EDA課程設計洗衣機控制器設計.doc

燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目： 洗衣機控制器 學院（系）： 電氣工程學院 年級專業(yè)：檢測技術與儀器 學 號： 學生姓名： 指導教師： 教師職稱： 燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：電子實驗中心 學 號學生姓名專業(yè)（班級）檢測（2）班設計題目洗衣機控制器設計技術參數(shù)設置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計要求用2個撥碼開關設置工作方式：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)工作量學會使用Max+PlusII軟件和實驗箱；獨立完成電路設計，編程下載、連接電路和調試；參加答辯并書寫任務書。工作計劃1. 了解EDA的基本知識，學習使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務書，開始電路設計；2. 學習使用實驗箱，繼續(xù)電路設計；3. 完成電路設計；4. 編程下載、連接電路、調試和驗收；5. 答辯并書寫任務書。參考資料數(shù)字電子技術基礎.閻石主編.高等教育出版社.EDA課程設計B指導書. 指導教師簽字 基層教學單位主任簽字金海龍說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。2012年 3月 17 日 目 錄第1章 摘要1第2章 總體設計思路2 第3章 詳細設計3 3.1 6分鐘倒計時器的設計3 3.2 35秒倒計時器的設計6 3.3 整體的電路設計 8第4章 管腳鎖定及硬件連線并調試10第5章 總結 11參考文獻 12洗衣機控制器的設計第1章 摘要 本文是洗衣機控制器的設計，主要是針對倒計時器的設計，提出了總體的設計方案，詳細的設計過程，主要運用了74168和74192的減法計數(shù)功能，一個模塊一個模塊的完成設計，并通過仿真保證設計的正確性，最后組裝電路，管腳鎖定，并調試成功。設計過程采用系統(tǒng)的設計方法，先分析任務書，明確任務的要求，根據(jù)具體的要求進行總體的設計，劃分系統(tǒng)模塊，然后進行詳細的設計，決定各個功能系統(tǒng)模塊中的內部電路，然后進行波形仿真。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進制的減法計數(shù)器和控制分遞減的6進制減法計數(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行封裝，在利用74157對三個數(shù)碼顯示管要顯示的數(shù)字進行選擇。第2章 總體設計思路 本設計用2個撥碼開關設置洗衣機的工作方式：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，當控制端電位為高電平時，倒計時模塊開始工作，當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進制的減法計數(shù)器和控制分遞減的6進制減法計數(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 詳細設計一、6分鐘倒計時器的設計本課程設計的題目要求洗衣機的洗衣時間是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，當其為低電平時進行減數(shù)。 ENPN、ENTN為使始能端，當其為低電平時計數(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)器的設計電路如上電路圖所示，當控制端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，此時十分秒位進行一次減法計數(shù)工作。如此反復，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，此時分為上進行一次減法計數(shù)工作。如此反復，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洗衣機在洗衣工作狀態(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秒倒計時器的設計（1）74190的功能74190是十進制加/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LDN為低電平時74190實現(xiàn)其指數(shù)功能，當GN，LDN同時為高電平時，74190具有減法計數(shù)器功能。（2）35秒倒計時器的設計電路圖如上電路圖所示，當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洗衣機正常工作時波形為當洗衣機在工作狀態(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 整體的電路設計因為本課設要求使用三個數(shù)碼顯示管，所以在整個電路的設計中加入了數(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?？傠娐穲D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洗衣時即6分鐘倒計時器工作時LED1燈亮，當甩干時即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試名稱類型內/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輸出內鎖96分位顯示管的位選swx輸出內鎖95十分秒顯示管的位選mwx輸出內鎖94秒顯示管的位選f0/f1/f2/f3輸出內鎖142/141/140/139分位顯示的數(shù)字s0/s1/s2/s3輸出內鎖133/134/135/136十分秒顯示的數(shù)字g0/g1/g2/g3輸出內鎖127/128/131/132秒位上顯示的數(shù)字led1輸出內鎖12洗衣指示燈Led2輸出內鎖13甩干指示燈第五章 總結 經過了這一周的努力設計與思考，最終在實驗箱上完成了洗衣機的控制器的設計，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，完成了電路設計，成功上箱。這一周的課程設計讓我學到了很多，也是我倒現(xiàn)在為止課程設計中最難的一科，首先要學習一個陌生軟件的應用，然后按照課設的要求完成題目并且要保證其功能性和正確性，往往一些小的細節(jié)不注意比如命名重復等就會導致出現(xiàn)錯誤，而且自己還找不到錯誤的緣由。最后要上箱檢驗設計的正確性及是否達到要求。在此過程中我有一些心得：1.設計初期要明確題目的要求，根據(jù)要求去思考，構思大題的思路，并且了解課設過程可能要用到的芯片的功能及用法，可以在練習紙上將所要的邏輯進行抽象，演練，要思考全面，盡量避免在用軟件設計過程中一次一次的改動。2.方案確定后再開始設計。設計時要注意對芯片的反饋控制及課程設計要求的緊急手動停止功能。3. 在設計某些模塊的時候無法把握住整體，這時可以先進行小部分功能的實現(xiàn)，在此基礎上進行改進，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. 注意多與同學交流意見，交流使自己獲得更多信息，開拓了思路?？傊?，要完成實驗應該有較好的理論基礎，整個實驗都是在理論的指導下完成的，并且設計過程中使用了許多理論課上學的內容，如數(shù)據(jù)選擇器，減法計數(shù)器等。本次設計把理論應用到了實踐中，通過設計，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。當我在實驗設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，讓我在以后的大學生活中更加自信堅定的去面對每一困難與挫折。參考文獻1閆石.數(shù)字電子技術基礎 .高等教育出版社 ,2005年2 鄭兆兆.周蓮蓮.張強 EDA課程設計指導書燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：該生學習態(tài)度 （認真 較認真 不認真） 該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）該生依賴他人進行設計情況 （有 無）平時成績： 指導教師簽字： 2012 年 3 月 16 日圖面及其它成績：答辯小組評語：設計巧妙，實現(xiàn)設計要求，并有所創(chuàng)新。 設計合理，實現(xiàn)設計要求。 實現(xiàn)了大部分設計要求。 沒有完成設計要求，或者只實現(xiàn)了一小部分的設計要求。 答辯成績： 組長簽字： 2012 年 3 月 16 日課程設計綜合成績：答辯小組成員簽字： 2012年 3 月 16 日