片选的电路设计片选的电路设计 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 第 10 页 共 15 页 7 7 总体电路原理图总体电路原理图 8 真值表 真值表 四个数码管由15 59倒计时到00 00 真值表如下 D4C4B4A4D3C3B3A3D2C2B2A2D1C1B1A1 0001010101011001 0001010101011000 第 11 页 共 15 页 0001010101010000 0001010101001001 0001010100000000 0001010001011001 0001000000000000 0000100101011001 0000000000000000 五 波形仿真图五 波形仿真图 波形仿真图 启动波形仿真图 启动 暂停功能 暂停功能 第 12 页 共 15 页 蜂鸣器部分蜂鸣器部分 总体仿真图总体仿真图 六 管脚锁定及硬件连接六 管脚锁定及硬件连接 1 1 管脚锁定管脚锁定 管脚名及作用管脚锁定号 Clk 提供时钟脉冲 75 Reset 置位复位键 40 Begin 暂停启动键 39 Y0 输入数码管 143 Y1 输入数码管 144 Y2 输入数码管 147 Y3 输入数码管 148 Y4 输入数码管 139 Y5 输入数码管 140 第 13 页 共 15 页 Y6 输入数码管 141 Y7 输入数码管 142 Y8 输入数码管 133 Y9 输入数码管 134 Y10 输入数码管 135 Y11 输入数码管 136 Y12 输入数码管 127 Y13 输入数码管 128 Y14 输入数码管 131 Y15 输入数码管 132 1 输入数码管 94 2 输入数码管 95 3 输入数码管 96 4 输入数码管 97 蜂鸣器 buuzer 38 2 2 硬件连接硬件连接 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 3 实验结果实验结果 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 第 14 页 共 15 页 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 第 1