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自动绕线机EDA课程设计

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自动绕线机EDA课程设计

燕山大学课程设计说明书题目自动绕线机学院(系)电气工程学院年级专业10级学号学生姓名指导教师教师职称实验师实验师燕山大学课程设计(论文)任务书院(系)电气工程学院基层教学单位电子实验中心学号学生姓名专业(班级)10级设计题目自动绕线机设计技术参数●自动绕线机进行绕线,先绕小圈30匝,再绕中圈40匝,最后绕大圈50匝●小圈频率1Hz,中圈频率2Hz,大圈频率4Hz●具有复位/启动功能●具有停止蜂鸣功能,蜂鸣2秒设计要求●用6个数码管显示所绕圈数;●用拨码开关设置功能。●蜂鸣器进行蜂鸣提示工作量●学会使用MaxPlusII软件和实验箱;●独立完成电路设计,编程下载、连接电路和调试;●参加答辩并书写任务书。工作计划1.了解EDA的基本知识,学习使用软件MaxPlusII,下发任务书,开始电路设计;2.学习使用实验箱,继续电路设计;3.完成电路设计;4.编程下载、连接电路、调试和验收;答辩并书写任务书。参考资料数字电子技术基础.阎石主编.高等教育出版社.EDA课程设计B指导书.指导教师签字基层教学单位主任签字金海龙说明此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2012年12月12日燕山大学课程设计说明书共12页第2页目录第1章摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3第2章引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4第3章基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„53.1系统原理图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„53.2设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„63.2.1核心计数部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„63.2.2蜂鸣器提示部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„83.3系统仿真波形„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„83.4管脚锁定及连接„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9第4章总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9第5章心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10参考文献燕山大学课程设计说明书共12页第3页第一章摘要面对当今飞速发展的电子产品市场,电子设计人员需要更加实用,快捷的EDA工具,使用统一的集成化设计环境,改变传统设计思路,即优先考虑具体物理实现方式,而将精力集中到设计构思、方案比较和寻找最优化设计等方面,以最快的速度开发出性能优良、质量一流的电子产品。今天的EDA工具将向着功能强大、简单易学、使用方便的方向发展。今天,电子系统和电路的集成规模越来越大,几乎不可能直接面向版图做设计,若要找出版图中的错误,更是难上加难。将设计者的精力从繁琐的版图设计和分析中转移到设计前期的算法开发和功能验证上,这是设计综合工具要达到的目的。高层次设计综合工具可以将低层次的硬件设计一起转换到物理级的设计,实现不同层次的不同形式的设计描述转换,通过各种综合算法实现设计目标所规定的优化设计。燕山大学课程设计说明书共12页第4页第二章引言EDA简介EDA(ElectronicsDesignAutomation)技术,就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具,通过有关的开发软件,自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化,逻辑布局布线、逻辑仿真,直至完成对于特定目标芯片的一门新技术。利用EDA技术进行电子系统的设计,具有以下几个特点①用软件的方式设计硬件;利用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的;③设计过程中可用有关软件进行仿真;④系统可现场编程,在线升级;⑤整个系统可集成在一个芯片上,体积小、功耗低、可靠性高。因此,EDA技术是现代电子设计的发展趋势。MAXplusII简介MAXplusII开发系统是美国Altera公司自行设计的CAD软件平台,是CAD的开发系统,具有易学易用的特点。MAXplusII的全称是MultipleArrayMatrixandProgrammableLogicUserSystem,该系统将数字电路设计集成在一个环境内,允许多种输入方式输入设计逻辑文件,经过系统编译、综合等操作,对设计进行功能模拟,对数字电路的设计实现同步模拟分析,延时时间分析,编译,最后将编译好的电路分配到一个或多个器件中。MAXplusII设计电路的过程有四个阶段设计输入有多种输入方式,原理图设计输入,硬件描述语言设计输入,波形输入,底层设计输入,层次设计输入。设计处理完成设计后,就要对用户编辑的文件进行编译,MAXplusII提供了功能强大的编译器。设计校验提供给用户仿真分析和定时分析的功能。仿真的结果可在*.SCF文件中查看,并可对应输入波形检验是否与理论相符合。定时分析主要计算器件节点间的延时。器件编程将所设计的电路烧录到芯片中。燕山大学课程设计说明书共12页第5页第三章基本原理1.系统原理图如图1,图2所示(1)图1(2)图1中调用的lvdongzhe1部分燕山大学课程设计说明书共12页第6页图22.设计思路本次课题是设计绕线机,数码管计数之前,通过拨码开关给使能端一个高电平,数码管以1HZ的频率开始绕小圈并计数计数,,当计数到30时,第一组数码管保持30不变;第二组数码管以2HZ频率从0计数到40开始绕中圈,计数到40时,数码管保持40不变;第三组数码管以4HZ频率从0计数到50开始绕大圈,计数到50时,数码管保持50不变,绕线结束,蜂鸣器响2s,程序结束。输入信号的功能Sz1clk11HZ,绕小圈时的频率,蜂鸣器的频率clk22HZ,绕中圈时的频率clk34HZ,绕大圈时的频率en使能端,控制启动和复位fm蜂鸣器输入端n1~n6数码管位控位1.核心计数部分根据题目要求使用自动绕线机进行绕线,先绕小圈30匝,再绕中圈40匝,最后绕大圈50匝。同时使用6位静态数码管显示绕线圈数。我使用第六和第五位数码管显示小圈绕线匝数,使用第四第三位数码管显示中圈的绕线匝数,使用第二第一位显示大圈匝数。当绕线开始后,每绕一圈则产生一方波,当方波从系统CLK输入端输入后,若复位键处于高电平,则系统开始计数。首先是数码管第五第六位显示小圈匝数,第一到第四位显示零。当小圈绕满30匝后,数码管第六第五位保持显示“30”,然后数码管第四第三位开始从零计数。作为中匝计数开始的提示信号,当中圈绕满40匝后,数码管第四第三位保持显示“40”。然后数码管第一第二位开始从零显示数。当大圈绕满50匝后,数码管第一第二位保持显示“50”。燕山大学课程设计说明书共12页第7页当计数完成后蜂鸣器开始蜂鸣2秒。基于上述预期现象描述,我决定采用多个74160十进制同步加法计数器串联计数的方法。具体连接方法见图1原理图。、图374160十进制同步加法计数器真值表从左至右依次为1-6号。分别为1号记小圈匝数个位;2号记小圈匝数十位;3号记中圈匝数个位;4号记中圈匝数十位;5号记大圈匝数个位;1号记大圈匝数十位。当复位信号输入端输入高电平,系统开始工作。因为此时只有1号计数器处于使能工作状态,而其他均未使能,故2-6号输出均为低电平。故3、5号计数器的计数脉冲输入端经与门后被封锁。当1号计数达到10个。发出进位脉冲的同时,使能2号计数器,在三个计数脉冲过后,来自1号计数器的进位脉冲结束,2号计数器使能信号撤除,2号计数器保持输出“0011”,而此时2号计数器输出端A经非门反相之后使计数脉冲被与门封锁,计数器1无法继续计数,也保持在0不动。至此完成小圈的计数过程。完成小圈计数的同时,由于2号计数器输出端输出高电平,3号计数器被使能,开始记录中圈绕线匝数。每当3号计数器计数满产生进位信号时都将使能4号计数器,因此4号计数器可记录3号计数器产生进位的次数。当4号计数器输出端为0100时,即3号计数器计数40次,产生四次进位信号时,4号计数器的端口置位,导致3号计数器计数脉冲输入端被与门封锁,3号计数器保持0不动。同时计数器5被使能,开始记录大圈绕线匝数。过程同上,当6号计数器输出为“0101”时,即5号计数器计数50次,产生五次进位信号时,将使5号计数器的计数脉冲输入端封锁。使5号计数器保持0不动而6号计数器保持5不动。至此整个计数过程结束。燕山大学课程设计说明书共12页第8页2).蜂鸣器提示部分图4蜂鸣器部分3)系统仿真波形图5系统仿真波形燕山大学课程设计说明书共12页第9页4)管脚锁定以及硬件连接输入输出端名称扩展下载版引脚硬件连接输入输出端名称扩展下载版引脚sz1PIN7521c3PIN141clk2PIN8520c4PIN142clk3PIN8719d1PIN143enPIN39d2PIN144a1PIN1773D0d3PIN147a2PIN1793D1d4PIN148a3PIN1913D2e1PIN127a4PIN1893D3e2PIN128b1PIN1733D4e3PIN131b2PIN1743D5e4PIN132b3PIN1753D6f1PIN133b4PIN1763D7f2PIN134fmPIN38f3PIN135c1PIN139f4PIN136c2PIN140第四章总结这次的EDA课设历时一周,虽然时间并不长,但是通过这次的EDA课设,我们学会了很多知识。虽然我们学到的并不深,只是一些表面的东西,但是我们从我们的过程中体会到了很多。当绘制出原理图后,经过编译出现了很多错误,对着程序一遍一遍的修改错误,最后将错误彻底消除,看着程序完美的展现在眼前,成就感如此强烈,那一刻很兴奋,恨不得让全世界都能分享自己的快乐。以前总觉得很难,我们以前没有接触过,总觉得燕山大学课程设计说明书共12页第10页让自己编出是不可能的事情,EDA课设彻底改变了我的想法。我想以后我会继续研究,我要很好的掌握它。EDA课设我们学会了使用MAXplusII这个软件,它的功能很强大,我们的程序在上面进行波形仿真后,得出正确结果,再把程序输入到实验箱上,才会得到正确的实验现象。看着自己辛勤劳动的成果准确无误的出现在实验箱上,真的觉得时间没有浪费。还记得刚开始时自己一头雾水,根本不知道从何下手,那时候非常讨厌课设,有时候程序出不来连吃饭的心情都没有。后来一点一点慢慢的绘制原理图,一个模块编不出来,就一句一句的来,这种逻辑方式不对就换一种思考方式,就这样我们的原理图慢慢的诞生了。任务书上的要求完成后,我们又附加其他功能,看着实验箱上正确的现象,我们如此骄傲。EDA课设不但让我们学到了知识,也让我学会了独立,有问题自己解决,不要总想着依赖别人。感谢老师对我们的严格要求,否则我们怎么能学会独立解决问题呢第五章心得体会为期一周的EDA课程设计已经接近尾声。通过一周的设计,我学会了使用MAXplusII10.2BASELINE软件和基于EP1K30QC208-3的万能试验箱。学会了借助EDA计数进行数字电路设计和解决实际问题的方法。虽然中途也遇到了许多挫折,但是在坚持不懈的努力钻研和老师的指导下还是很好的克服了这些困难,并在其中学习了许多设计技巧,积累了许多经验。EDA技术在数字电子设计领域的应用,让我们可以不制作出实际的电路而观察到各端口的输入输出波形。极大的增加了仿真的灵活性并且降低了成本。在众多的EDA软件中,基于MAXplusII10.2BASELINE的EDA设计在数字电路定量分析中的应用特色鲜明。相比于purtues和protel等软件,MAXplusII10.2BASELINE虽然不能直观的观察实验现象,但是可以清晰的看到各关键节点的波形,为分析实验中出现的问题提供了准确清晰的分析依据。在进行EDA项目设计的时候,首先应该分析好输入输出真值表,选择好相关器件。在连线时应该尽量考虑好总体布局,使布局清晰整洁,可以有效避免连线错误。仿真时应注意选择好结束时间和时间分度,正确的选择好这些量可以使波形完整清晰,有助于分析。而一旦出现错误,应当结合原理图和波形认真分析,不能急躁,通过数电中学过的组合逻辑电路和时序逻辑电路知识分析,一定能够很好的排除问题。一周的课程设计很充实,锻炼了能力,学习了知识,知识只有在实战中才能被最好的掌握,希望学校以后能多提供这样的机会。燕山大学课程设计说明书共12页第11页参考文献1强锡富.传感器.机械工业出版社,2001年2李科杰.新编传感器技术手册.国防工业出版社,2002年3贾伯年.传感器技术.东南大学出版社,1992年4杨宝清.孙宝元.传感器及其应用手册.2004年5单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用.国防工业出版社.1999年燕山大学课程设计说明书共12页第12页燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语①该生学习态度(认真较认真不认真)②该生迟到、早退现象(有无)③该生依赖他人进行设计情况(有无)平时成绩指导教师签字2012年12月14日图面及其它成绩答辩小组评语①设计巧妙,实现设计要求,并有所创新。②设计合理,实现设计要求。③实现了大部分设计要求。④没有完成设计要求,或者只实现了一小部分的设计要求。答辩成绩组长签字2012年12月14日课程设计综合成绩答辩小组成员签字2012年12月14日燕山大学课程设计说明书共12页第13页忽略此处..

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