電磁爐控制器課程設(shè)計說明書

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題目： 電磁爐控制器 學(xué)院（系）：年級專業(yè)：學(xué) 號：學(xué)生：指導(dǎo)教師：教師職稱：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)生專業(yè)（班級）設(shè)計題目電磁爐控制器設(shè)計技術(shù)參數(shù) 電磁爐有從低溫到高溫有5個檔，其中1表示最低溫，5表示最高溫電磁爐還具有定時功能，可以手動輸入定時時間，最高可定時9分鐘，定時結(jié)束蜂鳴5秒。設(shè)計要求 用數(shù)碼管顯示溫度檔1-5和定時時間 用3個撥碼開關(guān)輸入定時時間，用撥碼開關(guān)（個數(shù)可自選）控制高溫、低溫 用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴工作量學(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

2、電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務(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.EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書.指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字金海龍說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。年 月 日 目 錄第一章摘要11.關(guān)于EDA12.關(guān)于Mus+Plus II1第二章設(shè)計思路21.控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示22.定時功能的實現(xiàn)42.1 74168譯碼器42.1.1 741

3、6842.1.2 7416052.2 邏輯門電路62.3 秒計時的設(shè)計72.4 分鐘定時器的設(shè)計72.5蜂鳴部分的設(shè)計82.6定時器總體電路設(shè)計93.總體電路設(shè)計10第三章管腳鎖定與硬件連接123.1 管腳鎖定123.2 硬件連接13第四章總結(jié)14參考文獻(xiàn)15 第一章 摘要1.關(guān)于EDAEDA是電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）、計算機(jī)輔助測試（CAT）和計算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計算機(jī)為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成

4、設(shè)計文件，然后由計算機(jī)自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極提高了電路設(shè)計的效率和可操作性，減輕了設(shè)計者的勞動強(qiáng)度。2.關(guān)于Mus+Plus IIMus+Plus II開發(fā)系統(tǒng)是由美國Altera公司自行設(shè)計的CAD軟件平臺，是EDA的開發(fā)系統(tǒng)，具有易學(xué)易用的特點。Mus+Plus II的全稱是Multiple Array Matrix and Programmable Logic User System,該系統(tǒng)將數(shù)字電路設(shè)計集成在一個環(huán)境，允許多種輸入設(shè)計邏輯文件，經(jīng)過系統(tǒng)編譯、綜合等操作，

5、對設(shè)計功能模擬，對數(shù)字電路的設(shè)計實現(xiàn)模擬分析，延長時間分析，編譯，最后將編譯好的電路分配到一個或多個器件中。 第二章 設(shè)計思路課程設(shè)計要求：設(shè)計一個電磁爐控制器，電磁爐有從低溫到高溫有5個檔，其中1表示最低溫，5表示最高溫，電磁爐還具有定時功能，最高定時九分鐘，定時結(jié)束時，蜂鳴5秒，用1個2位段控靜態(tài)數(shù)碼管顯示溫度檔1-5，用3個數(shù)碼管顯示定時時間，用3個撥碼開關(guān)控制高溫、低溫，用4個撥碼開關(guān)控制定時時間，用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴。根據(jù)以上設(shè)計要求，對應(yīng)兩種顯示方式，應(yīng)分為兩大部分：控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示、定時功能的實現(xiàn)。1.控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示靜態(tài)數(shù)碼管顯示中用三個撥碼開關(guān)控制，當(dāng)輸入K3K2K1時數(shù)碼管

6、作出相應(yīng)顯示，除了1-5之外的狀態(tài)則不顯示。靜態(tài)數(shù)碼管需要顯示5個數(shù)，原理主要是BCD碼顯示，二進(jìn)制數(shù)一一對應(yīng)，并且要求顯示1-5檔，其余狀態(tài)不顯示，輸出為七個，對應(yīng)數(shù)碼管七個可發(fā)光的線段，輸入為三個撥碼開關(guān)，通過相應(yīng)的邏輯電路來實現(xiàn)要求。 其真值表如下： INPUT OUTPUT K3K2K1abcdefg00011111110011001111010001001001100001101001001100101010010011011111111111111111 根據(jù)真值表可得：OA=（A2A1+A2A1A0） OB=(A2A1A0+A2A0+A2A1) OC=(A2A1+A2A0) OD

7、=A2A1A0+A2A1 OE=（A2A1A0） OF=（A2A1） OG=（A2A1+A2A1）通過上述邏輯式選取芯片連接可得出電路圖： 為了驗證電路圖是否連接正確，可已通過仿真來觀察其波形圖，是否與真值表一一對應(yīng)，其波形圖如下： 確認(rèn)無誤后，將此模塊封裝。溫度控制模塊2.定時功能的實現(xiàn)表示分鐘的定時器與表示秒的計時器電路相連，將60進(jìn)制減法計數(shù)器與10制減法計數(shù)器進(jìn)行恰當(dāng)合理的級聯(lián)，就構(gòu)成了九分鐘以計數(shù)器模塊。由74168的工作特性我們知道，當(dāng)ENT或ENP其中的一個為高電平時，計數(shù)器就會開始它的保持功能。要想讓它在結(jié)束了9分鐘以的計數(shù)后讓它停止計數(shù)工作，那么我們就得想辦法去控制它的ENT

8、或ENP端在結(jié)束了9分鐘以計數(shù)后就保持在高電平。三片74168輸出都為0的狀態(tài)信號作為輸入控制信號，由一片或非門將輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑賹⒏唠娖浇拥饺?4168的ENP端，這樣，當(dāng)計數(shù)器進(jìn)行完9分鐘以倒計時工作后就自然而然地保持在了0000的狀態(tài)而不再計數(shù)。2.1 課設(shè)需用芯片1. 74138 本設(shè)計要求數(shù)碼管上顯示時間， 有自己設(shè)定的時間開始，到0：00停止，具有啟動功能，可確定由同步十進(jìn)制加/減計數(shù)器74168的級聯(lián)來實現(xiàn)此功能。同步十進(jìn)制加/減計數(shù)器74168的真值表： 通過觀察真值表可知當(dāng)LDN為低電平時，計數(shù)器為置數(shù)功能，LDN端為高平時，并且ENTN與ENPN同時為低電平，U/

9、DN為高電平時器件開始加法計數(shù)，LDN端為高平時，ENTN與ENPN同時為低電平，并且U/DN為低電平時開始減法計數(shù)。用低位器件的借位端控制高位的開始計數(shù)是這一課程設(shè)計的主要思路。74168實現(xiàn)自減功能是從9計到0時再進(jìn)行下一輪計數(shù)，即從1001減至0000停止。 2. 74160 用一片74160芯片構(gòu)成的置零功能的五進(jìn)制加法計數(shù)器，原理是將分鐘和秒計數(shù)器輸出經(jīng)過與門，再經(jīng)反相器后送到控制端LDN，使芯片工作在置零狀態(tài)，通過進(jìn)位輸出控制蜂鳴器是否工作。74160真值表如下 2.2邏輯門電路邏輯門電路通過邏輯門去對各個信號進(jìn)行編譯后控制電路 組合邏輯電路控制個位輸入在09之間2.3 秒計時的設(shè)

10、計秒計時的60進(jìn)制設(shè)計電路圖如下所示，顯示為59-00.為了驗證電路圖是否連接正確，可已通過仿真來觀察其波形圖是否符合設(shè)計要求，其波形圖如下：如圖所示，當(dāng)輸入控制端為低電平時，計數(shù)器為置數(shù)，則表示秒得十位顯示為5，表示個位的顯示9，控制端輸入低電平置數(shù)后，輸入高電平使計數(shù)器計數(shù)，即個位上顯示為又9遞減到0，再又0變?yōu)?時有向十位借位，用一個四輸入的或門實現(xiàn)這一功能，只有當(dāng)輸入全為零時或門的輸出端才為全零，74168的使能端為低電平有效，此時高位信號進(jìn)行一次減法計數(shù)工作。如此反復(fù)，實現(xiàn)60進(jìn)制減法計數(shù)器的功能。2.4 分鐘定時器的設(shè)計分鐘定時功能用四位撥碼開關(guān)和組合邏輯電路與10制減法計數(shù)器組合

11、后實現(xiàn)。定時用四位撥碼開關(guān)和組合邏輯電路控制個位輸入在09之間，通過組合邏輯電路后，當(dāng)輸入的定時時間個位大于9，輸入的數(shù)都變成了0。10制減法計數(shù)器的工作原理與表示秒得60進(jìn)制減法計數(shù)器的工作原理一樣。為了驗證電路圖是否連接正確，可已通過仿真來觀察其波形圖是否符合設(shè)計要求，其波形圖如下： 此時定時為六分鐘 2.5蜂鳴部分的設(shè)計 蜂鳴5秒，即在蜂鳴器前加一個十進(jìn)制計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)到5時，蜂鳴停止。原理圖如下圖：結(jié)束時刻仿真波形圖如下：2.6定時器總體電路設(shè)計圖如下所示 結(jié)束時前一分鐘仿真波形圖如下 結(jié)束時前30秒分仿真波形圖如下 確認(rèn)無誤后，將此模塊封裝。 封裝后的定時器 3.總體電路設(shè)計 開始時

12、刻仿真波形圖如下： 結(jié)束時刻仿真圖如下; 第三章.管腳鎖定與硬件連接 1. 管腳鎖定管腳名與作用管腳鎖定號1T撥碼開關(guān)392T撥碼開關(guān)403T撥碼開關(guān)41D0撥碼開關(guān)44D1撥碼開關(guān)45D2撥碼開關(guān)46D3撥碼開關(guān)47 LDN撥碼開關(guān)53CLK提供時鐘脈沖75A輸入數(shù)碼管25B輸入數(shù)碼管26C輸入數(shù)碼管27D輸入數(shù)碼管28E輸入數(shù)碼管29F輸入數(shù)碼管30H輸入數(shù)碼管31Z4輸入數(shù)碼管37GS1輸入數(shù)碼管127GS2輸入數(shù)碼管128GS3輸入數(shù)碼管131GS4輸入數(shù)碼管132SS1輸入數(shù)碼管133SS2輸入數(shù)碼管134SS3輸入數(shù)碼管135SS4輸入數(shù)碼管136MZ1輸入數(shù)碼管139MZ2輸入數(shù)

13、碼管140MZ3輸入數(shù)碼管141MZ4輸入數(shù)碼管142Z1輸入數(shù)碼管94Z2輸入數(shù)碼管95Z3輸入數(shù)碼管96FMQ輸入buuzer382. 硬件連接將實驗箱電源接好，再用傳輸線將實驗箱與電腦連接好，將1HZ的時鐘信號即CLK的21孔與芯片的75孔用細(xì)導(dǎo)線連接即可，其中21孔為1HZ脈沖發(fā)出孔，75孔為鎖定的CLK脈沖接入孔。 第四章. 總結(jié) 此次課設(shè)我設(shè)計了整整三天，我的設(shè)計不是最早完成，但是我一次就實現(xiàn)了所有的設(shè)計要求，因此對本次課設(shè)還是比較滿意的，下面是我的一些體會： 在設(shè)計開始時，要做一個總體設(shè)計思想，以便于設(shè)計的總體框架的設(shè)計完成。在課設(shè)過程中，要多了解一些注意的事項，以避免一部分不必

14、要的錯誤；如果遇到問題要冷靜思考，按部就班的分析自己的設(shè)計，切勿急躁。有時靈感來自于與老師和同學(xué)的交流，交流使自己獲得更多信息，開拓了思路，因此要重視與別人的交流；另外，現(xiàn)如今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很很發(fā)達(dá)，要學(xué)會從網(wǎng)絡(luò)中吸取他人的精華來擴(kuò)充自己的知識幫助自己完成課設(shè)?？傊诒敬蜤DA課設(shè)中，使我加深了對各種芯片的理解與運(yùn)用，也學(xué)到了很多EDA的設(shè)計方法與過程。 在大學(xué)期間很少有動手實際操作的機(jī)會，在課設(shè)期間有很多不懂的知識，有些通過自主上網(wǎng)查詢或查閱資料得到解決；課設(shè)過程中也多次咨詢老師和同學(xué)，獲益匪淺，非常感！在此著重感一下老師，期間我問了很多問題，老師都耐心給予了解答，尤其是最后定時功能的設(shè)計受挫時，經(jīng)過老師的解答后，我放棄了原方案重新進(jìn)行了設(shè)計，最后得以完成了課設(shè)。 最后恭祝各位指導(dǎo)老師工作順心如意，生活萬事如意！ 參考文獻(xiàn)1.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育.2.EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書. 燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意見表指