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1、燕 山 大 学EDA课程设计报告书题目: 汽车速度表 一、设计题目及要求题目名称:汽车速度表*要求:1能显示汽车速度,单位Km/h,最高时速小于360Km/h;2车轮每转一圈,有一传感脉冲,每个脉冲代表1m 的距离(用适当频率的时钟信号代替即可);3采样周期设为10 秒;4用5 位数码管显示速度,要显示到小数点后边两位。二、设计过程及内容1、总体设计 我们设计的汽车速度表主要有四个模块组成,分别是单位转换电路,10s采样电路,计数电路,扫描电路。因为频率代表单位时间内完成周期性变化的次数,所以我们用n HZ的输入时钟脉冲表示汽车的速度为n m/s。首先利用单位转换电路将速度单位m/s转换为km
2、/h,然后用计数电路对转换单位后的脉冲进行计数,并利用十秒采样电路采集数据,最后将采集的数据用扫描电路驱动数码管显示出来。2、主要模块(1)单位转换电路(蓝天阳)题目要求输出的速度单位是km/h,而我们的输入的速度单位是m/s,故需进行单位转换。1m/s=3.6km/h=0.01360km/h(为保证输出的速度显示到小数点后两位),故输入脉冲数:输出脉冲数=1:360。由于采样时间是10s,为了让数码管直接显示出转换之后的速度,故令,输入脉冲数:输出脉冲数=1:36。用两个十进制计数器74160构成三十六进制的计数器,并配合D触发器实现单位转换。电路原理图:注:clk的频率大于car频率的36
3、倍仿真波形图:(2)十秒采样电路(黄林毅) 首先利用74161设计一个十一进制的计数器,输入时钟频率为1HZ,这样就可实现输出11s为周期的脉冲,前10s为低电平,最后1s为低电平,在10s时产生一个上升沿触发计数模块的D触发器。由于实验箱中没有1HZ的脉冲,故利用366HZ的脉冲进行366分频,使其输出1HZ的脉冲。先用三个74160构成366进制计数器,令其输出频率为1HZ的脉冲作为十一进制计数器的时钟。电路原理图:仿真波形图:(3)计数电路(赵佳琦) 用五个74160构成三万六千进制的计数器,计数器的时钟信号为单位转换电路的输出脉冲。五个计数器的输出端均连接D触发器,存储输出信号。D触发
4、器的输出用十秒采样电路控制。前十秒为低电平,十秒时刻为上升沿,触发D触发器,记录此时的数据。,第十一秒为高电平,D触发器将数据输出,并将计数器清零,重新计数。电路原理图:仿真波形图:(4)扫描电路(赵佳琦) 用四个74151数据选择器和一个7449数码管显示器构成扫描电路,数据选择器地址输入信号由一个74160构成的五进制计数器提供,输入端连接计数器的输出端,四个数据选择器的输出信号作为7449数码管显示器的输入。实验箱上八个数码管的十进制地址从右到左依次为45670123,我们选择45670这五个数码管,设计电路用s0,s1,s2作为地址控制信号,实现速度从百分位到百位按顺序显示。并设计电路
5、用dp端控制小数点,dp为高电平时小数点显示,为低电平时小数点不显示。保证在地址码为6时,dp端为高电平。电路原理图:仿真波形图:(5)验证扫描电路显示是否与计数器输出一致(蓝天阳)电路原理图:仿真波形图:(6)总电路图:仿真波形图:(7)硬件仿真当我们令汽车的速度脉冲为11.4HZ时,即模拟的汽车速度为11.4m/s,它的显示结果如图所示,为041.04km/h。三、设计结论拿到这个题目后,我们开始查找资料初步制定总体的方案,我们首先遇到的难题是如何实现m/s到km/h的单位转换,即确定输入与输出的关系。最后经过我们查询资料、多次讨论,才确定它们的输入输出比为1:36。原因是1m/s=3.6
6、km/h=3600.01km/h,我们想当然的认为输入输出比为1:360,事实上10s采样造成最后的输出值为我们想要的真实值的10倍,更改比例值为1:36则得到正确的结果。接着是在计数器的仿真过程遇到问题,当我们仿真时将计数器的输出端合并起来并用十进制显示,一直得不到想要的结果,百思不得其解,后来经过请教老师,才发现缘由。这是我们对软件运用的不熟练和对电路理解的不透彻造成的,经过老师指导,我们得以纠正错误,并加深对该部分电路的理解。最后两个模块的电路相对简单,是我们以前上数电理论课的时候提到过,这两部分电路都顺利的做出来了。然后,我们将四部分模块进行连接、编译,得到了仿真结果。此外,为了验证扫
7、描电路是否正确,我们另作一个验证电路进行仿真,即将扫描模块去掉,将另外3个电路模块连接后,将计数器同位的输出引脚合并并用十进制显示,输入信号与总电路仿真的信号相同,比较结果,印证了我们的猜想。最后,我们进行硬件仿真时,数码显示管不显示任何数字,我们又检查了电路图,重新仿真,结果都没有发现错误。后来与其他组探讨,才发现我们并没有在连电路之前检查导线是否完好。后来经过换线,换接线引脚排除接触不良,最终终于显示了正确的输出。经过这次EDA课程设计,我们收获颇丰。学会运用max plus软件进行电路设计、仿真,将之前的理论应用到实践之中,对所学知识有了更深的理解,也明白了团队合作与交流的重要性。感谢这次课程设计,我们今后会更加努力的学习,为以后的实践打下坚实的理论基础。