電磁爐控制器課程設(shè)計說明

1、燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目： 電磁爐控制器學(xué)院（系）： 年級專業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱：共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實驗中心學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）設(shè)計題目電磁爐控制器設(shè)計技術(shù)參數(shù) 電磁爐有從低溫到高溫有 5 個檔，其中 1 表示最低溫， 5 表示最高溫 電磁爐還具有定時功能，可以手動輸入定時時間，最高可定時9 分鐘，定時結(jié)束蜂鳴 5 秒。設(shè) 計 要 求 用數(shù)碼管顯示溫度檔 1-5 和定時時間 用 3 個撥碼開關(guān)輸入定時時間，用撥碼開關(guān)（個數(shù)可自選）控制高溫、低 溫 用蜂鳴器

2、發(fā)出蜂鳴工 作 量學(xué)會使用 Max+PlusII 軟件和實驗箱；獨立完成電路設(shè)計，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 劃1. 了解 EDA 的基本知識，學(xué)習(xí)使用軟件 Max+PlusII ，下發(fā)任務(wù)書，開始電 路設(shè)計；2. 學(xué)習(xí)使用實驗箱，繼續(xù)電路設(shè)計；3. 完成電路設(shè)計；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗收；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 B 指導(dǎo)書 .指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字 金海龍說明：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。年月日共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書目錄

3、第一章摘要 41. 關(guān)于 EDA. 12. 關(guān)于 Mus+Plus II . 1第二章設(shè)計思路 21. 控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示 22. 定時功能的實現(xiàn) 42.1 74168 譯碼器 . 42.1.1 74168 42.1.2 74160 52.2 邏輯門電路 62.3 秒計時的設(shè)計 72.4 分鐘定時器的設(shè)計 72.5 蜂鳴部分的設(shè)計 . 82.6 定時器總體電路設(shè)計 . 93. 總體電路設(shè)計 10第三章管腳鎖定及硬件連接 123.1 管腳鎖定 123.2 硬件連接 13第四章總結(jié) 14參考文獻(xiàn) 18共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書第一章 摘要1. 關(guān)于 EDAEDA 是電子設(shè)計自動化（ Elect

4、ronic Design Automation ）的縮寫，在 20 世 紀(jì) 90 年代初從計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（ CAM）、計算機輔助測試（ CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計算機為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計文件， 然后由計算機自動地完成邏輯編譯、 化簡、 分割、 綜合、 優(yōu)化、 布局、布線和仿真，直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等 工作。 EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計的效率和可操作性，減輕了設(shè)計者 的勞動強度。2. 關(guān)于 Mus+Plus IIMus+Plus II 開發(fā)系統(tǒng)

5、是由美國 Altera 公司自行設(shè)計的 CAD軟件平臺，是 EDA的開 發(fā)系統(tǒng)，具有易學(xué)易用的特點。 Mus+Plus II 的全稱是 Multiple Array Matrix and Programmable Logic User System, 該系統(tǒng)將數(shù)字電路設(shè)計集成在一個環(huán)境內(nèi)，允許多種 輸入設(shè)計邏輯文件，經(jīng)過系統(tǒng)編譯、綜合等操作，對設(shè)計功能模擬，對數(shù)字電路的設(shè)計 實現(xiàn)模擬分析，延長時間分析，編譯，最后將編譯好的電路分配到一個或多個器件中。共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書第二章 設(shè)計思路課程設(shè)計要求：設(shè)計一個電磁爐控制器，電磁爐有從低溫到高溫有5 個檔，其中 1表示最低溫， 5 表示最

6、高溫，電磁爐還具有定時功能，最高定時九分鐘，定時結(jié)束時， 蜂鳴 5 秒，用 1 個 2 位段控靜態(tài)數(shù)碼管顯示溫度檔 1-5，用 3 個數(shù)碼管顯示定時時間， 用 3 個撥碼開關(guān)控制高溫、低溫，用 4 個撥碼開關(guān)控制定時時間，用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴。根據(jù)以上設(shè)計要求，對應(yīng)兩種顯示方式，應(yīng)分為兩大部分：控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示、 定時功能的實現(xiàn)。1. 控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示靜態(tài)數(shù)碼管顯示中用三個撥碼開關(guān)控制，當(dāng)輸入 K3K2K1 時數(shù)碼管作出相應(yīng)顯示， 除了 1-5 之外的狀態(tài)則不顯示。靜態(tài)數(shù)碼管需要顯示 5 個數(shù)，原理主要是 BCD 碼顯示，二進制數(shù)一一對應(yīng)，并且 要求顯示 1-5 檔，其余狀態(tài)不顯示，輸出為七個

7、，對應(yīng)數(shù)碼管七個可發(fā)光的線段，輸入 為三個撥碼開關(guān)，通過相應(yīng)的邏輯電路來實現(xiàn)要求。其真值表如下：INPUT OUTPUT3KK2K1abcdefg0001111110011001110100010010011000010100100100101010000110111111111111111共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書根據(jù)真值表可得：OA= (A2 A1+A2A1 A0)OB=(A2A1 A0 +A2 A0+A2 A1)OC=(A2A1 +A2 A0) OD=A2A1 A0+A2 A1 OE=( A2 A1A0 )OF= ( A2A1 )OG=(A2 A1+A2A1 )通過上述邏輯式選取芯片

8、連接可得出電路圖：為了驗證電路圖是否連接正確， 可已通過仿真來觀察其波形圖， 是否與真值表 對應(yīng)，其波形圖如下：共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書確認(rèn)無誤后，將此模塊封裝。溫度控制模塊2. 定時功能的實現(xiàn)表示分鐘的定時器與表示秒的計時器電路相連，將60進制減法計數(shù)器與 10制減法計數(shù)器進行恰當(dāng)合理的級聯(lián)， 就構(gòu)成了九分鐘以內(nèi)計數(shù)器模塊。 由 74168的工作特性我們知 道，當(dāng) ENT或 ENP其中的一個為高電平時，計數(shù)器就會開始它的保持功能。要想讓它在 結(jié)束了 9分鐘以內(nèi)的計數(shù)后讓它停止計數(shù)工作，那么我們就得想辦法去控制它的ENT或ENP端在結(jié)束了 9 分鐘以內(nèi)計數(shù)后就保持在高電平。三片 7416

9、8輸出都為 0的狀態(tài)信號作為輸入控制信號，由一片或非門將輸入信號轉(zhuǎn)變 為高電平，再將高電平接到三片 74168 的 ENP端，這樣，當(dāng)計數(shù)器進行完 9分鐘以內(nèi)倒計 時工作后就自然而然地保持在了 0000的狀態(tài)而不再計數(shù)。2.1 課設(shè)需用芯片1. 74138本設(shè)計要求數(shù)碼管上顯示時間， 有自己設(shè)定的時間開始， 到 0：00 停止，具有啟動 功能，可確定由同步十進制加 /減計數(shù)器 74168 的級聯(lián)來實現(xiàn)此功能。共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書同步十進制加 / 減計數(shù)器 74168的真值表：通過觀察真值表可知當(dāng) LDN為低電平時，計數(shù)器為置數(shù)功能，LDN端為高平時，并且 ENTN與 ENPN同時為低

10、電平， U/DN 為高電平時器件開始加法計數(shù)，LDN端為高平時，ENTN與 ENPN同時為低電平，并且 U/DN為低電平時開始減法計數(shù)。用低位器件的借位端控制高位的開始計數(shù)是這一課程設(shè)計的主要思路。74168 實現(xiàn)自減功能是從 9 計到 0 時再進行下一輪計數(shù)，即從 1001 減至 0000 停止。2. 74160用一片 74160 芯片構(gòu)成的置零功能的五進制加法計數(shù)器，原理是將分鐘和秒計數(shù)器 輸出經(jīng)過與門，再經(jīng)反相器后送到控制端 LDN ，使芯片工作在置零狀態(tài)，通過進位輸出 控制蜂鳴器是否工作。共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書74160 真值表如下2.2 邏輯門電路邏輯門電路通過邏輯門去對各個

11、信號進行編譯后控制電路組合邏輯電路控制個位輸入在 09 之間共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書2.3 秒計時的設(shè)計秒計時的 60 進制設(shè)計電路圖如下所示，顯示為 59-00.為了驗證電路圖是否連接正確，可已通過仿真來觀察其波形圖是否符合設(shè)計要求， 其波形圖如下：如圖所示，當(dāng)輸入控制端為低電平時，計數(shù)器為置數(shù)，則表示秒得十位顯示為5，表示個位的顯示 9，控制端輸入低電平置數(shù)后，輸入高電平使計數(shù)器計數(shù)，即個位上顯示為又 9 遞減到 0，再又 0 變?yōu)?9 時有向十位借位， 用一個四輸入的或門實現(xiàn)這一功能，只有當(dāng)輸入全為零時或門的輸出端才為全零，74168 的使能端為低電平有效，此時高位信號進行一次減法

12、計數(shù)工作。如此反復(fù)，實現(xiàn)60 進制減法計數(shù)器的功能。2.4 分鐘定時器的設(shè)計分鐘定時功能用四位撥碼開關(guān)和組合邏輯電路與10制減法計數(shù)器組合后實現(xiàn)。定時用四位撥碼開關(guān)和組合邏輯電路控制個位輸入在09之間，通過組合邏輯電路后，當(dāng)輸入的定時時間個位大于 9，輸入的數(shù)都變成了 0。10制減法計數(shù)器的工作原理與表示秒得 60進制減法計數(shù)器的工作原理相同。共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書為了驗證電路圖是否連接正確，可已通過仿真來觀察其波形圖是否符合設(shè)計要求， 其波形圖如下：此時定時為六分鐘2.5 蜂鳴部分的設(shè)計蜂鳴 5秒，即在蜂鳴器前加一個十進制計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)到5 時，蜂鳴停止。原理圖如下圖：結(jié)束時刻仿真波

13、形圖如下：共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書2.6 定時器總體電路設(shè)計圖如下所示結(jié)束時前一分鐘仿真波形圖如下結(jié)束時前 30 秒分仿真波形圖如下共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書確認(rèn)無誤后，將此模塊封裝。封裝后的定時器3. 總體電路設(shè)計共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書開始時刻仿真波形圖如下：結(jié)束時刻仿真圖如下共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書第三章. 管腳鎖定及硬件連接1. 管腳鎖定管腳名及作用管腳鎖定號1T 撥碼開關(guān)392T 撥碼開關(guān)403T 撥碼開關(guān)41D0撥碼開關(guān)44D1撥碼開關(guān)45D2 撥碼開關(guān)46D3撥碼開關(guān)47LDN 撥碼開關(guān)53CLK提供時鐘脈沖75A輸入數(shù)碼管25B輸入數(shù)碼管26C輸入數(shù)碼管2

14、7D輸入數(shù)碼管28E輸入數(shù)碼管29F 輸入數(shù)碼管30H輸入數(shù)碼管31Z4 輸入數(shù)碼管37GS1輸入數(shù)碼管127GS2輸入數(shù)碼管128GS3輸入數(shù)碼管131GS4輸入數(shù)碼管132SS1輸入數(shù)碼管133SS2輸入數(shù)碼管134SS3輸入數(shù)碼管135SS4輸入數(shù)碼管136MZ1輸入數(shù)碼管139MZ2輸入數(shù)碼管140MZ3輸入數(shù)碼管141MZ4輸入數(shù)碼管142共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書Z1 輸入數(shù)碼管94Z2 輸入數(shù)碼管95Z3 輸入數(shù)碼管96FMQ輸入 buuzer382. 硬件連接將實驗箱電源接好，再用傳輸線將實驗箱與電腦連接好，將1HZ的時鐘信號即 CLK的 21 孔與芯片的 75 孔用細(xì)導(dǎo)線

15、連接即可，其中 21 孔為 1HZ脈沖發(fā)出孔， 75 孔為鎖定 的 CLK 脈沖接入孔。共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書第四章 . 總結(jié)此次課設(shè)我設(shè)計了整整三天， 我的設(shè)計不是最早完成， 但是我一次就實現(xiàn)了所有的 設(shè)計要求，因此對本次課設(shè)還是比較滿意的，下面是我的一些體會：在設(shè)計開始時， 要做一個總體設(shè)計思想， 以便于設(shè)計的總體框架的設(shè)計完成。 在課 設(shè)過程中，要多了解一些注意的事項，以避免一部分不必要的錯誤；如果遇到問題要冷 靜思考， 按部就班的分析自己的設(shè)計， 切勿急躁。 有時靈感來自于與老師和同學(xué)的交流， 交流使自己獲得更多信息，開拓了思路，因此要重視與別人的交流；另外，現(xiàn)如今網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)很

16、很發(fā)達(dá)，要學(xué)會從網(wǎng)絡(luò)中吸取他人的精華來擴充自己的知識幫助自己完成課設(shè)。 總之，在本次 EDA課設(shè)中，使我加深了對各種芯片的理解及運用，也學(xué)到了很多EDA的設(shè)計方法及過程。在大學(xué)期間很少有動手實際操作的機會， 在課設(shè)期間有很多不懂的知識， 有些通過 自主上網(wǎng)查詢或查閱資料得到解決；課設(shè)過程中也多次咨詢老師和同學(xué)，獲益匪淺，非 常感謝！在此著重感謝一下鄭老師，期間我問了很多問題，鄭老師都耐心給予了解答，尤其 是最后定時功能的設(shè)計受挫時， 經(jīng)過鄭老師的解答后， 我放棄了原方案重新進行了設(shè)計， 最后得以完成了課設(shè)。最后恭祝各位指導(dǎo)老師工作順心如意，生活萬事如意！共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書參考文獻(xiàn)1. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) . 閻石主編 . 高等教育出版社2. EDA課程設(shè)計 B 指導(dǎo)書 .共頁第頁燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意