EDA課程設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì).doc

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燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 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(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（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(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)（班級） 檢測（2）班 設(shè)計(jì)題目 洗衣機(jī)控制器 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù) ●設(shè)置2種工作方式：洗衣、甩干 ●顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間：洗衣時(shí)間為6分，甩干時(shí)間為35秒 ●具有緊急情況手動(dòng)停止功能 設(shè) 計(jì) 要 求 ●用2個(gè)撥碼開關(guān)設(shè)置工作方式：洗衣、甩干 ●用3個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間 ●用2個(gè)紅色信號(hào)指示燈顯示洗衣和甩干狀態(tài) 工 作 量 ●學(xué)會(huì)使用Max+PlusII軟件和實(shí)驗(yàn)箱； ●獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，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(jì) 劃 1. 了解EDA的基本知識(shí)，學(xué)習(xí)使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計(jì)； 2. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)； 3. 完成電路設(shè)計(jì)； 4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)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(jì)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(jì)思路……………………………………………………………………2 第3章 詳細(xì)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………3 3.1 6分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………3 3.2 35秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………6 3.3 整體的電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………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(jì) 第1章 摘要 本文是洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，主要是針對倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)，提出了總體的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程，主要運(yùn)用了74168和74192的減法計(jì)數(shù)功能，一個(gè)模塊一個(gè)模塊的完成設(shè)計(jì)，并通過仿真保證設(shè)計(jì)的正確性，最后組裝電路，管腳鎖定，并調(diào)試成功。 設(shè)計(jì)過程采用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)，劃分系統(tǒng)模塊，然后進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，決定各個(gè)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(shí)現(xiàn)洗衣狀態(tài)的6分鐘倒計(jì)時(shí)功能，就需要將控制秒循環(huán)的60進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器和控制分遞減的6進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器相連接，每個(gè)計(jì)數(shù)器都是由74168的減法計(jì)數(shù)器功能實(shí)現(xiàn)的，低位計(jì)數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號(hào)一個(gè)借位信號(hào)，高位計(jì)數(shù)器就開始工作，3片74168共同構(gòu)成了6分鐘倒計(jì)時(shí)模塊。 要實(shí)現(xiàn)甩干狀態(tài)的35秒倒計(jì)時(shí)，本文用74190來實(shí)現(xiàn)36進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)功能，用兩片74190來控制使低位的減法計(jì)數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號(hào)一個(gè)借位信號(hào)，高位開始動(dòng)作。 最后將兩個(gè)倒計(jì)時(shí)模塊進(jìn)行封裝，在利用74157對三個(gè)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(jì)思路 本設(shè)計(jì)用2個(gè)撥碼開關(guān)設(shè)置洗衣機(jī)的工作方式：洗衣、甩干。 因?yàn)闀r(shí)鐘倒計(jì)時(shí)，所以需要將1HZ的脈沖信號(hào)給6分鐘倒計(jì)時(shí)模塊（或者35秒倒計(jì)時(shí)模塊），控制端控制倒計(jì)時(shí)模塊的啟動(dòng)和暫停，當(dāng)控制端電位為高電平時(shí)，倒計(jì)時(shí)模塊開始工作，當(dāng)控制端電位為低地點(diǎn)平時(shí)，倒計(jì)時(shí)模塊停止工作。計(jì)時(shí)信號(hào)由實(shí)驗(yàn)箱上的數(shù)碼管顯示出來。當(dāng)6分鐘(或者35秒)倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)完畢，即分的顯示和秒的顯示都為0時(shí)，計(jì)時(shí)模塊停止工作。 要想實(shí)現(xiàn)洗衣狀態(tài)的6分鐘倒計(jì)時(shí)功能，就需要將控制秒循環(huán)的60進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器和控制分遞減的6進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器相連接，每個(gè)計(jì)數(shù)器都是由74168的減法計(jì)數(shù)器功能實(shí)現(xiàn)的，低位計(jì)數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號(hào)一個(gè)借位信號(hào)，高位計(jì)數(shù)器就開始工作，3片74168共同構(gòu)成了6分鐘倒計(jì)時(shí)模塊。 要實(shí)現(xiàn)甩干狀態(tài)的35秒倒計(jì)時(shí)，本文用74190來實(shí)現(xiàn)36進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)功能，用兩片74190來控制使低位的減法計(jì)數(shù)器每循環(huán)一次給高位信號(hào)一個(gè)借位信號(hào)，高位開始動(dòng)作。 第3章 詳細(xì)設(shè)計(jì) 一、6分鐘倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì) 本課程設(shè)計(jì)的題目要求洗衣機(jī)的洗衣時(shí)間是6分鐘，要實(shí)現(xiàn)6分鐘的倒計(jì)時(shí)，我用的是3片74168通過級聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)的。 （1）74168的功能 74168是同步十進(jìn)制加/減計(jì)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(shí)鐘脈沖，實(shí)驗(yàn)時(shí)接1HZ脈沖信號(hào)。 U/DN為計(jì)數(shù)控制方式，當(dāng)其為低電平時(shí)進(jìn)行減數(shù)。 ENPN、ENTN為使始能端，當(dāng)其為低電平時(shí)計(jì)數(shù)，高電平時(shí)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(shí)該計(jì)數(shù)器強(qiáng)行置數(shù)，LDN端為高平時(shí)，并且ENTN與ENPN同時(shí)為低電平，U/DN為低電平時(shí)開始減法計(jì)數(shù)。 （2）6分鐘倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)電路 如上電路圖所示，當(dāng)控制端LDN為低電平時(shí)，計(jì)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(shí)，計(jì)數(shù)器開始做減法計(jì)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(shí)，給十分秒位一個(gè)借位信號(hào)，用一個(gè)四輸入的或門實(shí)現(xiàn)這一功能，只有當(dāng)輸入全為零時(shí)或門的輸出端才為全零，74168的使能端為低電平有效，此時(shí)十分秒位進(jìn)行一次減法計(jì)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(shí)給分位上一個(gè)借位信號(hào)，使74168的使能端為低電平有效，此時(shí)分為上進(jìn)行一次減法計(jì)數(shù)工作。如此反復(fù)，直到3個(gè)74168皆輸出0000時(shí)，使倒計(jì)時(shí)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(shí)現(xiàn)緊急情況下的手動(dòng)停止。 下面為6分鐘倒計(jì)時(shí)器的仿真波形 開始時(shí)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(dòng)停止時(shí)的波形 將6分鐘倒計(jì)時(shí)器封裝成名為caoyu的芯片。 二 35秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì) （1）74190的功能 74190是十進(jìn)制加/減計(jì)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(shí)74190實(shí)現(xiàn)其指數(shù)功能，當(dāng)GN，LDN同時(shí)為高電平時(shí)，74190具有減法計(jì)數(shù)器功能。 （2）35秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)電路圖 如上電路圖所示，當(dāng)LDN為低電平時(shí)，計(jì)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(shí)，DNUP為高電平，計(jì)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(shí)，使高電位74190的CLK完成從0到1的跳變得到一個(gè)上升沿，使得高電位減一，當(dāng)高電位與低電位同時(shí)為零的話由或非門的控制使得計(jì)數(shù)器停止工作。當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)將引腳名為jiji的輸入停止端置1，使計(jì)數(shù)器立即。 下面為35秒倒計(jì)時(shí)器的波形仿真圖當(dāng)洗衣機(jī)正常工作時(shí)波形為 當(dāng)洗衣機(jī)在工作狀態(tài)下緊急停止時(shí)，仿真波形為 將35秒倒計(jì)時(shí)器封裝成名為xinde的芯片。 三 整體的電路設(shè)計(jì) 因?yàn)楸菊n設(shè)要求使用三個(gè)數(shù)碼顯示管，所以在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中加入了數(shù)據(jù)選擇器來控制6分鐘倒計(jì)時(shí)器和35秒倒計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器還是35秒倒計(jì)時(shí)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(shí)即6分鐘倒計(jì)時(shí)器工作時(shí)LED1燈亮，當(dāng)甩干時(shí)即35秒倒計(jì)時(shí)器工作時(shí)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(hào) 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(jì)時(shí)器 Clk11 輸入 外鎖 85 輸入1HZ的時(shí)鐘信號(hào) kaishizhishu 輸入 外鎖 75 控制6分鐘倒計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器的緊急停止 zhishu 輸入 外鎖 87 控制35秒倒計(jì)時(shí)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(jì)與思考，最終在實(shí)驗(yàn)箱上完成了洗衣機(jī)的控制器的設(shè)計(jì)，期間遇到了許多的問題比如芯片的選擇，反饋控制使計(jì)數(shù)停止，緊急手動(dòng)停止功能的實(shí)現(xiàn)等等，這些問題讓我煩惱了一陣，尤其是在設(shè)計(jì)完成時(shí)check時(shí)遇到錯(cuò)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(jì)，成功上箱。 這一周的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，也是我倒現(xiàn)在為止課程設(shè)計(jì)中最難的一科，首先要學(xué)習(xí)一個(gè)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(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且自己還找不到錯(cuò)誤的緣由。最后要上箱檢驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)過程中一次一次的改動(dòng)。 2.方案確定后再開始設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要注意對芯片的反饋控制及課程設(shè)計(jì)要求的緊急手動(dòng)停止功能。 3. 在設(shè)計(jì)某些模塊的時(shí)候無法把握住整體，這時(shí)可以先進(jìn)行小部分功能的實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，雖然可能會(huì)多花一些時(shí)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(shí)驗(yàn)應(yīng)該有較好的理論基礎(chǔ)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)都是在理論的指導(dǎo)下完成的，并且設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器等。本次設(shè)計(jì)把理論應(yīng)用到了實(shí)踐中，通過設(shè)計(jì)，不但加深了自己對理論知識(shí)的理解和掌握，還加深了自己動(dòng)手操作的能力。當(dāng)我在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(huì)給自己帶來了一份成功時(shí)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(jiān)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(jì)指導(dǎo)書》 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)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(jì)情況 （有 無） 平時(shí)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(jì)巧妙，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，并有所創(chuàng)新。 ②設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 ③實(shí)現(xiàn)了大部分設(shè)計(jì)要求。 ④沒有完成設(shè)計(jì)要求，或者只實(shí)現(xiàn)了一小部分的設(shè)計(jì)要求。 答辯成績： 組長簽字： 2012 年 3 月 16 日 課程設(shè)計(jì)綜合成績： 答辯小組成員簽字： 2012年 3 月 16 日