1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 闹钟 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 吕宏诗 张强 教师职称： 实验师 实验师 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页燕山大学课程设计（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 闹钟设计技术参数设计简易的一分钟闹钟可手动输入定时时间（099s） ，如 30s两个数码管上跟踪显示时间的变化：如 30，29，28到了指定时间蜂鸣器发出 8s 的提示音设计要求有暂停开关，在倒计时过程
2、中可随时停止采用 2 个数码管显示时间用蜂鸣器发出提示音采用拨码开关定时工作量学会使用 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、 3 月 11 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页目 录第 1 章 设计说明1.1 设计技术参数1.2 设计要求1.3 设计思路1.4 真值表1.5 模块介绍第 2 章 原理图2.1 Max+PlusII 原理图设计 第 3 章 波形仿真3.1 Max+PlusII simulator 原理图仿真第 4 章 硬件设计4.1 管脚锁定4.2 硬件连线第 5 章 心得体会 参考文献 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页第一章 设计说明1.1 设计技术参数1.设计简易的一分钟闹钟2.可手动输入定时时间（099s） ，如 30s3.两个数码管上跟踪显示时间
4、的变化：如 30，29，284.到了指定时间（00）蜂鸣器发出 8s 的提示音 1.2 设计要求1.有暂停开关，在倒计时过程中可随时停止2.采用 2 个数码管显示时间3.用蜂鸣器发出提示音4.采用拨码开关定时1.3 设计思路 1.根据设计简易的一分钟闹钟要求，我首先考虑到要做的闹钟需要在 1Hz 的时钟脉冲控制下以每秒钟减一的速度做减法。可以做减法计数器的芯片中，我接触过的就是74191 和 74190，而其中 74190 芯片是一个十进制加减法可逆的计数器，十分符合我的设计要求。为了完成可以做出 099s 的减法计数，我用了两片 74190 芯片同步置数来实现 100 以内的减法。2.根据要
5、求到指定时间蜂鸣器发出 8 秒提示音，蜂鸣器在 SPEAKER 接高电平时工作，而我主要是需要控制蜂鸣器接口处于高电平的开始与结束的时间。首先考虑当两个74190 芯片都为零的时候蜂鸣器要开始工作，八秒结束的时候蜂鸣器要结束工作。由此我想到用加法计数器 74160 芯片来控制蜂鸣器工作的时间 8 秒，使完成设计要求。3.根据要求两位数码管跟踪显示时间的变化。所以我将两片 74190 的输出结果用 2位十进制数码管以静态方式显示，来达到设计跟踪显示的目的。4.根据要求要采用拨码开关定时，其中我只要将 8 位数字开关组 A 分别于 74190 的8 个输入端口锁定即可达到设置时间的目的。5.根据要
6、求有暂停开关，在倒计时过程中可随时停止，我就想到要控制 74190 芯片的 GN 使能端。根据 74190 的真值表可以看出，当 GN 为 1 时，芯片 HOLD COUNT；当 GN为 0，且 LDN 为 1 时，芯片 COUND DOWN。所以只要加入一个控制开关，使要暂停时控制燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页GN 口为 1，工作时控制 GN 口为 0 即可。1.4 真值表1.图 1 为 74190 芯片真值表图图 1 74190 芯片真值表图2.图 2 为 74160 芯片真值表图图 2 74160 芯片真值表图燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第
7、 页1.5 模块介绍1.定时时间模块，如图 3。图 3 定时时间模块定时时间模块由两个 74190 十进制计数器级联构成。上面一片是个位，下面一片是十位。其中 AL,BL,CL,DL 和 AH,BH,CH,DH 分别是个位和十位的输入控制端，分别与数字开关组 A 中的 8 个管脚对应以控制置数。由 74190 芯片真值表了解到当 LDN 端低电平时，可对芯片的初始值进行设置；高电平时，计数开始，在连接芯片时将两个 74290 芯片的置位端 LDN 连接在一起形成同步置数。同时又了解到 74190 在 CLK 上升沿有效，则只需燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页控制个位的
8、CLK 接时钟频率 1Hz，即可使计数时，每次倒计一个数是 1 秒钟。因为74190 芯片本身是十进制减法计数器，故只需将个位芯片的 RCON 借位端接到十位芯片的CLK 处，即可控制在需要借位时十位的减法计数。2蜂鸣器模块，如图 4。图 4 蜂鸣器模块蜂鸣器模块主要由 74160 芯片实现。在平时计数的情况下，输入 74160 芯片的 CLRN端的信号为 0,74160 不计数。当两片 74190 芯片的输出都为 0 时，使得 74160 芯片中的CLRN 端输入为 1，74160 工作。同时我了解到 74160 是上升沿计数，将 74160 的 CLK 端由 74190 芯片的 0000
9、0000 输出和 74190 个位计数芯片的 CLK 输入共同控制，即可实现74160 在 00 时计数，且计数周期为 1s。又要求蜂鸣器响 8 秒，即控制 74160 计数 8 秒之后停止，蜂鸣器就不响了。由上面的分析，我做了表 1 以分析如何实现蜂鸣器仅响 8 秒。QD QC QB QA 蜂鸣器0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 1燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页0 0 1 1 10 1 0 0 10 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 11 0 0 0 11 0 0 1 1表 1 74160 输出与蜂鸣器状态关系表由表得出了如图 4 中
10、的接线方式，控制当计数状态为 00，蜂鸣器工作，且工作时间为 8 秒。3.暂停模块，如图 5。图 5 暂停模块暂停模块的实现主要由开关 z1 控制。因为 74190 芯片是由 GN 控制使能的。当我们00 控制端燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页想要实现暂停的时候，使 GN 为 1 即可。而通过计数控制到 00 时，也需要使 GN 为 1 从而停止计数，由此，只要使用 z1 开关在平时计数时对 GN 的 0 状态无影响，仅在要暂停时拨动开关实现 GN 为 1，z1 与线路中同接一个或门即可实现，具体状态如表 2。00 控制端 Z1 端 GN 状态计数时为 0 不暂停时设为 0 0计数时为 0 暂停时设为 1 1计数到 00 时为 1 不暂停时为 0 1表 2 z1，00 控制端，GN 状态对应表4.数码管位控模块，如图 6。图 6 数码管位控模块为了使数码管跟踪显示，将要使用两位数码管位置高电平。燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页第 2 章 原理图2.1 Max+PlusII 原理图设计Max+PlusII 原理图设计，如图 7。
