數(shù)字邏輯課程設(shè)計之洗衣機控制器

1、1課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 課程名稱_電子技術(shù)綜合設(shè)計與實踐 題目名稱 洗衣機控制器的設(shè)計 學生學院 自動化學院 專業(yè)班級 學 號 學生姓名 指導教師 2013 年 6 月 7 日2廣東工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書廣東工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱洗衣機控制器的設(shè)計學生學院自動化學院專業(yè)班級 11 級網(wǎng)絡(luò)工程 2 班姓 名 學 號 一、課程設(shè)計的內(nèi)容設(shè)計一個洗衣機控制器。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)洗衣機的整個工作過程包括洗滌、漂水和脫水三個工作過程。設(shè)計要求包括：1設(shè)置一個開關(guān)，當打開開關(guān)后，用數(shù)碼管顯示預置時間（假設(shè)整個過程時長為9min） ，精確到秒，并按倒計時方式對整個過程進行顯示，并用一個指示燈

2、亮表示等待啟動； 2按下洗衣機啟動鍵后，先進行注水；當水的注入量達到要求時（可以用一個開關(guān)模擬） ，進入工作狀態(tài)，按照洗滌、漂水和脫水的順序進行工作，分別用 3 個指示燈顯示處于某個工作過程；3在洗滌過程中，電動機的運行規(guī)律為： 正轉(zhuǎn) 20 秒停 10 秒反轉(zhuǎn) 20 秒停 10 秒正轉(zhuǎn) 20 秒 分別用 2 個指示燈（LED）分別來表示電動機的正、反轉(zhuǎn)；當洗滌時間到時（設(shè)洗滌過程時長為 4min） ，電動機停轉(zhuǎn)，進入漂水過程；4. 在漂水過程中，先注水，當水的注入量達到要求時，電動機的運行規(guī)律同洗滌過程， 要求亦同洗滌過程；當漂水時間到時（設(shè)漂水過程時長為 3min） ，進入脫水過程。5. 在

3、脫水過程中，電機正轉(zhuǎn)直至整個時間結(jié)束，同時發(fā)出信號提醒用戶注意（用 1 個3指示燈閃爍進行模擬） 。三、課程設(shè)計應完成的工作1. 設(shè)計電路，利用 DE2 板對所設(shè)計的電路進行仿真、下載驗證； 2. 總結(jié)電路設(shè)計結(jié)果，撰寫課程設(shè)計報告四、課程設(shè)計進程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1選擇課程設(shè)計題目，分析題目要求及熟悉實驗軟件實驗 2 號樓214、212星期一2查閱資料，提出設(shè)計方案并討論，設(shè)計電路。實驗 2 號樓214、212星期二3進行原理圖輸入并調(diào)試電路實驗 2 號樓214、212星期三4調(diào)試電路、改進實驗 2 號樓214、212星期四5下載并檢查實驗 2 號樓214、212星期五五、應

4、收集的資料及主要參考文獻1 歐陽星明.數(shù)字邏輯.4 版M. 武漢：華中科技大學出版社,2009.2 王毓銀. 數(shù)字電路邏輯設(shè)計M. 北京：高等教育出版社, 1999.3 曹漢房. 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計.4 版M. 武漢：華中科技大學出版社, 2004發(fā)出任務(wù)書日期： 年 月 日 指導教師簽名：4計劃完成日期： 年 月 日 基層教學單位責任人簽章：主管院長簽章：摘要摘要這次的課程設(shè)計采用 74192 計數(shù)器、7447 顯示譯碼器和顯示管來實現(xiàn)洗衣過程的倒計時，采用 74193 計數(shù)器、74154 譯碼器來實現(xiàn)控制洗衣過程燈的亮滅。在洗衣過程中，用一盞燈亮 20 秒模擬電動機正轉(zhuǎn) 20 秒，用另外一

5、盞燈亮 20 秒模擬電動機反轉(zhuǎn) 20 秒，兩盞燈都滅表示電動機停止轉(zhuǎn)動洗衣結(jié)束后指示燈閃爍。關(guān)鍵詞：74192 計數(shù)器，7447 顯示譯碼器，74193 計數(shù)器，74154 譯碼器，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，閃爍。5目錄目錄摘要摘要 .41 設(shè)計內(nèi)容及要求.62 總體設(shè)計思路及設(shè)計方案.63 各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn).83.1 顯示單元.83.2 控制單元.94 實驗結(jié)果.115 總結(jié).12參考文獻.12附錄附錄 .1361 設(shè)計內(nèi)容及要求設(shè)計內(nèi)容及要求洗衣機的整個工作過程包括洗滌、漂水和脫水三個工作過程。設(shè)計要求包括：1設(shè)置一個開關(guān)，當打開開關(guān)后，用數(shù)碼管顯示預置時間（假設(shè)整個過程時長為9min） ，精確到秒

6、，并按倒計時方式對整個過程進行顯示，并用一個指示燈亮表示等待啟動； 2按下洗衣機啟動鍵后，先進行注水；當水的注入量達到要求時（可以用一個開關(guān)模擬） ，進入工作狀態(tài)，按照洗滌、漂水和脫水的順序進行工作，分別用 3 個指示燈顯示處于某個工作過程；3在洗滌過程中，電動機的運行規(guī)律為： 正轉(zhuǎn) 20 秒停 10 秒反轉(zhuǎn) 20 秒停 10 秒正轉(zhuǎn) 20 秒 分別用 2 個指示燈（LED）分別來表示電動機的正、反轉(zhuǎn)；當洗滌時間到時（設(shè)洗滌過程時長為 4min） ，電動機停轉(zhuǎn)，進入漂水過程；4. 在漂水過程中，先注水，當水的注入量達到要求時，電動機的運行規(guī)律同洗滌過程， 要求亦同洗滌過程；當漂水時間到時（設(shè)漂

7、水過程時長為 3min） ，進入脫水過程。5. 在脫水過程中，電機正轉(zhuǎn)直至整個時間結(jié)束，同時發(fā)出信號提醒用戶注意（用 1 個7指示燈閃爍進行模擬） 。2 總體設(shè)計思路及設(shè)計方案總體設(shè)計思路及設(shè)計方案 如圖 1 所示，該電路總體架構(gòu)分為二部分。第一部分為倒計時顯示模塊，由三個 74192 計數(shù)器芯片執(zhí)行倒計時功能，通過譯碼器后在顯示管上顯示出來（圖1 為初始狀態(tài)的顯示） 。第二部分為控制模塊，第一個 74193 計數(shù)器芯片接入 10秒脈沖，每 60 秒一個循環(huán)，并產(chǎn)生一個 60 秒的脈沖控制后面的另外一個74193 芯片，由此實現(xiàn)由正轉(zhuǎn)燈和反轉(zhuǎn)燈的亮滅模擬洗衣過程電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以及顯示所處

8、的洗衣階段。83 各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)3.1 顯示單元顯示單元顯示單元主要由三個 74192 計數(shù)器芯片、三個 7447 譯碼器芯片和三個數(shù)碼管構(gòu)成（如圖 2 所示）。1) 第一個計數(shù)器（圖 2 右起第一個）是一個十進制的計數(shù)器，計數(shù)器從 0開始倒數(shù)，輸出為0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001，并輸出一個十秒的借位負脈沖。第二個計數(shù)器（圖 2 右起第二個）接第一個計數(shù)器傳來的十秒脈沖進行累減，初始狀態(tài)為 0000，當輸出為 0110 時置數(shù)為0000，并輸出一個 60 秒的借位脈沖。第三個計數(shù)器（圖 2 右起第三

9、個）接第二個計數(shù)器傳來的 60 秒脈沖進行累計，初始狀態(tài)為 1001,。當三個計數(shù)器的輸出同時為 0000 時，將三個計數(shù)器永久清零。2) 三個計數(shù)器的輸出端分別接 7447 譯碼器，譯碼器譯碼后接到三個數(shù)碼管進行顯示，即可實現(xiàn)九分鐘的倒計時。93.2 控制單元控制單元1)將 1 秒的時鐘脈沖接入 74192 計數(shù)器，產(chǎn)生一個 10 秒的進位脈沖，將此脈沖接入另外一個 74192 計數(shù)器，讓計數(shù)器每十秒累加一次，在計數(shù)器后再接一個 74154 的 4-16 線譯碼器。計數(shù)器的起始狀態(tài)為 0000，當計數(shù)器累加至 0110 時進行清零。在 74154 譯碼器后連接兩個與非門，分別連接譯碼器的 Y

10、0、Y1 和 Y2、Y3 口，即可實現(xiàn)正轉(zhuǎn)燈亮 20 秒，停 10 秒，反轉(zhuǎn)燈亮 20秒，停十秒（如圖 3 所示）。102) 用一個 74154 芯片連接到圖 2 左起第一個計數(shù)器。將一個四輸入與非門接到 74154 芯片的 Y8、Y7、Y6、Y5 口上，即可實現(xiàn)指示洗滌過程的燈亮。同理，分別用一個三輸入的與非門和一個兩輸入的與非門連接到 74154 芯片的 Y4、Y3、Y3 口和 Y1、Y0 口上，即可實現(xiàn)指示漂洗過程的燈亮和指示脫水過程的燈亮（如圖 4 所示） 。113) 由于洗衣機上電后未啟動前，三個計數(shù)器從左到右的初始狀態(tài)分別為1001,0101,0000。所以在這個狀態(tài)下給指示燈輸出

11、一個低電平，在其余狀態(tài)下都給指示燈輸出高電平，即可控制指示燈在按下啟動鍵后才亮。接線方法如圖 5 所示。 4) 當洗衣過程結(jié)束時，給 74192 計數(shù)器芯片一個累加信號，并在 0010 的時候置零。即 74192 計數(shù)器芯片有兩個輸出狀態(tài)：0000，0001。通過控制在0000 時給結(jié)束指示燈低電平，在 0001 時給結(jié)束指示燈高電平，即可控制結(jié)束指示燈的閃爍。如圖 6 所示。4 實驗結(jié)果實驗結(jié)果啟動過程：上電后，按下啟動鍵，數(shù)碼管顯示 900，指示燈亮。洗滌過程：按下水位開關(guān)（模擬注水已完成） ，洗衣過程開始，數(shù)碼管開始倒計時，正轉(zhuǎn)燈先亮（模擬電動機正轉(zhuǎn)）20 秒，滅 10 秒，接著反轉(zhuǎn)燈亮

12、（模擬電動機反轉(zhuǎn)）20 秒，滅 10 秒，4 分鐘后洗滌過程結(jié)束，數(shù)碼管停止倒計時。漂洗過程：按下水位開關(guān)（模擬注水已完成） ，漂洗過程開始。數(shù)碼管倒計時，正轉(zhuǎn)燈先亮（模擬電動機正轉(zhuǎn)）20 秒，滅 10 秒，接著反轉(zhuǎn)燈亮（模擬電動機反轉(zhuǎn)）20 秒，滅 10 秒。3 分鐘后漂洗過程結(jié)束，數(shù)碼管停止倒計時。脫水過程：按下水位開關(guān)（模擬放水過程） ，脫水過程開始。數(shù)碼管倒計時，正12轉(zhuǎn)燈亮（模擬電動機正轉(zhuǎn)）至時間走完，脫水過程結(jié)束。洗衣結(jié)束后指示燈閃爍。整個實驗過程電路的功能實現(xiàn)符合預期結(jié)果。5 總結(jié)總結(jié)本方案能實現(xiàn)任務(wù)書所要求實現(xiàn)的功能。在本次的課程設(shè)計中，按照任務(wù)書要求設(shè)計完全部電路后，用 DE2 板進行調(diào)試時發(fā)現(xiàn)了很多功能上的不足，而由于模塊較多，不知是哪些部分出現(xiàn)問題，最