課程設(shè)計自動電子鐘

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題目：自動電子鐘學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院年級專業(yè)：10級電力系統(tǒng)及其自動化 學(xué) 號：學(xué)生姓名：齊錦濤指導(dǎo)教師：張強(qiáng) 呂宏詩教師職稱：實驗師 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)生姓名齊錦濤專業(yè)（班級）10級電力系統(tǒng)及其自動化4班設(shè)計題目自動電子鐘設(shè)計技術(shù)參數(shù)用24小時制進(jìn)行時間顯示能夠顯示小時，分鐘，秒。上電后從“00：00：00”開始顯示有復(fù)位和暫停功能設(shè)計要求采用6個數(shù)碼管顯示時間用撥碼開關(guān)設(shè)置功能鍵工作量學(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

2、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)教師簽字張強(qiáng) 呂宏詩基層教學(xué)單位主任簽字2012年12月13日 目錄第1章摘要1第2章 設(shè)計說明2.1設(shè)計思路2.2模塊介紹2.3相關(guān)元件真值表3第3章 原理電路圖53.1 整體電路圖53.2 秒計時模塊83.3 分計時模塊103.4 時計時模塊12 3.5 蜂鳴器模塊第4章 仿真波形圖14第5

3、章 管腳鎖定及硬件連線5.1 管腳鎖定5.2 硬件連線16課程設(shè)計總結(jié)17參考文獻(xiàn) 18第一章摘要本次課程設(shè)計，主要目的是了解EDA的基本知識，學(xué)習(xí)和使用仿真軟件Max+PlusII，并設(shè)計用24小時制進(jìn)行時間顯示和具有暫停、復(fù)位功能的自動電子鐘。學(xué)習(xí)使用實驗箱，了解實驗箱上各個模塊的功能作用，并熟悉各模塊的對應(yīng)引腳。第二章 設(shè)計說明1.設(shè)計思路：首先，電子鐘的時鐘信號的分、秒都是60進(jìn)制的計數(shù)信號，小時則為24進(jìn)制的計數(shù)信號。由此，可以設(shè)置4個模塊，分別為秒模塊、分模塊和小時模塊。另外，由于電子時鐘還要有復(fù)位和暫停功能，因此還要加入控制模塊。而這些功能可以通過計數(shù)器的相關(guān)功能來實現(xiàn)，首先開關(guān)

4、打開后，秒模塊開始計時，每當(dāng)計滿一個周期后會向下一個分模塊產(chǎn)生進(jìn)位信號，同時向秒模塊發(fā)出重置信號，分模塊也開始計時。當(dāng)分模塊計滿一個周期后，同樣向小時模塊產(chǎn)生進(jìn)位信號并向本模塊發(fā)出重置信號，以此來實現(xiàn)24小時的計時功能。此外，在控制模塊的設(shè)計方面，可以將其穿插至各個計時模塊中。例如，可以利用控制計時模塊的時鐘脈沖的有無來實現(xiàn)整個時鐘的暫停功能；而復(fù)位功能的設(shè)計，可以用控制信號控制各個模塊的重置功能即可實現(xiàn)。2.模塊介紹：在本課程設(shè)計中，總共分有三個計時模塊，分為秒計時模塊、分計時模塊和時計時模塊。（1）計時模塊在計時模塊中選擇計數(shù)器時，由于考慮到計數(shù)芯片74160單片可以實現(xiàn)10進(jìn)制的計數(shù)功能

5、，而兩片可以實現(xiàn)最多100進(jìn)制的計數(shù)功能。因此在每個模塊中選用兩片即可。一個芯片作為相應(yīng)時鐘數(shù)字的個位輸出信號，另一芯片為十位輸出信號。相應(yīng)進(jìn)位信號返回芯片CLRN端并由反相器反向后送給下一個模塊作為時鐘信號。每組芯片均采用異步清零的方法，達(dá)到進(jìn)位并且自身清零的目的。（2）控制模塊復(fù)位：在本次設(shè)計中，將復(fù)位功能與各個芯片相結(jié)合，通過外接輸入信號連接“非門”電路并與各組計時模塊的進(jìn)位信號相連，再通過邏輯“與”門電路，輸入至各組芯片的CLRN端口來實現(xiàn)。當(dāng)外接輸入信號為由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，各組芯片的CLRN端有效，實現(xiàn)復(fù)位清零的功能。暫停：自動電子鐘的暫停功能是通過外接輸入信號與時鐘輸入信號連接

6、“與”門電路后，輸入至各組芯片的CLK端口實現(xiàn)的。當(dāng)外接信號為高電平時，時鐘信號有效，電子鐘正常計時；當(dāng)外接信號變?yōu)榈碗娖綍r，時鐘信號無效，各組計時器暫停計時，實現(xiàn)了輸出信號的保持功能。（3）蜂鳴器模塊（附加）蜂鳴器模塊功能：在設(shè)計中加入蜂鳴器模塊，其功能是當(dāng)分計時模塊向時計時模塊有進(jìn)位，即整點時蜂鳴器響1秒，實現(xiàn)報時功能。蜂鳴器模塊原理：蜂鳴器模塊中，選用D鎖存器和74160各一片。當(dāng)分計時模塊沒有產(chǎn)生進(jìn)位時，D鎖存器輸入為低電平信號，輸出也為低電平信號。此時由原理圖可知輸入至計數(shù)器74160芯片使能端ENT和ENP兩端口的信號和蜂鳴器接受到的信號都為低電平，此時計數(shù)器不工作，并且蜂鳴器不發(fā)

7、聲。當(dāng)分計時模塊向時計時模塊產(chǎn)生進(jìn)位信號時，D鎖存器輸入為高電平信號，輸出也為高電平，此時由原理圖可知，輸入至計數(shù)器兩使能端和蜂鳴器接受到的信號都為高電平，此時計數(shù)器由于一直有時鐘信號CLK輸入，所以開始計時，并且蜂鳴器開始發(fā)生。當(dāng)計時器計數(shù)至1秒時，芯片74160會發(fā)出高電平信號，通過“非”門和“與”門電路，最后輸入至計數(shù)器兩使能端，使計數(shù)器停止工作，同時蜂鳴器也接受到低電平信號而停止發(fā)聲。如此循環(huán)，每當(dāng)分計時模塊有進(jìn)位時，蜂鳴器都會發(fā)聲，并持續(xù)1秒。3.相關(guān)元器件真值表74160一個D鎖存器一個 第三章 原理電路圖在EDA設(shè)計軟件Maxplus 所做原理電路圖如下1.整體電路圖：2.秒計時

8、模塊3.分計時模塊3.時計時模塊4.蜂鳴器模塊（附加）第四章 波形仿真圖起始時刻仿真秒進(jìn)位時刻仿真分進(jìn)位時刻時進(jìn)位時刻復(fù)位時刻暫停時刻蜂鳴器模擬第五章 管腳鎖定及硬件連線1.管腳鎖定：秒鐘部分: Q00PIN127Q01PIN128 Q02PIN131Q03PIN132 Q10PIN133Q11PIN134Q12PIN135Q13PIN136分鐘部分: Q20PIN143Q21PIN144Q22PIN147Q23PIN148Q30PIN139Q31PIN140Q32PIN141Q33PIN142 小時部分: Q40PIN75Q41PIN83Q42PIN85Q43PIN86Q50PIN87Q51

9、PIN88Q52PIN89Q53PIN90輸入的時鐘信號: CLK-PIN173輸入的復(fù)位信號：RES1PIN40輸入的暫停信號：KEP1PIN39數(shù)碼管供電部分: DS1PIN94DS2PIN95DS3PIN96DS4PIN97DS5PIN99 DS6PIN100備注：小時部分為手動連線部分，對應(yīng)5,6號數(shù)碼管 DS1-DS6為6個數(shù)碼管提供工作中高電平選中信號2.硬件連線： 1-4號靜態(tài)數(shù)碼管經(jīng)管腳鎖定，在機(jī)箱內(nèi)部已經(jīng)與數(shù)碼管連接，手動連接5,6號數(shù)碼管相應(yīng)的連接口，并且在PIN173處給予機(jī)箱所提供的1HZ時鐘信號作為輸入信號源，裝載電路后，進(jìn)行試驗。 課程設(shè)計總結(jié)短短五天的EDA課程設(shè)

10、計結(jié)束了，可以說是經(jīng)歷了很多，有痛苦，但更多的卻是看到自己成果時的喜悅。一周的課程設(shè)計雖然短暫，但卻讓我學(xué)到了很多東西，不僅鞏固了以前所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有的東西。通過這次課程設(shè)計，讓我初步了解了EDA，特別是當(dāng)每個子模塊設(shè)計完成，最后在實驗箱上調(diào)試成功時，心里特別的高興。在設(shè)計原理電路圖的時候，遇到了不少問題，開始時對芯片的功能不了解，對任務(wù)的目的性認(rèn)識不強(qiáng)，導(dǎo)致很長時間才開始進(jìn)行設(shè)計。在了解了相關(guān)芯片的功能之后，元器件上的連接和邏輯電路的設(shè)計方面又出現(xiàn)了很多問題，包括信號的定義方面，總是出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致不能出現(xiàn)正確的仿真波形圖。不過在老師的幫助下，自己也細(xì)心的

11、檢查過之后，終于將各個問題都處理完畢，當(dāng)看到完整的正確波形圖之后，心里終于長舒了一口氣。接下來是上箱調(diào)試，開始由于對箱子的構(gòu)造和各個管腳的作用不了解，導(dǎo)致第一次上箱調(diào)試沒有成功。之后又認(rèn)真看了EDA課程設(shè)計指導(dǎo)書，熟悉了對各個管腳的作用，但是在進(jìn)行第二次調(diào)試的時候暫停功能又因為邏輯錯誤出現(xiàn)了問題。最后經(jīng)過幾次的調(diào)試之后，終于得到了完整的結(jié)果。回想這幾天的課設(shè)，自己真的學(xué)到了很多，老師也給了很多幫助。因此我也希望學(xué)校能多讓學(xué)生做一些類似EDA課設(shè)之類的實驗課，這樣既鞏固了書本上所學(xué)的知識，同時也鍛煉了動手能力。參考文獻(xiàn) 1 常丹華. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 電子工業(yè)出版社，2010年 2 周蓮蓮.鄭兆兆. EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書. 燕山大學(xué)出版社，2012年 3 曹昕燕.周鳳臣.聶春燕. EDA技術(shù)實驗與課程設(shè)計.清華大學(xué)出版社，2006年燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意見表指導(dǎo)教師評語：該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真）該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）