EDA课程设计--数字跑表.doc

一、设计题目及要求设计题目：数字跑表要求：1 具有暂停，启动功能； 2 具有重新开始功能； 3 用六个数码管分别显示百分秒，秒和分钟。二、设计过程及内容总体设计：第一，对于要实现的暂停、启动和重新开始功能，需要有一个控制模块完成相关控制。第二由题意可知需要一个分频模块，将实验箱提供的频率转换为100HZ即数字跑表百分秒的频率。第三是计时模块，完成跑表的百分秒、秒和分钟的计时功能。第四由于实验箱提供的数码显示是扫描显示，这就需要一个选时模块。第五部分则是显示模块。详细设计过程：根据要求，将设计分成五个模块：1、控制模块：使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能；2、分频模块：将实验箱所提供的频率转换为设计题目所需要的100HZ的时钟脉冲；3、计时模块：进行百分秒、秒、分的计时，并且将当前时间输出给选时模块；4、选时模块：从计时器得到当前时间输出给显示模块；5、显示模块：通过数码管显示时间。总图如下：仿真波形：第一个模块：控制模块控制模块主要运用了两个D触发器，输入到触发器的时钟信号CLK1频率为2.86Hz，对电路起到了防抖的功能。START/STOP为启动暂停按钮，当跑表为START状态时CLK端为高电平，Q为1，时钟信号输出，当跑表为STOP状态时CLK端为低电平，Q为0，时钟信号不输出，从而实现开始和暂停的功能。与门可控制时钟信号是否被输出到下一级。RESET端为全局清零按钮，接到控制模块和计时模块的清零端，负责将计数器清零。当RESET为低电平时，控制模块和总计数器模块清零，跑表重新开始工作。电路图如下：仿真波形：第二个模块：分频模块为了将实验箱提供的1465HZ转换成实验需要的100HZ，我将74161接成15进制计数器，实现分频的功能，转换为100HZ的近似时钟信号。然后将输出的时钟接入到计时模块。电路图如下：仿真波形：第三个模块：计时模块计时模块由一个100进制计数器和两个60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。100进制计数器和60进制计数器均采用两个74160，100进制采用并行进位方式，60进制采用整体置数方式。从100进制计数器和60进制计数器这三个输出端分别接出八个端口（百分秒、秒、分的个位及十位分别由四个二进制代码表示），将当前时间代码输送给选时模块，以实现时间的选择和显示。(百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D；秒个位：S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D.)电路图如下：仿真波形：100进制计数器（count100）：仿真波形：60进制计数器（count60）：仿真波形：第四个模块：选时模块选时模块由四个八选一数据选择器74LS151和一个地址选择器74LS161构成。地址选择器74LS161接入一个1465 HZ的时钟信号，使能端和清零端接高电平，使其循环工作，产生的一组循环地址码接入到四个八选一数据选择器74LS151上，使其对地址相同的一组数据进行选择，产生四个二进制数CA,CB,CC,CD，即为数码管所要显示的数字的编码。同时，地址选择器74LS161产生一组循环地址码a、b、c，接到数码管的地址端，使其循环显示数字。第一个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的最低位（ H0A, H1A ,S0A,S1A, M0A, M1A）, 第二个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的次低位（H0B,H1B ,S0B,S1B,M0B,M1B）, 第三个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的第二位（H0C,H1C ,S0C,S1C,M0C,M1C）, 第四个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的第一位（H0D,H1D ,S0D,S1D,M0D,M1D），通过这四个八位二进制数比较器74LS151选出同一组数(百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D;秒个位:S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D)作为输出CA,CB,CC,CD，接到显示模块输入端。电路图如下：仿真波形：第五个模块：显示模块显示模块采用BCD七段显示译码器7448对实验板上数码管进行驱动。由选时模块输出的显示数字编码CA,CB,CC,CD接至输入端A,B,C,D，使输出端产生七位译码连接到实验箱公共数据输入端ABCDEDG，从而显示出数据。电路图如下：仿真波形：三、设计结论两周的课程设计很快就结束了，虽然时间很短，但是收获颇丰。通过这次课程设计，我学到了许多关于EDA的知识，学习到了很多EDA的实用功能，更重要的是锻炼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，要多思考，多实践，才能真正把学到的知识用到实际中，而且我也深刻认识到通信专业在各个领域是多么有用武之地，更加使我有了学习深造的动力。在设计的过程中遇到诸多问题，一个接一个，总结下来还是软件没有学深刻，出了问题也不知道如何排查，波形图一直找不到自己想看到的，后来经过问同学和自己的总结才知道这个仿真的时间要足够长，才能看到自己所需要的部分。让我知道做一件事之前的准备工作是多么重要，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。遇到问题才去翻书查资料，这些都是我以后要改进的地方。这次的EDA课程设计给了我一次非常重要也非常难得的实践机会，使我可以将平时课本上学习的理论知识应用于实际操作。设计过程多于我这个专业知识还不牢固的很困难，