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1、燕山大學(xué) 課程設(shè)計說明書 題目： 自動繞線機 學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)： 09級自動化儀表 1班 學(xué) 號: 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 高級實驗師 實驗師 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 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)生姓名 專業(yè)（班級） 09儀表1班 設(shè)計題目 自動繞線機 設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù) ?自動繞線機進行繞線，先繞小圈 20匝，再繞中圈30匝，最后繞大圈40匝； ?小圈頻率 1Hz,中圈頻率 2Hz，大圈頻率 4Hz ?具有復(fù)位/啟

2、動功能。 ?具有停止蜂鳴功能，蜂鳴 2秒 設(shè) 計 要 求 ?使用6個數(shù)碼管顯示所繞圈數(shù)； ?使用撥碼開關(guān)設(shè)置功能。 ?蜂鳴器經(jīng)行蜂鳴提示 工 作 量 ?學(xué)會使用Max+Plusll軟件和實驗箱； ?獨立完成電路設(shè)計，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 劃 1. 了解EDA的基本知識，學(xué)習(xí)使用軟件 Max+Plusll，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.咼等教育出

3、版社. 《EDA課程設(shè)計指導(dǎo)書》. 指導(dǎo)教師簽字 基層教學(xué)單位主任簽字 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。 2012年3月16 日 燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意見表 指導(dǎo)教師評語： ① 該生學(xué)習(xí)態(tài)度 （認真 較認真 不認真） ② 該生遲到、早退現(xiàn)象 （有無） ③ 該生依賴他人進行設(shè)計情況 （有無） 平時成績： 指導(dǎo)教師簽字： 2012年3月16日 圖面及其它成績: 答辯小組評語： ① 設(shè)計巧妙，實現(xiàn)設(shè)計要求，并有所創(chuàng)新。 ② 設(shè)計合理，實現(xiàn)設(shè)計要求。 ③ 實現(xiàn)了大部分設(shè)計要求。 ④ 沒有完成設(shè)計要求，或者只實現(xiàn)了一小部分的設(shè)計要求。

4、 答辯成績： 組長簽字： 2012年3月16日 課程設(shè)計綜合成績: 答辯小組成員簽字: 2012年3月16日 目 錄 第1章引言 4 第2章基本原理 5 2.1 系統(tǒng)原理圖 5 22 設(shè)計思路 6 2.2.1 核心計數(shù)部分 6 2.2.2 蜂鳴器提示部分7 2.3 系統(tǒng)仿真波形 7 2.4 管腳鎖定及連接 8 第3章參考文獻 10 第4章心得體會 11 共 11頁第3頁 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 第一章引言 隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，工廠對于生產(chǎn)自動化的要求越來越高，工業(yè)設(shè)備自動化 控制系統(tǒng)的設(shè)計也日益復(fù)雜。EDA技術(shù)的出現(xiàn)使

5、得數(shù)字電路的設(shè)計難度大大降低， 減輕 了設(shè)計人員的負擔(dān)，提高了設(shè)計效率。同時，EDA技術(shù)的運用使得設(shè)計成本也極大降低， 通過電腦設(shè)計和仿真可以有效的監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并修正問題，避免設(shè)計 成品因缺陷而報廢。 因為EDA技術(shù)具有上述優(yōu)點，因而自出先后發(fā)展十分迅速。 EDA設(shè)計技術(shù)也成為 一名電類工程師所必須掌握的技能。 本次EDA課程設(shè)計以“自動繞線機”的控制電路為設(shè)計對象，以實現(xiàn)自動繞線機 的啟動、停止、復(fù)位和繞線計數(shù)及提示為設(shè)計目標(biāo)， 基于EP1K30QC208-3和MAX+plus II 10.2 BASELINE運用EDA技術(shù)進行設(shè)計。并在萬能試驗箱上實驗，達到預(yù)期的

6、實驗 效果。 本文將對“自動繞線機”的 EDA設(shè)計過程做詳細的說明。 共 11頁第4頁 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 共 11頁第5頁 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 1系統(tǒng)原理圖如下 第二章基本原理 共 11頁第#頁 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 2 ?設(shè)計思路 1?核心計數(shù)部分 根據(jù)題目要求：使用自動繞線機進行繞線，先繞小圈 20匝，再繞中圈30匝，最后

7、 繞大圈40匝。同時使用6位靜態(tài)數(shù)碼管顯示繞線圈數(shù)。 我決定使用第五和第六位數(shù)碼管 顯示小圈繞線匝數(shù)，使用第四第三位數(shù)碼管顯示中圈的繞線匝數(shù)，使用第二第一位顯示 大圈的繞線匝數(shù)。 當(dāng)繞線開始后，每繞一圈則產(chǎn)生一方波， 當(dāng)方波從系統(tǒng) CLK輸入端輸入后，若復(fù)位 鍵處于高電平，則系統(tǒng)開始計數(shù)。 首先是數(shù)碼管第五第六位顯示小圈匝數(shù)，第一到第四位顯示零。作為小圈繞線開始 的提示音。當(dāng)小圈繞滿 20匝后，數(shù)碼管第五第六位保持顯示“ 20”，然后數(shù)碼管第四第 三位開始從零計數(shù)。 作為中匝計數(shù)開始的提示信號， 當(dāng)中圈繞滿30匝后，數(shù)碼管第四第 三位保持顯示“ 30”。然后數(shù)碼管第一第二位開始

8、從零顯示數(shù)。當(dāng)大圈繞滿 40匝后，數(shù) 碼管第一第二位保持顯示“ 40”。當(dāng)計數(shù)完成后蜂鳴器開始蜂鳴 2秒。 基于上述預(yù)期現(xiàn)象描述，我決定采用多個 74160十進制同步加法計數(shù)器串聯(lián)計數(shù)的 方法。具體連接方法見圖一原理圖。 、 Inputs | Outputs G1N G2N D C B A 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 L L L L L L 1 L H H H H H H H H H H H H H H H L L L L L H

9、1 H L H H H H H H H H H H H H H H L L L L H L 1 H H L H H H H H H H H H H H H H L L L L H H 1 H H H L H H H H H H H H H H H H L L L H L L 1 H H H H L H H H H H H H H H H H L L L H L H 1 H H H H H L H

10、H H H H H H H H H L L L H H L 1 H H H H H H L H H H H H H H H H L L L H H H 1 H H H H H H H L H H H H H H H H L L H L L L 1 H H H H H H H H L H H H H H H H L L H L L H 1 H H H H H H H H H L H H H H H

11、H L L H L H L 1 H H H H H H H H H H L H H H H H L L H L H H 1 H H H H H H H H H H H L H H H H L L H H L L 1 H H H H H H H H H H H H L H H H L L H H L H 1 H H H H H H H H H H H H H L H H L L H H H L 1

12、H H H H H H H H H H H H H H L H L L H H H H 1 H H H H H H H H H H H H H H H L L H X X 1 H H H H H H H H H H H H H H H H H L X X 1 H H H H H H H H H H H H H H H H H H X X 1 H H H H H H H H H H

13、H H H H H H 圖3 74160十進制冋步加法計數(shù)器真值表 從左至右依次為1-6號。分別為1號：記小圈匝數(shù)個位；2號：記小圈匝數(shù)十位；3 號：記中圈匝數(shù)個位； 4號：記中圈匝數(shù)十位；5號：記大圈匝數(shù)個位；1號：記大圈匝 數(shù)十位。當(dāng)復(fù)位信號輸入端輸入高電平，系統(tǒng)開始工作。因為此時只有 1號計數(shù)器處于 使能工作狀態(tài)，而其他均未使能，故 2-6號輸出均為低電平。故 3、5號計數(shù)器的計數(shù)脈 沖輸入端經(jīng)與門后被封鎖。 當(dāng)1號計數(shù)達到10個。發(fā)出進位脈沖的同時， 使能2號計數(shù) 器，在兩個計數(shù)脈沖過后，來自 1號計數(shù)器的進位脈

14、沖結(jié)束，2號計數(shù)器使能信號撤除， 2號計數(shù)器保持輸出“ 0010”，而此時2號計數(shù)器輸出端 A經(jīng)非門反相之后使計數(shù)脈沖被 與門封鎖，計數(shù)器1無法繼續(xù)計數(shù)，也保持在 0不動。至此完成小圈的計數(shù)過程。 完成小圈計數(shù)的同時，由于2號計數(shù)器輸出端 A 口輸出高電平，3號計數(shù)器被使能， 開始記錄中圈繞線匝數(shù)。每當(dāng) 3號計數(shù)器計數(shù)滿產(chǎn)生進位信號時都將使能 4號計數(shù)器， 因此4號計數(shù)器可記錄3號計數(shù)器產(chǎn)生進位的次數(shù)。 當(dāng)4號計數(shù)器輸出端為 0011時，即 3號計數(shù)器計數(shù)30次，產(chǎn)生三次進位信號時， 4號計數(shù)器的B端口置位，導(dǎo)致3號計數(shù) 器計數(shù)脈沖輸入端被與門封鎖， 3號計數(shù)器保持0不動。 同時計數(shù)

15、器5被使能，開始記錄大圈繞線匝數(shù)。 過程同上，當(dāng)6號計數(shù)器輸出為“ 0100” 時，即5號計數(shù)器計數(shù)40次，產(chǎn)生四次進位信號時， 將使5號計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入端 封鎖。使5號計數(shù)器保持0不動而6號計數(shù)器保持3不動。至此整個計數(shù)過程結(jié)束。 3 ?系統(tǒng)仿真波形圖 1W 朋軸于 ns 做術(shù)s：軾帥 Om 曲曲砒 HO Qns ■SW Ohs 1 1 lus- 1 1 1i 5*js I-^js l.Tus T 8m 19 ■?1 -az:1 1 D 「juuouuuuinfnuuojuuinnnnuuiouuouuiuuifnuuMJUuuinnnuuuouuoiuuuui

16、fnnjwuuuuuinnnji -ckl 0 wimuuuinnnuuonnjinnnnuuunnnnomjonjoiuuirjinnuuuowjiwuiwjwjuuuMnuui mE 1 耐 1 mi 1 m3 1 mZ 1 ml N 1 fl  IMChB 20CO"b 300 Ohb JODQni MOflm flW 05 JflOins 8W0na SM fris 1 Oin i.Iuf 1 2ua i.3ub 1 4u 1 ius 1 Gm 17ub 1 i 9 13 D EZ D r

17、n D i i i- i D n n n n a? D i l r oZ D i- n n n n n n n dll D nrnnnnnnnnnnnnnnnnnn d4 D d3 0 dZ P r dl D b _n r r\ r D n n n n n n cl t> nnnnnnnnnrnnnnn b4 D 汕」 0 52 0 r bl 1 a4 n n 心 1 r 0 n n i- n an 1 nnnnnnrnnn |ni

18、E 幣 系統(tǒng)仿真波 4.管腳鎖定 管腳名稱 管腳序號 作用 A1 173 第六位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) A2 174 第六位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) A3 175 第六位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) A4 176 第六位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) B1 177 第五位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) B2 179 第五位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) B3 191 第五位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) B4 189 第五位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) c1 139 第四位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) c2 140 第四位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) c3 141 第四位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) c4 142 第四位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) 

19、di 143 第三位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) d2 144 第三位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) d3 147 第三位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) d4 148 第三位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) el 127 第二位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) e2 128 第二位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) e3 131 第二位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) e4 132 第二位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) fl 133 第一位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) f2 134 第一位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) f3 135 第一位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) f4 136 第一位數(shù)碼管段選數(shù)據(jù) fm 38 蜂鳴電路輸出 mi 12 給數(shù)碼管工作電壓 m2 13 給數(shù)碼管工作

20、電壓 m3 14 給數(shù)碼管工作電壓 m4 15 給數(shù)碼管工作電壓 m5 17 給數(shù)碼管工作電壓 m6 18 給數(shù)碼管工作電壓 szl 75 繞線計數(shù)脈沖輸入 CLK1 87 蜂鳴電路時鐘輸入 Si 85 系統(tǒng)復(fù)位信號輸入 第三章參考文獻 1閻石?《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》?高等教育出版社，2006年 2張強周蓮蓮鄭兆兆 《EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書》2011年 共 11頁第9頁 燕山大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 第四章心得體會 為期一周的EDA課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。 通過一周的設(shè)計，我學(xué)會了使用MAX+plus II 10.2 BASELINE 軟件

21、和基于 EP1K30QC208-3的萬能試驗箱。 學(xué)會了借助 EDA計數(shù)進 行數(shù)字電路設(shè)計和解決實際問題的方法。雖然中途也遇到了許多挫折，但是在堅持不懈 的努力鉆研和老師的指導(dǎo)下還是很好的克服了這些困難， 并在其中學(xué)習(xí)了許多設(shè)計技巧， 積累了許多經(jīng)驗。 EDA技術(shù)在數(shù)字電子設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，讓我們可以不制作出實際的電路而觀察到各 端口的輸入輸出波形。極大的增加了仿真的靈活性并且降低了成本。在眾多的 EDA軟件 中，基于 MAX+plus II 10.2 BASELINE 的EDA設(shè)計在數(shù)字電路定量分析中的應(yīng)用特色鮮 明。相比于purtues 和protel等軟件，MAX+plus II 1

22、0.2 BASELINE 雖然不能直觀的觀 察實驗現(xiàn)象，但是可以清晰的看到各關(guān)鍵節(jié)點的波形，為分析實驗中出現(xiàn)的問題提供了 準(zhǔn)確清晰的分析依據(jù)。 在進行EDA項目設(shè)計的時候，首先應(yīng)該分析好輸入輸出真值表，選擇好相關(guān)器件。 在連線時應(yīng)該盡量考慮好總體布局，使布局清晰整潔，可以有效避免連線錯誤。仿真時 應(yīng)注意選擇好結(jié)束時間和時間分度，正確的選擇好這些量可以使波形完整清晰，有助于 分析。而一旦出現(xiàn)錯誤，應(yīng)當(dāng)結(jié)合原理圖和波形認真分析，不能急躁，通過數(shù)電中學(xué)過 的組合邏輯電路和時序邏輯電路知識分析，一定能夠很好的排除問題。 一周的課程設(shè)計很充實，鍛煉了能力，學(xué)習(xí)了知識，知識只有在實戰(zhàn)中才能被最好 的掌握，希望學(xué)校以后能多提供這樣的機會。 共 11頁第10頁