洗衣机自动控制电路 数字逻辑课程设计.docx

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洗衣机自动控制电路数字逻辑课程设计

《数字逻辑》

课程设计报告

题目：

洗衣机自动控制电路

目录

1设计任务书

2总体方案设计

2.1功能和逻辑需求分析

2.2总体方案设计

3单元模块设计

3.1分倒数单元电路设计

3.2秒倒数单元电路设计

3.4计数器单元电路设计

3.2状态译码器单元电路设计

3.5总体电路设计（画出总体电路图）

4电路调试与测试

4.1分倒数单元模块

4.2秒倒数单元模块

4.3计数器单元模块

4.4状态译码器单元模块

4.5全部器件

5总结

1设计任务书

洗衣机自动控制电路

为洗衣机设计一控制电路，当洗衣机控制开关打开后，电动机先正转20S，然后暂停10S，随后反转20S，再然后暂停10S；如果定时时间没到，则开始循环，若定时时间到，则停机断电。

定时时间设定范围为0～60分，显示分秒的倒计时。

用LED指示灯表示电机的正转、反转和暂停状态。

2总体方案设计

（1）、计时器：

由两片芯片来分别完成分、秒的倒计时功能，分芯片提供预置功能，两片芯片的模均为60.

（2）、计数器：

通过计数来完成输出洗衣机四种状态（正转>暂停>反转>暂停>正转）的切换

（3）、状态译码器：

将输入的四种状态转换为三种状态（正转、暂停、反转）

（4）、所有芯片都使用每秒一脉冲的统一脉冲，实现同步。

2.1功能和逻辑需求分析

1）、计时器：

①由于平常用的基础器件无法简单做到倒数功能，所以决定用GAL器件，通过编写ABEL-HEL并在GAL器件上实现。

②计数器的分和秒分别需要8位输出（4位作为十位，另外4位作为个位，每4位二进制数在数码管上显示为一个十进制的数。

）

③所以计数器的分和秒必须分为两个GAL器件，但同时秒需要有一个退位输出信号，分需要一个抑制秒继续倒数的输出信号，所以每个芯片需要9个输出端。

④总结：

计数器需要两个GAL22v10分别实现分和秒的倒数。

2）、按周期显示正、反灯和暂停灯：

①该功能仍然需要GAL器件来实现，首先需要内部能自己计数，电动机先正转20S，然后暂停10S，随后反转20S，再然后暂停10S，按20+10+20+10=60秒为一周期，所以需要6个输出来计数（作为内部计数，可以不必显示）。

②正、反灯和暂停灯一共需要3个输出，加上上面内部的计数功能所需要的输出，一共需要9个输出，但由于一个TDS-4试验箱只有两个放置GAL22V10的位置，所以放弃用第三个GAL22V10的想法，而改用两个GAL16V8来实现。

③两个GAL16V8功能分为一个控制器，另外一个为译码器。

④前一个GAL16V8作为控制器，仍利用6个输出端来计数60秒，剩下两个输出口输出00,01,10,11（4种情况）。

⑤另一个GAL16V8作为译码器，根据前一个控制器输出的4种情况来实现输出正转灯、暂停灯、反转灯的功能。

⑥总结：

需要两个GAL16V8，一个作为控制器，另一个作为译码器。

2.2总体方案设计

3单元模块设计

3.1计数器‘秒’倒数（①号器件）

芯片信号：

GAL22V10

ABEL-HEL码：

MODULEJSQ1

TITLE'JISHUQI1'

DECLARATIONS

clockPIN1;

Y2PIN2;

psPIN3;

ztPIN23ISTYPE'REG';

b4,b3,b2,b1PIN22,21,20,19ISTYPE'REG';

a4,a3,a2,a1PIN18,17,16,15ISTYPE'REG';

Y1PIN14ISTYPE'REG';

S2=[b4,b3,b2,b1];

S1=[a4,a3,a2,a1];

EQUATIONS

S2.clk=clock;

S1.clk=clock;

Y1.clk=clock;

WHEN（Y2）THEN{S1:

=0;S2:

=0;Y1:

=1;}

ELSEWHEN（ps）THEN{S1:

=S1;S2:

=S2;Y1:

=0;zt:

=1;}

ELSEWHEN（S1==0）THEN

{

WHEN（S2==0）THEN{S1:

=9;S2:

=5;}

ELSE{S1:

=9;S2:

=S2-1;}

}

ELSE{S2:

=S2;S1:

=S1-1;Y1:

=0;}

WHEN（（S1==1）&（S2==0））THEN{S2:

=0;Y1:

=1;}

END

3.2计数器‘分’倒数（②号器件）

芯片信号：

GAL22V10

ABEL-HEL码：

MODULEJSQ2

TITLE'JISHUQI2'

DECLARATIONS

clockPIN1;

Y1PIN2;

b4,b3,b2,b1PIN3,4,5,6;

a4,a3,a2,a1PIN7,8,9,10;

psPIN11;

Y2PIN14;

d4,d3,d2,d1PIN22,21,20,19ISTYPE'REG';

c4,c3,c2,c1PIN18,17,16,15ISTYPE'REG';

S4=[d4,d3,d2,d1];

S3=[c4,c3,c2,c1];

S2=[b4,b3,b2,b1];

S1=[a4,a3,a2,a1];

EQUATIONS

S3.clk=clock;

S4.clk=clock;

WHEN（ps）THEN{S4:

=S2;S3:

=S1;Y2=1;}

ELSEWHEN（Y1）THEN

{

WHEN（（S4==0）&（S3==0））THEN{S4:

=0;S3:

=0;}

ELSEWHEN（S3==0）THEN{S3:

=9;S4:

=S4-1;}

ELSE{S3:

=S3-1;S4:

=S4;}

}

ELSE{S3:

=S3;S4:

=S4;}

WHEN（（S4==0）&（S3==0）&（Y1==1））THEN{Y2=1;}

END

3.3控制器（③号器件）

芯片信号：

GAL16V8

ABEL-HEL码：

MODULEZYD1

TITLE'ZUOYOUDENG1'

DECLARATIONS

clockPIN1;

Y1,Y2PIN19,18ISTYPE'REG';

q5,q4,q3,q2,q1,q0PIN17,16,15,14,13,12ISTYPE'REG';

D1,bcPIN2,3;

count=[q5,q4,q3,q2,q1,q0];

count2=[Y1,Y2];

EQUATIONS

count.clk=clock;

count2.clk=clock;

WHEN（D1）THEN{count2:

=0;count:

=0;}

ELSEWHEN（bc）THEN{count2:

=2;count:

=count;}

ELSE

{

WHEN（count<20）THEN{count2:

=1;count:

=count+1;;}

ELSEWHEN（count<30）THEN{count2:

=2;count:

=count+1;}

ELSEWHEN（count<50）THEN{count2:

=3;count:

=count+1;}

ELSEWHEN（count<60）THEN{count2:

=2;count:

=count+1;}

ELSEWHEN（count<63）THEN{count2:

=1;count:

=0;}

}

END

3.4译码器（④号器件）

芯片信号：

GAL16V8

ABEL-HEL码：

MODULEyima

TITLE'yima'

DECLARATIONS

Y2,Y1,Y0PIN19,18,17;

D2,D1,D0PIN4,3,2;

count=[D1,D0];

count2=[Y2,Y1,Y0];

EQUATIONS

WHEN（D2）THENcount2=2;

ELSEWHEN（count==1）THENcount2=1;

ELSEWHEN（count==2）THENcount2=2;

ELSEWHEN（count==3）THENcount2=4;

END

3.5总体电路

注：

上下两个GAL22V10,上面的为计数器倒数“分”，下面为计数器倒数“秒”。

各有8个输出分别接两个数码管，前四位（绿色线）为十位而后四位（蓝色线）为个位。

下面的GAL22V10的8个输入端接开关键（用于预置），另外一个接开关键用于预置信号。

右边两个GAL16V8，下面为控制器，上面为译码器，输出三个灯：

正转灯（绿色）、暂停灯（红色），反转灯（蓝色）。

而图上每个器件的红色线为时钟源输入（时钟源可利用实验箱左上端可调脉冲）。

4电路调试与测试

4.1计数器‘秒’倒数（①号器件单独调试）

2引脚接一个开关，14引脚接一个LED灯，其他照常接（数码管和时钟源）。

观察是当2引脚开关为低电平时，利用手动单脉冲是否会从00变成59并一直倒数到00,同时LED灯亮起来，并循环循环。

当2引脚开关为高电平，数码管持续是00状态。

4.2计数器‘分’倒数（②号器件单独调试）

2引脚接一个开关，14引脚接一个LED灯，其他照常接（数码管和时钟源还有下面的输入开关）。

当11为高电平，并在前8个开关预置分的十位和个位，利用单脉冲，数码管的十位将跳至你所预置的书，当2引脚为高电平11为低电平时，利用手动单脉冲数码管会从你预置的数开始倒数到00，并且LED灯亮。

4.3控制器（③号器件单独调试）

2、3引脚分别接一个开关，19,18引脚分别接一个LED灯，1引脚接时钟源，可以同时把器件的17-11引脚接到另外的LED灯。

当两个开关为低电平时，持续按单脉冲，17-11的五个LED灯会按二进制数数，数前20时19、18引脚输出为01，数到20-30时19、18引脚输出为10，数到30-50时19、18引脚输出为11，数到50-60时19、18引脚输出为10。

数到60后自动跳为0.过程中如果3引脚为高电平则暂停数数，如果2引脚为高电平时17-11引脚的数数置零。

4.4译码器（④号器件单独调试）

2、3引脚分别接一个开关，19,18，17引脚分别接一个LED灯，1引脚接时钟源，

当2、3引脚都为低电平时，三个LED灯都不亮，当2引脚低电平3引脚高电平时，17引脚LED灯亮，其他灭。

当2为高电平3为低电平时，18引脚LED灯亮，其他灭。

当2、3皆为高电平时19引脚灯亮，其他灭。

4.5全部器件一起工作

当所有四个器件都系统的接好了（时钟源利用实验箱左上端可调脉冲），器件②的14引脚的开关为高电平时，预置分的个位和十位，数码管的分会置位到设置的数上。

把14引脚关为低电平，数码管秒开始倒数带动分倒数，并且三个LED灯开始按规律亮灭（电动机先正转20S，然后暂停10S，随后反转20S，再然后暂停10S），当数码管倒数完毕，三个LED灯同时灭灯。