洗衣機(jī)時(shí)控電路

1、燕 山 大 學(xué)EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目：洗衣機(jī)時(shí)控電路（注：此文件應(yīng)以同學(xué)學(xué)號為文件名）一、設(shè)計(jì)題目及要求1洗衣機(jī)工作時(shí)間可在115 分鐘內(nèi)任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；2規(guī)定電動機(jī)運(yùn)行規(guī)律為正轉(zhuǎn)20s、停10s、反轉(zhuǎn)20s、停10s、再正轉(zhuǎn)20s，以后反復(fù)運(yùn)行；3要求能顯示洗衣機(jī)剩余工作時(shí)間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一分鐘，分鐘計(jì)時(shí)器自動減1，直到顯示為“0”時(shí)電機(jī)；4. 停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停運(yùn)后發(fā)出響兩秒停一秒的蜂鳴提示；5電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)要有指示燈指示，并要有秒數(shù)正計(jì)時(shí)顯示。二、設(shè)計(jì)過程及內(nèi)容（一）設(shè)計(jì)方案1、首先設(shè)計(jì)一個732進(jìn)制的分頻器frequency模塊，來產(chǎn)生1秒的頻率做時(shí)鐘信號。用3個74160構(gòu)成

2、，采用整體置數(shù)法，將732HZ的時(shí)鐘脈沖分頻為1HZ。2、 設(shè)計(jì)一個time模塊完成“洗衣機(jī)工作時(shí)間可在115分鐘任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；能顯示洗衣機(jī)剩余工作時(shí)間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行1分鐘，顯示計(jì)數(shù)器自動減1，直到顯示器為“0”時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)”的任務(wù)。用2個減法計(jì)數(shù)器74190使分鐘數(shù)自動減1，其中一個控制個位，另外一個控制十位。3、十進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路模塊：設(shè)置時(shí)間的時(shí)候考慮日常生活習(xí)慣用十進(jìn)制數(shù)，而數(shù)字電路中減法器和顯示電路中都使用的是二進(jìn)制數(shù)字，因此設(shè)計(jì)十進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的電路，用以將設(shè)置的015分鐘十進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換為電路使用的二進(jìn)制數(shù)字，用2片74148實(shí)現(xiàn)。4、設(shè)計(jì)一個燈控zhuan模塊，

3、用于指示洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在六十秒的周期中前20秒燈L1（指示正轉(zhuǎn)）亮，再十秒燈L3(指示停轉(zhuǎn))亮，再有20秒燈L2（指示反轉(zhuǎn)）亮，再十秒燈L3亮。其中用兩個74160構(gòu)成60進(jìn)制，并采用1個74138譯碼器實(shí)現(xiàn)對指示燈的控制。5、設(shè)計(jì)一個display模塊，用于對正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)進(jìn)行秒數(shù)正計(jì)時(shí)。6、設(shè)計(jì)一個fengming模塊，用于完成“停止運(yùn)轉(zhuǎn)后發(fā)出響兩秒停一秒的蜂鳴提示”這一要求。用一個74160構(gòu)成三進(jìn)制電路完成蜂鳴器控制。7、設(shè)計(jì)一個掃描顯示電路show模塊，將分鐘的個位和十位、秒的個位和十位分別接入4個74151，用一個七段顯示譯碼器7448完成顯示。（二）設(shè)計(jì)模塊1、

4、732分頻frequency用3個74160構(gòu)成，采用整體置數(shù)法，將732HZ的時(shí)鐘脈沖分頻為1HZ。電路圖如下：仿真結(jié)果：在732個脈沖后出現(xiàn)一個信號，符合設(shè)計(jì)要求。2、time模塊主要以可逆十進(jìn)制74190計(jì)數(shù)器為主，以change、99c0和 zhuanma模塊為輔助。輸入1到15之中的一個數(shù)，設(shè)置定時(shí)時(shí)間。change模塊將輸入的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)，這里采用兩個優(yōu)先編碼器74148級聯(lián)。然后zhuanma模塊將四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為8位BCD碼，使其分別表示輸入十進(jìn)制數(shù)的個位和十位。為了保證到了定時(shí)時(shí)間洗衣機(jī)能夠停止工作，采用兩個4輸入或門將減法器輸出接回到GN端，當(dāng)減數(shù)到0時(shí)，741

5、60停止工作。同時(shí)將LDN端設(shè)置為外部輸出控制，當(dāng)控制信號給出高電平時(shí)，74190方能工作。time模塊電路圖如下所示：仿真結(jié)果如下：仿真結(jié)果如圖所示與預(yù)期一致。2.1change模塊該模塊使用2片74148優(yōu)先編碼器擴(kuò)展構(gòu)成16位優(yōu)先編碼器。實(shí)現(xiàn)的功能是將設(shè)定的十進(jìn)制運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間轉(zhuǎn)換為四位二進(jìn)制數(shù)碼，當(dāng)外界未給出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的信號時(shí)，由于74148優(yōu)先編碼的特性，將默認(rèn)是運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以用旋轉(zhuǎn)按鈕方便的實(shí)現(xiàn)選擇運(yùn)行時(shí)間，也可以在數(shù)字屏幕上方便的選擇。115表示設(shè)置的時(shí)間輸入信號，d3d0表示四位二進(jìn)制輸出信號。電路圖如下：仿真結(jié)果如下：輸入14時(shí)仿真結(jié)果輸出1110，與預(yù)期結(jié)果一致。2.

6、2zhuanma模塊該模塊根據(jù)74190減法器四位二進(jìn)制輸出和要轉(zhuǎn)換為的八位二進(jìn)制輸出真值表（見附錄1）關(guān)系設(shè)計(jì)而成，其中a3a0是由74190減法器輸出轉(zhuǎn)接的輸入，y4表示十位的二進(jìn)制信號輸出，y3y0表示十進(jìn)制的個位信號輸出。zhuanma模塊電路圖如下：仿真結(jié)果如下：輸入1111，輸出結(jié)果為15，仿真結(jié)果和預(yù)期一致。3、控制燈轉(zhuǎn)zhuan模塊該模塊實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)20s，暫停10s，反轉(zhuǎn)20s，暫停10s的功能和每分鐘輸出一個進(jìn)位脈沖。用2片74160構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器做為該模塊的主體，在完成一次60s計(jì)時(shí)時(shí)，通過一個D觸發(fā)器消除尖峰脈沖在count60輸出端口輸出1分鐘的進(jìn)位信號；在一分鐘內(nèi)，

7、因正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)暫停三個狀態(tài)都是整十秒的運(yùn)行，個位都是09的輸出，只有十位表現(xiàn)有區(qū)別，故只考慮十位的輸出。在十位的二進(jìn)制輸出中，正轉(zhuǎn)的十位為0和1，即000和001；反轉(zhuǎn)的十位為3和4，即011和100；暫停的為2和5即010和101。這三個狀態(tài)可用1片74138譯碼器完成74160的十位二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換輸出。Forward表示正轉(zhuǎn)信號輸出，opposite表示反轉(zhuǎn)信號輸出，pause表示暫停信號輸出，秒脈沖second做為電路的信號時(shí)鐘。zhuan模塊電路圖如下:zhuan模塊仿真如下：仿真結(jié)果如圖所示與預(yù)期一致。4. 轉(zhuǎn)動正計(jì)時(shí)display模塊：該模塊要實(shí)現(xiàn)顯示正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)暫停運(yùn)行的時(shí)間。以2片74

8、160構(gòu)成的三十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器為主體，以暫停pause信號做為輸入信號觸發(fā)019的計(jì)時(shí)和09的計(jì)時(shí)。因三十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器能完成019和2029的計(jì)時(shí)，故只需要利用pause信號接入三十進(jìn)制的十位輸出進(jìn)行控制即可。當(dāng)019的時(shí)，pause信號不影響計(jì)數(shù)器的輸出；當(dāng)2029時(shí)，pause信號將代表十位的b3b0清零即可。其中a3a0表示個位輸出，模塊接入second秒脈沖信號。display模塊電路圖如下所示：仿真如下：仿真結(jié)果與預(yù)期一致，能夠完成三十進(jìn)制計(jì)數(shù)。5、蜂鳴器fengming模塊當(dāng)模塊發(fā)出運(yùn)行結(jié)束信號end時(shí)，蜂鳴器發(fā)出響兩秒停一秒的xiang輸出信號。以1片74160實(shí)現(xiàn)3進(jìn)制為主體，e

9、nd信號做為控制。原理同display模塊，end信號只影響第3個信號輸出，即將其清零。輸入second信號做為模塊脈沖。fengming模塊電路圖：仿真結(jié)果如下圖：如圖所示，當(dāng)end為0時(shí)，蜂鳴器發(fā)出響兩秒停一秒信號，與預(yù)期一致。6、掃描顯示show電路該模塊實(shí)現(xiàn)將二進(jìn)制數(shù)碼轉(zhuǎn)換成顯示所需要的7位數(shù)碼管輸入信號。用1片74160構(gòu)成的四進(jìn)制做為地址掃描產(chǎn)生部分，4片74151數(shù)據(jù)選擇器做數(shù)據(jù)選擇輸出部分，1片7448做為轉(zhuǎn)化器。掃描時(shí)鐘選擇輸出端clk選擇732Hz輸入。show模塊電路圖：仿真結(jié)果如下：仿真測試輸入0001，仿真結(jié)果與預(yù)期一致。7.總電路zong模塊該模塊完成各子模塊的組裝

10、。為了實(shí)現(xiàn)對整個電路的控制，在各個子模塊加入了control控制端口（control信號主要接在模塊電路的使能端口），只有當(dāng)control輸入信號為高電平時(shí)電路方能工作。同時(shí)利用time模塊發(fā)出電路運(yùn)行結(jié)束end信號對運(yùn)行zhuan模塊、蜂鳴fengming模塊、顯示display模塊的控制，當(dāng)結(jié)束信號發(fā)出時(shí)，各部分停止工作，只有蜂鳴器fengming模塊工作。電路圖如下：仿真結(jié)果如下：如圖所示，可知，電路停止后end顯示1，蜂鳴器開始響兩秒、停一秒工作，指示燈全部熄滅。仿真結(jié)果與預(yù)期一致。三、設(shè)計(jì)結(jié)論（包括設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題；對EDA課程設(shè)計(jì)感想、意見和建議）經(jīng)過電路設(shè)計(jì)和仿真，得到的仿真

11、結(jié)果和實(shí)際結(jié)果與實(shí)驗(yàn)要求相符。四、課程設(shè)計(jì)感想在本次課程設(shè)計(jì)中，我們遇到了幾個困難：1.剛開始的時(shí)候覺得將實(shí)驗(yàn)要求與各種數(shù)字電路器件聯(lián)系起來很困難，后來將總體要求分為幾個模塊之后再慢慢琢磨每個小模塊就覺得思路清晰了許多。2.在設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們在減法計(jì)數(shù)器后面直接增加了分鐘顯示的部分，后來發(fā)現(xiàn)秒正計(jì)時(shí)的顯示無法與分鐘倒計(jì)時(shí)顯示用我們設(shè)計(jì)的掃描電路。后來將掃描電路改為4個74151構(gòu)成的才成功。3.分鐘倒計(jì)時(shí)的模塊是我們思考時(shí)間最久的模塊，開始的時(shí)候設(shè)置15分鐘，仿真顯示電路減為0后，電路重新置數(shù)為15，反復(fù)循環(huán)。后來我們改變了電路，解決了這個問題?？墒请娐酚之a(chǎn)生了毛刺，我們采用D觸發(fā)器解決毛刺，電路實(shí)現(xiàn)了從15減為0，但是又跳轉(zhuǎn)到99。我們思考了一下，為了使電路更穩(wěn)定，添加了一個99C0模塊，利用門電路把99歸零。雖說有困難，但在這次EDA課程設(shè)計(jì)中，在實(shí)際操作中，大家對各個單片機(jī)的性能有了更深的了解，學(xué)會了連接六十進(jìn)制電路，分頻電路，掃描電路等。對MAX+plus軟件也有了初步的了解。