EDA课程设计数字跑表.doc

燕山大学
课 程 设 计 说 明 书

题目： 数字跑表

学院(系)：
年级专业：
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：

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
数字跑表
设
计
技
术
参
数
●在6个数码管上分别显示百分秒、秒和分钟；
●具有暂停/启动功能；
●具有重新开始功能；
●具有超时提示功能，当到达某一设定时间后指示灯亮。

设
计
要
求
●用频率组模块实现跑表频率设置；
●用拨码开关设置功能键。
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
《数字电路基础》.常丹华主编.电子工业出版社.
《EDA》课程设计指导书.

指导教师签字

基层教学单位主任签字

2013年12月27日

目 录

第1章 设计题目及要求……………………………………………………………………4
第2章 设计说明……………………………………………………………………………4
2.1 设计思路……………………………………………………………………………4
2.2 真值表………………………………………………………………………………4
2.3 原理图………………………………………………………………………………5
2.4 波形仿真图…………………………………………………………………………6
2.5 模块介绍……………………………………………………………………………6
第3章 管脚锁定及硬件连线 ……………………………………………………………10
3.1 管脚锁定 …………………………………………………………………………10
3.2 硬件接线 …………………………………………………………………………10
心得体会 ……………………………………………………………………………………11
参考文献 ……………………………………………………………………………………12

第一章 设计题目及要求
设计题目：数字跑表
设计要求：
1. 在6个数码管上分别显示百分秒、秒和分钟；
2. 具有暂停/启动功能；
3. 具有重新开始功能；
4. 具有超时提示功能，当到达某一设定时间后指示灯亮；
5. 用频率组模块实现跑表频率设置；
6. 用拨码开关设置功能键。

第二章 设计说明
2.1 设计思路
首先是设计一个100*60*60的计时模块，完成对时间的计时工作，并使其显示在数码管上;其次要设计一个控制模块，可以使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能；数字跑表要能准确记时需要100HZ的时钟信号，可以利用一个分频模块即10进制计数器得到100HZ的时钟脉冲作为时钟信号输入；对于超时提示部分，在跑表时间达到1分钟以后指示灯常亮，在此基础上添加蜂鸣声以求达到更好的提示效果。
2.2 真值表

START_STOP
REST
WARN
WARNS
指示灯
蜂鸣器
数字跑表
状态
0
0
x
x
一直不亮
一直不响
停止
x
1
x
x
一直不亮
一直不响
复位
1
0
0
0
一直不亮
一直不响
工作
1
0
0
1
一直不亮
达到设定时间后响
工作
1
0
1
0
达到设定时间后亮
一直不响
工作
1
0
1
1
达到设定时间后亮
达到设定时间后响
工作
2.3 原理图

2.4 波形仿真图

2.5 模块介绍
（1） 计时模块
原理图如下
波形仿真图如下

本模块由两个60进制计数器和一个100进制计数器构成，从而实现百分秒向秒、秒向分的计数功能需求。60进制计数器及100进制计数器均采用两个74LS160，采用整体置数方式接成。从60进制计数器和100进制计数器这三个输出端分别印出八个端口（百分秒、秒、分的个位及十位分别由四个二进制代码表示）。(秒个位：SA0,SB0,SC0,SD0;秒十位：SA1,SB1,SC1,SD1;分个位：MA0,MB0,MC0,MD0;分十位：MA1,MB1,MC1,MD1;百分秒个位：MSA0,MSB0,MSC0,MSD0;百分秒十位：MSA1,MSB1,MSC1,MSD1.)
百分秒用100进制计时器表示，秒和分各用一个60进制计数器表示，将3个计数器相连就形成了一个数字跑表的主要计时系统。通过计时器部分的管脚锁定把计时器与输出的数码管相连实现数据的输出，使数字跑表的百分秒、秒、分通过静态数码管自右向左表示出来。
（2） 控制模块
原理图如下

波形仿真图如下

与门可控制时钟信号的输出与否，当START_STOP端加高电平时OUT2有时钟信号输出，跑表运行，当START_STOP端加低电平时OUT2没有时钟信号输出，跑表停止，从而实现开始和暂停的功能。REST是清零按钮，REST经过一个非门接到计时模块各个芯片的清零端，当REST为高电平时，OUT1输出低电平，计时模块清零，当REST为低电平时，OUT1输出高电平，此时跑表工作，从而实现其复位功能。超时提示功能的控制将在超时提示模块的介绍中进行叙述。
（3） 分频模块
原理图如下

波形仿真图如下

将74161接成10进制计数器，将1024HZ的时钟频率转换成近似于100HZ的时钟信号即所需的输入时钟信号，从而实现分频功能。将得到的时钟信号输入到总计数器模块中去。
（4） 超时提示模块
原理图如下

波形仿真图如下

超时提示时间设置为1分钟，在跑表时间超过1分钟且WARNS为高点平时蜂鸣器发出警报，从而实现超时提示功能，且能通过WARNS的输入来控制改功能是否开启，指示灯提示同理。

第三章 管脚锁定及硬件接线
需锁定部件
相应管脚号
需锁定部件
相应管脚号
CLK
PIN92
SB1
PIN144
MS0
PIN94
SA1
PIN143
MS1
PIN95
SD0
PIN142
S0
PIN96
SC0
PIN141
S1
PIN97
SB0
PIN140
M0
PIN99
SA0
PIN139
M1
PIN100
MSD1
PIN136
START_STOP
PIN39
MSC1
PIN135
RESET
PIN40
MSB1
PIN134
MD1
PIN90
MSA1
PIN133
MC1
PIN89
MSD0
PIN132
MB1
PIN88
MSC0
PIN131
MA1
PIN87
MSB0
PIN128
MD0
PIN86
MSA0
PIN127
MC0
PIN85
LED
PIN12
MB0
PIN83
WARN
PIN41
MA0
PIN75
SPEAKER
PIN38
SD1
PIN148
WARNS
PIN44
SC1
PIN147

3.1 管脚锁定

3.2 硬件接线
低频接口11(1024HZ)——92 75——3D0 83——3D1 85——3D2
86——3D3 87——3D4 88——3D5 89——3D6 90——3D7

心得体会

本次课程设计是我来到大学以后第一次课程设计，经过了将近一个周的课程设计，我学会的如何使用MAX+PLUSⅡ来进行数字电子技术的设计，通过这次课程设计让我了解到了课程设计的基本过程。我不仅学到了许多关于EDA的知识，认识到了EDA的强大功能，更重要的是增强了我的实践动手能力，使我深刻地认识到仅仅学习课本上的知识是远远不够的，必须要多多动手，多多实践，才能真正理解并掌握所学的知识，达到学以致用的目的，为以后的工作积累了宝贵的经验，同时我也深深地感受到严谨的态度对于科学研究的重要性。由于在设计的过程中，一点点的失误都可能造成整个系统的瘫痪，所以每一个细节都要认真思考，认真操作，不能有丝百分的大意。这使我认识到要想做一个科研工作者是多么的不易！自己身上的缺点还有很多，要靠以后艰苦的努力来克服！
这次课程设计极大的锻炼了我的自主学习能力，让我学会了如何自己根据一定的课题，设计出能够实现一定功能的电路图，在遇到问题的时候学会如何去解决，学会了耐心检查每一个模块。
这次课设不仅让我增长了知识，更让我对数字电路，对EDA有了极大的兴趣，对我今后学习相关知识将会有很大的影响。在设计在学习中进步让我收获了知识，收获了满足，当看见一个题目在自己的手中实现让我充满成就感，也坚定了我继续深入学习的决心。
最后，感谢学校和老师给我这次机会，让我能够锻炼自己，学习知识，丰富了我的学习生活。

参考文献
1 常丹华.《数字电子技术基础》.电子工业出版社，2011
2 张强.《EDA课程设计指导书》.燕山大学教务处，2013

燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语：

①该生学习态度 （认真 较认真 不认真）
②该生迟到、早退现象 （有 无）
③该生依赖他人进行设计情况 （有 无）

平时成绩： 指导教师签字：

2013 年 12 月 27 日
图面及其它成绩：
答辩小组评语：

①设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。
②设计合理，实现设计要求。
③实现了大部分设计要求。
④没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。

答辩成绩： 组长签字：

2013 年 12 月 27 日
课程设计综合成绩：
答辩小组成员签字：

2013年 12 月 27 日