EDa课设十六分钟倒计时.doc

1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 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 号学生姓名专业（班级）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

2、；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.阎石主编.高等教育出版社.EDA课程设计B指导书.指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2013年 3 月11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

3、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 13 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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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，

9、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74160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

10、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.

11、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

12、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 在本次EDA课设过程中，我收获了很多知识与经验 ，尤其是在电路设计过程中，当时遇到很多困难，比如：如何实现分针与秒针的倒计时功能

13、，如何让控制它的暂停与启动，如何保证在计时到00:00时自动停止， 怎样复位。虽然当时很迷茫，无法下手，但后来通过参阅资料，自己认真思考以及和同学们讨论，最终问题一个一个的得到了解决，完成了电路设计，并且上箱成功。在这次课设中，通过电路设计和上箱，我总结了很多经验：1.不要急于画图，根据技术要求，经过自己的思考，确定所需器件，熟悉器件的功能与真值表。2.设计过程中要考虑周全，每一项功能都到考虑到，在初期就应该多思考几个方案，进行比较论证，选择最合适的方案动手设计。总体设计在整个设计过程中非常重要，应该花较多的时间在上面。3.画图与上箱过程中要严谨，一个小的错误，都会导致仿真和上箱失败。 4. 尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改，也利于与别人交流。再有老师看着也舒服，如果太乱，自己都会觉得难受的。5. 很多难点的突破都来自于与老师和同学的交流，交流使自己获得更多信息，开拓了思路，因此要重视与别人的交流。本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识和理论联系实际，独立自主的进行设计的能力。在设计中要求我要有耐心和毅力，还要细心，稍有不慎，一个小小的错误就会导致结果的不正确，而对错误的检查要求我要有足够的耐心。通过这次设计和设计中遇到的问题，也积累了一定的经验，对以后从事集成电路设计工作会有一定的帮助。第 13 页 共 13 页