EDA课程设计洗衣机控制器设计说明.docx
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EDA课程设计洗衣机控制器设计说明
燕山大学
课程设计说明书
题目：
洗衣机控制器
学院（系）：
电气工程学院
年级专业：
检测技术与仪器
学号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
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）
检测
（2）班
设计题目
洗衣机控制器
设
计
技
术
参
数
●设置2种工作方式：
洗衣、甩干
●显示倒计时时间：
洗衣时间为6分，甩干时间为35秒
●具有紧急情况手动停止功能
设
计
要
求
●用2个拨码开关设置工作方式：
洗衣、甩干
●用3个数码管显示时间
●用2个红色信号指示灯显示洗衣和甩干状态
工
作
量
●学会使用Max+PlusII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Max+PlusII，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；
5.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3月17日
第1章摘要………………………………………………………………………………1
第2章总体设计思路……………………………………………………………………2
第3章详细设计…………………………………………………………………………3
3.16分钟倒计时器的设计……………………………………………………………3
3.235秒倒计时器的设计………………………………………………………………6
3.3整体的电路设计……………………………………………………………………8
第4章管脚锁定及硬件连线并调试……………………………………………………10
第5章总结………………………………………………………………………………11
参考文献……………………………………………………………………………………12
洗衣机控制器的设计
第1章摘要
本文是洗衣机控制器的设计，主要是针对倒计时器的设计，提出了总体的设计方案，详细的设计过程，主要运用了74168和74192的减法计数功能，一个模块一个模块的完成设计，并通过仿真保证设计的正确性，最后组装电路，管脚锁定，并调试成功。
设计过程采用系统的设计方法，先分析任务书，明确任务的要求，根据具体的要求进行总体的设计，划分系统模块，然后进行详细的设计，决定各个功能系统模块中的内部电路，然后进行波形仿真。
要想实现洗衣状态的6分钟倒计时功能，就需要将控制秒循环的60进制的减法计数器和控制分递减的6进制减法计数器相连接，每个计数器都是由74168的减法计数器功能实现的，低位计数器每循环一次给高位信号一个借位信号，高位计数器就开始工作，3片74168共同构成了6分钟倒计时模块。
要实现甩干状态的35秒倒计时，本文用74190来实现36进制的减法计数功能，用两片74190来控制使低位的减法计数器每循环一次给高位信号一个借位信号，高位开始动作。
最后将两个倒计时模块进行封装，在利用74157对三个数码显示管要显示的数字进行选择。
第2章总体设计思路
本设计用2个拨码开关设置洗衣机的工作方式：
洗衣、甩干。
因为时钟倒计时，所以需要将1HZ的脉冲信号给6分钟倒计时模块（或者35秒倒计时模块），控制端控制倒计时模块的启动和暂停，当控制端电位为高电平时，倒计时模块开始工作，当控制端电位为低地点平时，倒计时模块停止工作。
计时信号由实验箱上的数码管显示出来。
当6分钟（或者35秒）倒计时计时完毕，即分的显示和秒的显示都为0时，计时模块停止工作。
要想实现洗衣状态的6分钟倒计时功能，就需要将控制秒循环的60进制的减法计数器和控制分递减的6进制减法计数器相连接，每个计数器都是由74168的减法计数器功能实现的，低位计数器每循环一次给高位信号一个借位信号，高位计数器就开始工作，3片74168共同构成了6分钟倒计时模块。
要实现甩干状态的35秒倒计时，本文用74190来实现36进制的减法计数功能，用两片74190来控制使低位的减法计数器每循环一次给高位信号一个借位信号，高位开始动作。
第3章详细设计
一、6分钟倒计时器的设计
本课程设计的题目要求洗衣机的洗衣时间是6分钟，要实现6分钟的倒计时，我用的是3片74168通过级联的方法来实现的。
（1）74168的功能
74168是同步十进制加/减计数器，各引脚功能：
D0、D1、D2、D3为输入端。
Q0、Q1、Q2、Q3为输出端。
LDN为置数端且低电平有效。
CLK为时钟脉冲，实验时接1HZ脉冲信号。
U/DN为计数控制方式，当其为低电平时进行减数。
ENPN、ENTN为使始能端，当其为低电平时计数，高电平时保持。
74168真值表如下图：
通观察74168的真值表发现，LDN端为低电平时该计数器强行置数，LDN端为高平时，并且ENTN与ENPN同时为低电平，U/DN为低电平时开始减法计数。
（2）6分钟倒计时计数器的设计电路
如上电路图所示，当控制端LDN为低电平时，计数器置数，左边秒位上输出为9，上面十分秒输出为9，右面的分位上输出5，当控制端LDN为高电平,ENTN、ENPNU、/DN同为低电平时，计数器开始做减法计数工作，且在脉冲上升沿触发，秒位从9递减到0，即输出为0000时，给十分秒位一个借位信号，用一个四输入的或门实现这一功能，只有当输入全为零时或门的输出端才为全零，74168的使能端为低电平有效，此时十分秒位进行一次减法计数工作。
如此反复，直到十分秒和秒位上通过或门输出1时给分位上一个借位信号，使74168的使能端为低电平有效，此时分为上进行一次减法计数工作。
如此反复，直到3个74168皆输出0000时，使倒计时器停止工作。
并且可以通过对名字为01的引脚的电平的控制来实现紧急情况下的手动停止。
下面为6分钟倒计时器的仿真波形
开始时的波形
尾波形段的
当洗衣机在洗衣工作状态下手动停止时的波形
将6分钟倒计时器封装成名为caoyu的芯片。
二35秒倒计时器的设计
（1）74190的功能
74190是十进制加/减计数器，下表为74190的真值表
通过观察真值表发现，DCBA为74190的输入端，当LDN为低电平时74190实现其指数功能，当GN，LDN同时为高电平时，74190具有减法计数器功能。
（2）35秒倒计时器的设计电路图
如上电路图所示，当LDN为低电平时，计数器置数，上面的低电位输出为6，下面的高电位输出为3，当控制端LDN为高电平时，DNUP为高电平，计数器开始工作，且在脉冲上升沿触发，低电位由6减到0，再变化到1001时，使高电位74190的CLK完成从0到1的跳变得到一个上升沿，使得高电位减一，当高电位与低电位同时为零的话由或非门的控制使得计数器停止工作。
当有紧急情况发生时将引脚名为jiji的输入停止端置1，使计数器立即。
下面为35秒倒计时器的波形仿真图当洗衣机正常工作时波形为
当洗衣机在工作状态下紧急停止时，仿真波形为
将35秒倒计时器封装成名为xinde的芯片。
三整体的电路设计
因为本课设要求使用三个数码显示管，所以在整个电路的设计中加入了数据选择器来控制6分钟倒计时器和35秒倒计时器共用的显示管。
总电路图如下
如上图所示，用三片74157来选择数码显示管显示的是6分钟倒计时器还是35秒倒计时器，用引脚名为ab的输入来控制选择数据，并且通过或门的连接使得当洗衣时即6分钟倒计时器工作时LED1灯亮，当甩干时即35秒倒计时器工作时LED2亮。
第四章管脚锁定及硬件连线并调试
名称
类型
内/外锁
管脚号
功能
ab
输入
外锁
39
控制显示管显示的是6分钟还是36秒倒计时器
Clk11
输入
外锁
85
输入1HZ的时钟信号
kaishizhishu
输入
外锁
75
控制6分钟倒计时器的置数及紧急停止
zongkaiguan
输入
内锁
53
控制显示管的亮灭
jiji
输入
外锁
176
控制35秒倒计时器的紧急停止
zhishu
输入
外锁
87
控制35秒倒计时器的置数
fwx
输出
内锁
96
分位显示管的位选
swx
输出
内锁
95
十分秒显示管的位选
mwx
输出
内锁
94
秒显示管的位选
f0/f1/f2/f3
输出
内锁
142/141/140/139
分位显示的数字
s0/s1/s2/s3
输出
内锁
133/134/135/136
十分秒显示的数字
g0/g1/g2/g3
输出
内锁
127/128/131/132
秒位上显示的数字
led1
输出
内锁
12
洗衣指示灯
Led2
输出
内锁
13
甩干指示灯
第五章总结
经过了这一周的努力设计与思考，最终在实验箱上完成了洗衣机的控制器的设计，期间遇到了许多的问题比如芯片的选择，反馈控制使计数停止，紧急手动停止功能的实现等等，这些问题让我烦恼了一阵，尤其是在设计完成时check时遇到错误。
但是最终我在老师的帮助下解决了这些问题，完成了电路设计，成功上箱。
这一周的课程设计让我学到了很多，也是我倒现在为止课程设计中最难的一科，首先要学习一个陌生软件的应用，然后按照课设的要求完成题目并且要保证其功能性和正确性，往往一些小的细节不注意比如命名重复等就会导致出现错误，而且自己还找不到错误的缘由。
最后要上箱检验设计的正确性及是否达到要求。
在此过程中我有一些心得：
1.设计初期要明确题目的要求，根据要求去思考，构思大题的思路，并且了解课设过程可能要用到的芯片的功能及用法，可以在练习纸上将所要的逻辑进行抽象，演练，要思考全面，尽量避免在用软件设计过程中一次一次的改动。
2.方案确定后再开始设计。
设计时要注意对芯片的反馈控制及课程设计要求的紧急手动停止功能。
3.在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要有效的多。
4.尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改，也利于与别人交流。
5.注意多与同学交流意见，交流使自己获得更多信息，开拓了思路。
总之，要完成实验应该有较好的理论基础，整个实验都是在理论的指导下完成的，并且设计过程中使用了许多理论课上学的内容，如数据选择器，减法计数器等。
本次设计把理论应用到了实践中，通过设计，不但加深了自己对理论知识的理解和掌握，还加深了自己动手操作的能力。
当我在实验设计过程遇到的挫折带给我的不仅仅是悲痛的挫败感，更重要的是会给自己带来了一份成功时的喜悦，无形之中增加了我的自信心，让我在以后的大学生活中更加自信坚定的去面对每一困难与挫折。
参考文献
1闫石.《数字电子技术基础》.高等教育出版社,2005年
2郑兆兆.周莲莲.张强《EDA课程设计指导书》
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3月16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3月16日
课程设计综合成绩：
答辩小组成员签字：
2012年3月16日
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