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燕山大學(xué)EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目: 汽車(chē)速度表 一、設(shè)計(jì)題目及要求題目名稱(chēng):汽車(chē)速度表*要求:.能顯示汽車(chē)速度,單位Km/h,最高時(shí)速小于360Km/h;.車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈,有一傳感脈沖,每個(gè)脈沖代^m的距離(用適當(dāng)頻率的時(shí)鐘信號(hào)代替即可);.采樣周期設(shè)為10秒;.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(chē)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nHZ的輸入時(shí)鐘脈沖表示汽車(chē)的速度為nm/s。首先利用單位轉(zhuǎn)換電路將速度單位m/s轉(zhuǎn)換為km/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=0.01X360km/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10$,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car頻率的36倍mAG'、。量已mAG'、。量已笠一F圉仿真波形圖:ir^HU+plusII-e:\_91\trans—[trans,scfMAI+plusIIFileEditViewNodeAssignUtilitiesOptioilsWindowHelpir^HU+plusII-e:\_91\trans—[trans,scfMAI+plusIIFileEditViewNodeAssignUtilitiesOptioilsWindowHelp□盧凰膏xl電回二k?慫啜回回網(wǎng)磅閶國(guó)蠹口畫(huà)嗯/氮獸f瞄園空]6.6usI-⑻x|上X?nnnnnnnnwBmMnnnnMnnmnnnnnnnmMnnnnnnnmnmmnnnnnnnnnMnmnmmnnnnnnMnnnnmnMBnnnMnnnnnnnnnnmnmnnnnnnMnnwnnnnnnnnMnnnnnnmnnnmnnnnnnnnnnnnnnw(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。
司鎏圖副電路原理圖:l-|g|x|-|g|x|仿真波形圖:司鎏圖副電路原理圖:l-|g|x|-|g|x|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
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:l-|g|x|-|g|x|1T I I I I I Ll-|g|x|-|g|x|1T I I I I I LiqfiilAZ+plusTI—電:\_911count'[count,scf—Ta^eforaEditor]MAI+plusIIFileEditViewNodeAssignUtilitiesOptionsWindowHelp□函口同xi電同H曲曲及畫(huà)回曲述囪國(guó)邕i國(guó)南間^^TimeCLKO-CLK(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。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: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:rriilAI+plusIT—e:\_91\qiche-[jivcuo.gd£—GraphicEditor]ViewSymbolAssignUtilitiesOptioilsWindowHelp卜?(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:rriilAI+plusIT—e:\_91\qiche-[jivcuo.gd£—GraphicEditor]ViewSymbolAssignUtilitiesOptioilsWindowHelp卜?心眼后回心感園園蠹甯iliaI-同”I三]sssosssss-3-3R*1*o-2-1*o*3*o-2*1*o*3*2-1AD-£A-EE'iDDc-BAcCC,B百百仿真波形圖:(6)總電路圖:仿真波形圖:
JInterval:|62(10ue10.13663s10138s至Qa叁JInterval:|62(10ue10.13663s10138s至Qa叁AII逐芻翳逅運(yùn)港港.ionr(7)硬件仿真當(dāng)我們令汽車(chē)的速度脈沖為11.4HZ時(shí),即模擬的汽車(chē)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(xún)資料、多次討論,才確定它們的輸入輸出比為1:36。原因是1m/s=3.6km/h=360X0.01km/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
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