電磁爐控制器課程設(shè)計(jì)說明書

1、燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目： 電磁爐控制器 學(xué)院（系）： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（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(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目電磁爐控制器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 電磁爐有從低溫到高溫有5個(gè)檔，其中1表示最低溫，5表示最高溫電磁爐還具有定時(shí)功能，可以手動(dòng)輸入定時(shí)時(shí)間，最高可定時(shí)9分鐘，定時(shí)結(jié)束蜂鳴5秒。設(shè)計(jì)要求 用數(shù)碼管顯示溫度檔1-5和定時(shí)時(shí)間 用3個(gè)撥碼開關(guān)輸入定時(shí)時(shí)間，用撥碼開關(guān)（個(gè)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(huì)使用ma

2、x+plusii軟件和實(shí)驗(yàn)箱；獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，編程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務(wù)書。工作計(jì)劃1. 了解eda的基本知識(shí)，學(xué)習(xí)使用軟件max+plusii，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計(jì)；2. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)；3. 完成電路設(shè)計(jì)；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)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.高等教育出版社.eda課程設(shè)計(jì)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1 1. 關(guān)于eda1 2. 關(guān)于mus+plus ii1第二章 設(shè)計(jì)思路2 1.

3、 控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示2 2. 定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn) 4 2.1 74168譯碼器 4 2.1.1 74168 4 2.1.2 74160 5 2.2 邏輯門電路 6 2.3 秒計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì) 7 2.4 分鐘定時(shí)器的設(shè)計(jì)7 2.5蜂鳴部分的設(shè)計(jì)8 2.6定時(shí)器總體電路設(shè)計(jì) 9 3. 總體電路設(shè)計(jì)10第三章 管腳鎖定及硬件連接12 3.1 管腳鎖定 12 3.2 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(jì)自動(dòng)化（electronic design automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）、計(jì)算機(jī)輔助制造（cam）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)

4、試（cat）和計(jì)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(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在eda軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言hdl完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)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)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。2.關(guān)于mus+plus iimus+plus ii開發(fā)系統(tǒng)是由美國(guó)altera公司自行設(shè)計(jì)的cad軟件平臺(tái)，是eda的開發(fā)系統(tǒng)，具有易學(xué)易用的特點(diǎn)。mus+plus ii的全稱是multiple array matrix and progr

5、ammable logic user system,該系統(tǒng)將數(shù)字電路設(shè)計(jì)集成在一個(gè)環(huán)境內(nèi)，允許多種輸入設(shè)計(jì)邏輯文件，經(jīng)過系統(tǒng)編譯、綜合等操作，對(duì)設(shè)計(jì)功能模擬，對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模擬分析，延長(zhǎng)時(shí)間分析，編譯，最后將編譯好的電路分配到一個(gè)或多個(gè)器件中。 第二章 設(shè)計(jì)思路課程設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)電磁爐控制器，電磁爐有從低溫到高溫有5個(gè)檔，其中1表示最低溫，5表示最高溫，電磁爐還具有定時(shí)功能，最高定時(shí)九分鐘，定時(shí)結(jié)束時(shí)，蜂鳴5秒，用1個(gè)2位段控靜態(tài)數(shù)碼管顯示溫度檔1-5，用3個(gè)數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間，用3個(gè)撥碼開關(guān)控制高溫、低溫，用4個(gè)撥碼開關(guān)控制定時(shí)時(shí)間，用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴。根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，對(duì)應(yīng)兩種顯示

6、方式，應(yīng)分為兩大部分：控溫靜態(tài)數(shù)碼管顯示、定時(shí)功能的實(shí)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(gè)撥碼開關(guān)控制，當(dāng)輸入k3k2k1時(shí)數(shù)碼管作出相應(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(gè)數(shù)，原理主要是bcd碼顯示，二進(jìn)制數(shù)一一對(duì)應(yīng)，并且要求顯示1-5檔，其余狀態(tài)不顯示，輸出為七個(gè)，對(duì)應(yīng)數(shù)碼管七個(gè)可發(fā)光的線段，輸入為三個(gè)撥碼開關(guān)，通過相應(yīng)的邏輯電路來實(shí)現(xiàn)要求。 其真值表如下： input output k3k2k1abcdefg00011111110011001111010001001001100001101001001100101010010011011111111111

7、111111 根據(jù)真值表可得： oa=（a2a1+a2a1a0） ob=(a2a1a0+a2a0+a2a1) oc=(a2a1+a2a0) od=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(yàn)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(duì)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(shí)功能的實(shí)現(xiàn)表示分鐘的定時(shí)器與表示秒的計(jì)時(shí)器電路相連，將60進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器與10制減法計(jì)數(shù)器進(jìn)行恰當(dāng)合理的級(jí)聯(lián)，就構(gòu)成了九分鐘以內(nèi)計(jì)數(shù)器模塊。由74168的工作特性我們知道，當(dāng)

8、ent或enp其中的一個(gè)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器就會(huì)開始它的保持功能。要想讓它在結(jié)束了9分鐘以內(nèi)的計(jì)數(shù)后讓它停止計(jì)數(shù)工作，那么我們就得想辦法去控制它的ent或enp端在結(jié)束了9分鐘以內(nèi)計(jì)數(shù)后就保持在高電平。三片74168輸出都為0的狀態(tài)信號(hào)作為輸入控制信號(hào)，由一片或非門將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，再將高電平接到三?4168的enp端，這樣，當(dāng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行完9分鐘以內(nèi)倒計(jì)時(shí)工作后就自然而然地保持在了0000的狀態(tài)而不再計(jì)數(shù)。2.1 課設(shè)需用芯片1. 74138 本設(shè)計(jì)要求數(shù)碼管上顯示時(shí)間， 有自己設(shè)定的時(shí)間開始，到0：00停止，具有啟動(dòng)功能，可確定由同步十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器74168的級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)此功能。 同

9、步十進(jìn)制加/減計(jì)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(shí)，計(jì)數(shù)器為置數(shù)功能，ldn端為高平時(shí)，并且entn與enpn同時(shí)為低電平，u/dn為高電平時(shí)器件開始加法計(jì)數(shù)，ldn端為高平時(shí)，entn與enpn同時(shí)為低電平，并且u/dn為低電平時(shí)開始減法計(jì)數(shù)。用低位器件的借位端控制高位的開始計(jì)數(shù)是這一課程設(shè)計(jì)的主要思路。74168實(shí)現(xiàn)自減功能是從9計(jì)到0時(shí)再進(jìn)行下一輪計(jì)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(jì)數(shù)器，原理是將分鐘和秒計(jì)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

10、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(duì)各個(gè)信號(hào)進(jìn)行編譯后控制電路 組合邏輯電路控制個(gè)位輸入在09之間2.3 秒計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)秒計(jì)時(shí)的60進(jìn)制設(shè)計(jì)電路圖如下所示，顯示為59-00.為了驗(yàn)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(jì)要求，其波形圖如下：如圖所示，當(dāng)輸入控制端為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器為置數(shù)，則表示秒得十位顯示為5，表示個(gè)位的顯示9，控制端輸入低電平置數(shù)后，輸入高電平使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，即個(gè)位上顯示為又9遞減到0，再又0變?yōu)?時(shí)有向十位借位，用一個(gè)四輸入的或門實(shí)現(xiàn)這一功能，只有當(dāng)輸入全為零時(shí)或門的輸出端才為全零，74168的使能端為低電平有效，此

11、時(shí)高位信號(hào)進(jìn)行一次減法計(jì)數(shù)工作。如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的功能。2.4 分鐘定時(shí)器的設(shè)計(jì)分鐘定時(shí)功能用四位撥碼開關(guān)和組合邏輯電路與10制減法計(jì)數(shù)器組合后實(shí)現(xiàn)。定時(shí)用四位撥碼開關(guān)和組合邏輯電路控制個(gè)位輸入在09之間，通過組合邏輯電路后，當(dāng)輸入的定時(shí)時(shí)間個(gè)位大于9，輸入的數(shù)都變成了0。10制減法計(jì)數(shù)器的工作原理與表示秒得60進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的工作原理相同。為了驗(yàn)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(jì)要求，其波形圖如下： 此時(shí)定時(shí)為六分鐘 2.5蜂鳴部分的設(shè)計(jì) 蜂鳴5秒，即在蜂鳴器前加一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)到5時(shí)，蜂鳴停止。原理圖如下圖：結(jié)束時(shí)刻仿真波形圖如下：2.6定

12、時(shí)器總體電路設(shè)計(jì)圖如下所示 結(jié)束時(shí)前一分鐘仿真波形圖如下 結(jié)束時(shí)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(shí)器 3.總體電路設(shè)計(jì) 開始時(shí)刻仿真波形圖如下： 結(jié)束時(shí)刻仿真圖如下; 第三章.管腳鎖定及硬件連接 1. 管腳鎖定管腳名及作用管腳鎖定號(hào)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(shí)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

13、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)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(shí)驗(yàn)箱電源接好，再用傳輸線將實(shí)驗(yàn)箱與電腦連接好，將1hz的時(shí)鐘信號(hào)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(jì)了整整三天，我的設(shè)計(jì)不是最早完成，但是我一次就實(shí)現(xiàn)了所有的設(shè)計(jì)要求，因此對(duì)本次課設(shè)還

14、是比較滿意的，下面是我的一些體會(huì)： 在設(shè)計(jì)開始時(shí)，要做一個(gè)總體設(shè)計(jì)思想，以便于設(shè)計(jì)的總體框架的設(shè)計(jì)完成。在課設(shè)過程中，要多了解一些注意的事項(xiàng)，以避免一部分不必要的錯(cuò)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(jì)，切勿急躁。有時(shí)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(huì)從網(wǎng)絡(luò)中吸取他人的精華來擴(kuò)充自己的知識(shí)幫助自己完成課設(shè)?？傊?，在本次eda課設(shè)中，使我加深了對(duì)各種芯片的理解及運(yùn)用，也學(xué)到了很多eda的設(shè)計(jì)方法及過程。 在大學(xué)期間很少有動(dòng)手實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，在課設(shè)期間有很多不懂的知識(shí)，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，非常感謝！在此著重感謝一下鄭老師，期間我問了很多問題，鄭老師都耐心給予了解答，尤其是最后定時(shí)功能的設(shè)計(jì)受挫時(shí)，經(jīng)過鄭老師的解答后，我放棄了原方案重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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.高等教育出版社.2.eda課程設(shè)計(jì)b指導(dǎo)書. 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：該生學(xué)習(xí)態(tài)度