EDA課程設(shè)計洗衣機(jī)控制器設(shè)計.doc

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燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 題目： 洗衣機(jī)控制器 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)：檢測技術(shù)與儀器 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 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） 檢測（2）班 設(shè)計題目 洗衣機(jī)控制器 設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù) ●設(shè)置2種工作方式：洗衣、甩干 ●顯示倒計時時間：洗衣時間為6分，甩干時間為35秒 ●具有緊急情況手動停止功能 設(shè) 計 要 求 ●用2個撥碼開關(guān)設(shè)置工作方式：洗衣、甩干 ●用3個數(shù)碼管顯示時間 ●用2個紅色信號指示燈顯示洗衣和甩干狀態(tài) 工 作 量 ●學(xué)會使用Max+PlusII軟件和實驗箱； ●獨(dú)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+PlusII，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.高等教育出版社. 《EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書》. 指導(dǎo)教師簽字 基層教學(xué)單位主任簽字 金海龍 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 17 日 目 錄 第1章 摘要………………………………………………………………………………1 第2章 總體設(shè)計思路……………………………………………………………………2 第3章 詳細(xì)設(shè)計…………………………………………………………………………3 3.1 6分鐘倒計時器的設(shè)計……………………………………………………………3 3.2 35秒倒計時器的設(shè)計………………………………………………………………6 3.3 整體的電路設(shè)計 ……………………………………………………………………8 第4章 管腳鎖定及硬件連線并調(diào)試……………………………………………………10 第5章 總結(jié) ………………………………………………………………………………11 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………12 洗衣機(jī)控制器的設(shè)計 第1章 摘要 本文是洗衣機(jī)控制器的設(shè)計，主要是針對倒計時器的設(shè)計，提出了總體的設(shè)計方案，詳細(xì)的設(shè)計過程，主要運(yùn)用了74168和74192的減法計數(shù)功能，一個模塊一個模塊的完成設(shè)計，并通過仿真保證設(shè)計的正確性，最后組裝電路，管腳鎖定，并調(diào)試成功。 設(shè)計過程采用系統(tǒng)的設(shè)計方法，先分析任務(wù)書，明確任務(wù)的要求，根據(jù)具體的要求進(jìn)行總體的設(shè)計，劃分系統(tǒng)模塊，然后進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計，決定各個功能系統(tǒng)模塊中的內(nèi)部電路，然后進(jìn)行波形仿真。 要想實現(xiàn)洗衣狀態(tài)的6分鐘倒計時功能，就需要將控制秒循環(huán)的60進(jìn)制的減法計數(shù)器和控制分遞減的6進(jìn)制減法計數(shù)器相連接，每個計數(shù)器都是由74168的減法計數(shù)器功能實現(xiàn)的，低位計數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號一個借位信號，高位計數(shù)器就開始工作，3片74168共同構(gòu)成了6分鐘倒計時模塊。 要實現(xiàn)甩干狀態(tài)的35秒倒計時，本文用74190來實現(xiàn)36進(jìn)制的減法計數(shù)功能，用兩片74190來控制使低位的減法計數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號一個借位信號，高位開始動作。 最后將兩個倒計時模塊進(jìn)行封裝，在利用74157對三個數(shù)碼顯示管要顯示的數(shù)字進(jìn)行選擇。 第2章 總體設(shè)計思路 本設(shè)計用2個撥碼開關(guān)設(shè)置洗衣機(jī)的工作方式：洗衣、甩干。 因為時鐘倒計時，所以需要將1HZ的脈沖信號給6分鐘倒計時模塊（或者35秒倒計時模塊），控制端控制倒計時模塊的啟動和暫停，當(dāng)控制端電位為高電平時，倒計時模塊開始工作，當(dāng)控制端電位為低地點平時，倒計時模塊停止工作。計時信號由實驗箱上的數(shù)碼管顯示出來。當(dāng)6分鐘(或者35秒)倒計時計時完畢，即分的顯示和秒的顯示都為0時，計時模塊停止工作。 要想實現(xiàn)洗衣狀態(tài)的6分鐘倒計時功能，就需要將控制秒循環(huán)的60進(jìn)制的減法計數(shù)器和控制分遞減的6進(jìn)制減法計數(shù)器相連接，每個計數(shù)器都是由74168的減法計數(shù)器功能實現(xiàn)的，低位計數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號一個借位信號，高位計數(shù)器就開始工作，3片74168共同構(gòu)成了6分鐘倒計時模塊。 要實現(xiàn)甩干狀態(tài)的35秒倒計時，本文用74190來實現(xiàn)36進(jìn)制的減法計數(shù)功能，用兩片74190來控制使低位的減法計數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號一個借位信號，高位開始動作。 第3章 詳細(xì)設(shè)計 一、6分鐘倒計時器的設(shè)計 本課程設(shè)計的題目要求洗衣機(jī)的洗衣時間是6分鐘，要實現(xiàn)6分鐘的倒計時，我用的是3片74168通過級聯(lián)的方法來實現(xiàn)的。 （1）74168的功能 74168是同步十進(jìn)制加/減計數(shù)器，各引腳功能： D0、D1、D2、D3為輸入端。 Q0、Q1、Q2、Q3為輸出端。 LDN為置數(shù)端且低電平有效。 CLK為時鐘脈沖，實驗時接1HZ脈沖信號。 U/DN為計數(shù)控制方式，當(dāng)其為低電平時進(jìn)行減數(shù)。 ENPN、ENTN為使始能端，當(dāng)其為低電平時計數(shù)，高電平時保持。 74168真值表如下圖： 通觀察74168的真值表發(fā)現(xiàn)，LDN端為低電平時該計數(shù)器強(qiáng)行置數(shù)，LDN端為高平時，并且ENTN與ENPN同時為低電平，U/DN為低電平時開始減法計數(shù)。 （2）6分鐘倒計時計數(shù)器的設(shè)計電路 如上電路圖所示，當(dāng)控制端LDN為低電平時，計數(shù)器置數(shù)，左邊秒位上輸出為9，上面十分秒輸出為9，右面的分位上輸出5，當(dāng)控制端LDN為高電平,ENTN 、ENPNU、/DN同為低電平時，計數(shù)器開始做減法計數(shù)工作，且在脈沖上升沿觸發(fā)，秒位從9遞減到0，即輸出為0000時，給十分秒位一個借位信號，用一個四輸入的或門實現(xiàn)這一功能，只有當(dāng)輸入全為零時或門的輸出端才為全零，74168的使能端為低電平有效，此時十分秒位進(jìn)行一次減法計數(shù)工作。如此反復(fù)，直到十分秒和秒位上通過或門輸出1時給分位上一個借位信號，使74168的使能端為低電平有效，此時分為上進(jìn)行一次減法計數(shù)工作。如此反復(fù)，直到3個74168皆輸出0000時，使倒計時器停止工作。并且可以通過對名字為01的引腳的電平的控制來實現(xiàn)緊急情況下的手動停止。 下面為6分鐘倒計時器的仿真波形 開始時的波形 尾波形段的 當(dāng)洗衣機(jī)在洗衣工作狀態(tài)下手動停止時的波形 將6分鐘倒計時器封裝成名為caoyu的芯片。 二 35秒倒計時器的設(shè)計 （1）74190的功能 74190是十進(jìn)制加/減計數(shù)器，下表為74190的真值表 通過觀察真值表發(fā)現(xiàn)，DCBA為74190的輸入端，當(dāng)LDN為低電平時74190實現(xiàn)其指數(shù)功能，當(dāng)GN，LDN同時為高電平時，74190具有減法計數(shù)器功能。 （2）35秒倒計時器的設(shè)計電路圖 如上電路圖所示，當(dāng)LDN為低電平時，計數(shù)器置數(shù)，上面的低電位輸出為6，下面的高電位輸出為3，當(dāng)控制端LDN為高電平時，DNUP為高電平，計數(shù)器開始工作，且在脈沖上升沿觸發(fā)，低電位由6減到0，再變化到1001時，使高電位74190的CLK完成從0到1的跳變得到一個上升沿，使得高電位減一，當(dāng)高電位與低電位同時為零的話由或非門的控制使得計數(shù)器停止工作。當(dāng)有緊急情況發(fā)生時將引腳名為jiji的輸入停止端置1，使計數(shù)器立即。 下面為35秒倒計時器的波形仿真圖當(dāng)洗衣機(jī)正常工作時波形為 當(dāng)洗衣機(jī)在工作狀態(tài)下緊急停止時，仿真波形為 將35秒倒計時器封裝成名為xinde的芯片。 三 整體的電路設(shè)計 因為本課設(shè)要求使用三個數(shù)碼顯示管，所以在整個電路的設(shè)計中加入了數(shù)據(jù)選擇器來控制6分鐘倒計時器和35秒倒計時器共用的顯示管。 總電路圖如下 如上圖所示，用三片74157來選擇數(shù)碼顯示管顯示的是6分鐘倒計時器還是35秒倒計時器，用引腳名為ab的輸入來控制選擇數(shù)據(jù)，并且通過或門的連接使得當(dāng)洗衣時即6分鐘倒計時器工作時LED1燈亮，當(dāng)甩干時即35秒倒計時器工作時LED2亮。 第四章 管腳鎖定及硬件連線并調(diào)試 名稱 類型 內(nèi)/外鎖 管腳號 功能 ab 輸入 外鎖 39 控制顯示管顯示的是6分鐘還是36秒倒計時器 Clk11 輸入 外鎖 85 輸入1HZ的時鐘信號 kaishizhishu 輸入 外鎖 75 控制6分鐘倒計時器的置數(shù)及緊急停止 zongkaiguan 輸入 內(nèi)鎖 53 控制顯示管的亮滅 jiji 輸入 外鎖 176 控制35秒倒計時器的緊急停止 zhishu 輸入 外鎖 87 控制35秒倒計時器的置數(shù) fwx 輸出 內(nèi)鎖 96 分位顯示管的位選 swx 輸出 內(nèi)鎖 95 十分秒顯示管的位選 mwx 輸出 內(nèi)鎖 94 秒顯示管的位選 f0/f1/f2/f3 輸出 內(nèi)鎖 142/141/140/139 分位顯示的數(shù)字 s0/s1/s2/s3 輸出 內(nèi)鎖 133/134/135/136 十分秒顯示的數(shù)字 g0/g1/g2/g3 輸出 內(nèi)鎖 127/128/131/132 秒位上顯示的數(shù)字 led1 輸出 內(nèi)鎖 12 洗衣指示燈 Led2 輸出 內(nèi)鎖 13 甩干指示燈 第五章 總結(jié) 經(jīng)過了這一周的努力設(shè)計與思考，最終在實驗箱上完成了洗衣機(jī)的控制器的設(shè)計，期間遇到了許多的問題比如芯片的選擇，反饋控制使計數(shù)停止，緊急手動停止功能的實現(xiàn)等等，這些問題讓我煩惱了一陣，尤其是在設(shè)計完成時check時遇到錯誤。但是最終我在老師的幫助下解決了這些問題，完成了電路設(shè)計，成功上箱。 這一周的課程設(shè)計讓我學(xué)到了很多，也是我倒現(xiàn)在為止課程設(shè)計中最難的一科，首先要學(xué)習(xí)一個陌生軟件的應(yīng)用，然后按照課設(shè)的要求完成題目并且要保證其功能性和正確性，往往一些小的細(xì)節(jié)不注意比如命名重復(fù)等就會導(dǎo)致出現(xiàn)錯誤，而且自己還找不到錯誤的緣由。最后要上箱檢驗設(shè)計的正確性及是否達(dá)到要求。在此過程中我有一些心得： 1.設(shè)計初期要明確題目的要求，根據(jù)要求去思考，構(gòu)思大題的思路，并且了解課設(shè)過程可能要用到的芯片的功能及用法，可以在練習(xí)紙上將所要的邏輯進(jìn)行抽象，演練，要思考全面，盡量避免在用軟件設(shè)計過程中一次一次的改動。 2.方案確定后再開始設(shè)計。設(shè)計時要注意對芯片的反饋控制及課程設(shè)計要求的緊急手動停止功能。 3. 在設(shè)計某些模塊的時候無法把握住整體，這時可以先進(jìn)行小部分功能的實現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，雖然可能會多花一些時間，但這比空想要有效的多。 4. 盡可能是電路連線有序，模塊之間關(guān)系清楚，既利于自己修改，也利于與別人交流。 5. 注意多與同學(xué)交流意見，交流使自己獲得更多信息，開拓了思路。 總之，要完成實驗應(yīng)該有較好的理論基礎(chǔ)，整個實驗都是在理論的指導(dǎo)下完成的，并且設(shè)計過程中使用了許多理論課上學(xué)的內(nèi)容，如數(shù)據(jù)選擇器，減法計數(shù)器等。本次設(shè)計把理論應(yīng)用到了實踐中，通過設(shè)計，不但加深了自己對理論知識的理解和掌握，還加深了自己動手操作的能力。當(dāng)我在實驗設(shè)計過程遇到的挫折帶給我的不僅僅是悲痛的挫敗感，更重要的是會給自己帶來了一份成功時的喜悅，無形之中增加了我的自信心，讓我在以后的大學(xué)生活中更加自信堅定的去面對每一困難與挫折。 參考文獻(xiàn) 1閆石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 》.高等教育出版社 ,2005年 2 鄭兆兆.周蓮蓮.張強(qiáng) 《EDA課程設(shè)計指導(dǎo)書》 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(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真） ②該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無） ③該生依賴他人進(jìn)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。 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