EDA設(shè)計(jì)汽車速度表

1、燕 山 大 學(xué)EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目： 汽車速度表 一、設(shè)計(jì)題目及要求題目名稱：汽車速度表*要求：1能顯示汽車速度，單位Km/h，最高時(shí)速小于360Km/h；2車輪每轉(zhuǎn)一圈，有一傳感脈沖，每個(gè)脈沖代表1m 的距離（用適當(dāng)頻率的時(shí)鐘信號(hào)代替即可）；3采樣周期設(shè)為10 秒；4用5 位數(shù)碼管顯示速度，要顯示到小數(shù)點(diǎn)后邊兩位。二、設(shè)計(jì)過(guò)程及內(nèi)容1、總體設(shè)計(jì) 我們?cè)O(shè)計(jì)的汽車速度表主要有四個(gè)模塊組成，分別是單位轉(zhuǎn)換電路，10s采樣電路，計(jì)數(shù)電路，掃描電路。因?yàn)轭l率代表單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，所以我們用n HZ的輸入時(shí)鐘脈沖表示汽車的速度為n m/s。首先利用單位轉(zhuǎn)換電路將速度單位m/s轉(zhuǎn)換為km

2、/h，然后用計(jì)數(shù)電路對(duì)轉(zhuǎn)換單位后的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并利用十秒采樣電路采集數(shù)據(jù)，最后將采集的數(shù)據(jù)用掃描電路驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出來(lái)。2、主要模塊（1）單位轉(zhuǎn)換電路（藍(lán)天陽(yáng)）題目要求輸出的速度單位是km/h，而我們的輸入的速度單位是m/s，故需進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。1m/s=3.6km/h=0.01×360km/h（為保證輸出的速度顯示到小數(shù)點(diǎn)后兩位），故輸入脈沖數(shù)：輸出脈沖數(shù)=1:360。由于采樣時(shí)間是10s，為了讓數(shù)碼管直接顯示出轉(zhuǎn)換之后的速度，故令，輸入脈沖數(shù)：輸出脈沖數(shù)=1:36。用兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160構(gòu)成三十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，并配合D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)單位轉(zhuǎn)換。電路原理圖：注：clk的頻率大于ca

3、r頻率的36倍仿真波形圖：（2）十秒采樣電路（黃林毅） 首先利用74161設(shè)計(jì)一個(gè)十一進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，輸入時(shí)鐘頻率為1HZ，這樣就可實(shí)現(xiàn)輸出11s為周期的脈沖，前10s為低電平，最后1s為低電平，在10s時(shí)產(chǎn)生一個(gè)上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)模塊的D觸發(fā)器。由于實(shí)驗(yàn)箱中沒(méi)有1HZ的脈沖，故利用366HZ的脈沖進(jìn)行366分頻，使其輸出1HZ的脈沖。先用三個(gè)74160構(gòu)成366進(jìn)制計(jì)數(shù)器，令其輸出頻率為1HZ的脈沖作為十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘。電路原理圖：仿真波形圖：（3）計(jì)數(shù)電路（趙佳琦） 用五個(gè)74160構(gòu)成三萬(wàn)六千進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)為單位轉(zhuǎn)換電路的輸出脈沖。五個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出端均連接D觸發(fā)器，存儲(chǔ)輸出

4、信號(hào)。D觸發(fā)器的輸出用十秒采樣電路控制。前十秒為低電平，十秒時(shí)刻為上升沿，觸發(fā)D觸發(fā)器，記錄此時(shí)的數(shù)據(jù)。，第十一秒為高電平，D觸發(fā)器將數(shù)據(jù)輸出，并將計(jì)數(shù)器清零，重新計(jì)數(shù)。電路原理圖：仿真波形圖：（4）掃描電路（趙佳琦） 用四個(gè)74151數(shù)據(jù)選擇器和一個(gè)7449數(shù)碼管顯示器構(gòu)成掃描電路，數(shù)據(jù)選擇器地址輸入信號(hào)由一個(gè)74160構(gòu)成的五進(jìn)制計(jì)數(shù)器提供，輸入端連接計(jì)數(shù)器的輸出端，四個(gè)數(shù)據(jù)選擇器的輸出信號(hào)作為7449數(shù)碼管顯示器的輸入。實(shí)驗(yàn)箱上八個(gè)數(shù)碼管的十進(jìn)制地址從右到左依次為45670123，我們選擇45670這五個(gè)數(shù)碼管，設(shè)計(jì)電路用s0,s1,s2作為地址控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)速度從百分位到百位按順序顯示

5、。并設(shè)計(jì)電路用dp端控制小數(shù)點(diǎn)，dp為高電平時(shí)小數(shù)點(diǎn)顯示，為低電平時(shí)小數(shù)點(diǎn)不顯示。保證在地址碼為6時(shí)，dp端為高電平。電路原理圖：仿真波形圖：（5）驗(yàn)證掃描電路顯示是否與計(jì)數(shù)器輸出一致（藍(lán)天陽(yáng)）電路原理圖：仿真波形圖：（6）總電路圖：仿真波形圖：（7）硬件仿真當(dāng)我們令汽車的速度脈沖為11.4HZ時(shí)，即模擬的汽車速度為11.4m/s，它的顯示結(jié)果如圖所示，為041.04km/h。三、設(shè)計(jì)結(jié)論拿到這個(gè)題目后，我們開(kāi)始查找資料初步制定總體的方案，我們首先遇到的難題是如何實(shí)現(xiàn)m/s到km/h的單位轉(zhuǎn)換，即確定輸入與輸出的關(guān)系。最后經(jīng)過(guò)我們查詢資料、多次討論，才確定它們的輸入輸出比為1:36。原因是1m

6、/s=3.6km/h=360×0.01km/h，我們想當(dāng)然的認(rèn)為輸入輸出比為1:360，事實(shí)上10s采樣造成最后的輸出值為我們想要的真實(shí)值的10倍，更改比例值為1:36則得到正確的結(jié)果。接著是在計(jì)數(shù)器的仿真過(guò)程遇到問(wèn)題，當(dāng)我們仿真時(shí)將計(jì)數(shù)器的輸出端合并起來(lái)并用十進(jìn)制顯示，一直得不到想要的結(jié)果，百思不得其解，后來(lái)經(jīng)過(guò)請(qǐng)教老師，才發(fā)現(xiàn)緣由。這是我們對(duì)軟件運(yùn)用的不熟練和對(duì)電路理解的不透徹造成的，經(jīng)過(guò)老師指導(dǎo)，我們得以糾正錯(cuò)誤，并加深對(duì)該部分電路的理解。最后兩個(gè)模塊的電路相對(duì)簡(jiǎn)單，是我們以前上數(shù)電理論課的時(shí)候提到過(guò)，這兩部分電路都順利的做出來(lái)了。然后，我們將四部分模塊進(jìn)行連接、編譯，得到了仿真結(jié)果。此外，為了驗(yàn)證掃描電路是否正確，我們另作一個(gè)驗(yàn)證電路進(jìn)行仿真，即將掃描模塊去掉，將另外3個(gè)電路模塊連接后，將計(jì)數(shù)器同位的輸出引腳合并并用十進(jìn)制顯示，輸入信號(hào)與總電路仿真的信號(hào)相同，比較結(jié)果，印證了我們的猜想。最后，我們進(jìn)行硬件仿真時(shí)，數(shù)碼顯示管不顯示任何數(shù)字，我們又檢查了電路圖，重新仿真，結(jié)果都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。后來(lái)與其他組探討，才發(fā)現(xiàn)我們并沒(méi)有在連電路之前檢查導(dǎo)線是否完好。后來(lái)經(jīng)過(guò)換線，換接線引腳排除接觸不良，最終終于顯示了正確的輸出。經(jīng)過(guò)這次EDA課程設(shè)計(jì)，我們收獲頗