具有數(shù)字顯示的洗衣機時控電路詳解

1、具有數(shù)字顯示的洗衣機時控電路詳解燕 山 大 學eda課程設(shè)計報告書題目： 具有數(shù)字顯示的洗衣機時控電路 姓名： 班級： 通信工程 學號： 成績： 一、設(shè)計題目及要求（一）設(shè)計題目：具有數(shù)字顯示的洗衣機時控電路（二）設(shè)計要求：1洗衣機工作時間可在115分鐘內(nèi)任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；2規(guī)定電動機運行規(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)運行；3要求能顯示洗衣機剩余工作時間，每當電機運行一分鐘，顯示計數(shù)器自動減1，直到顯示器為“0”時，電機停止運轉(zhuǎn)；4電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)要有指示燈指示。二、設(shè)計過程及內(nèi)容（一）設(shè)計方案：（1）設(shè)計一個732進制的分頻器fenpin，用3個7

2、4160構(gòu)成，將732 hz的時鐘脈沖分頻為1hz，來實現(xiàn)1秒的頻率作時鐘信號。（2）設(shè)計一個可產(chǎn)生六十進制進位信號模塊count60，用2個74160構(gòu)成，每六十個時鐘信號產(chǎn)生一個進位信號，實現(xiàn)1分鐘的周期做下一級顯示模塊的時鐘信號。（3）設(shè)計一個控制燈模塊deng，在60秒周期中，前20秒燈l1燈亮（表示正轉(zhuǎn)），再10秒沒有燈亮（表示停），再有20秒燈l2亮（表示反轉(zhuǎn)），再10秒沒有燈亮（表示停）。（4）設(shè)計一個顯示模塊display，完成“洗衣機工作時間可在115分鐘任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；能顯示洗衣機剩余工作時間，每當電機運行1分鐘，顯示計數(shù)器自動減1，直到顯示器為0時，電機停止運轉(zhuǎn)”的

3、任務(wù)，計劃用減法計數(shù)器74191使分鐘數(shù)自動減1。另外要用到掃描顯示電路，將分鐘的個位和十位上的數(shù)據(jù)分別用兩個數(shù)碼管進行顯示，用以倒計時，顯示機器的剩余工作時間。數(shù)碼管顯示電路用2個雙四選一數(shù)字選擇器74153和bcd七段7449顯示器構(gòu)成。74191和數(shù)碼管顯示電路之間。此外本模塊還需加一個將四位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換八位二進制數(shù)以實現(xiàn)十位和個位顯示的小模塊zhuan10。（二）設(shè)計過程：（1）732分頻模塊fenpin經(jīng)過分析，決定用實驗箱上的732hz的頻率,所以需要做一個732分頻模塊。用3個74160采用整體置數(shù)法做成fenpin模塊，得到了1hz的頻率，即得到了1s的時鐘周期，作為整個電路的

4、時鐘信號輸入。電路原理圖如下：波形仿真如下：（2）60進制計數(shù)器count60用2個74160和1個d觸發(fā)器采用整體置數(shù)法做一個60進制計數(shù)器，每60s產(chǎn)生一個進位信號，來實現(xiàn)1分鐘的計時周期。實驗前期沒有采用d觸發(fā)器，導(dǎo)致有的瞬時脈沖產(chǎn)生，對計時造成干擾，經(jīng)過查書和與同學交流，在輸出端加上了d觸發(fā)器，毛刺完全被消除，仿真效果很好。電路原理圖如下：仿真波形如下：（3）顯示燈模塊deng在60秒周期中，前20秒l1燈亮，然后10秒l1燈熄滅，再之后20秒l2燈亮，然后10秒l2燈熄滅。用1hz信號做時鐘輸入，再在其中設(shè)計一個60進制計數(shù)器，后面連接一個74138譯碼器，其三個地址直接從第二個74

5、160的個位開始依次傳遞過來。當74138輸入000時，y0為“0”，其他輸出端口為“1”，l1為高電平，亮10s；輸入001時，同理l1仍為高電平，繼續(xù)亮10s，即前20sl1燈亮。當輸入010時，y2為“0”，燈滅10s。當輸入011時，y3為“0”，其他輸出端口為“1”，l2為高電平，亮10s；輸入100時，同理l2仍為高電平，繼續(xù)亮10s。輸入101時，燈滅10s。60進制計數(shù)器置數(shù)清零，如此循環(huán)。電路原理圖如下：仿真波形如下：（4）顯示模塊display本模塊中包含一個小模塊zhuan10：因為需要在數(shù)碼管上用十進制數(shù)來顯示剩余時間，所以要把四位二進制轉(zhuǎn)換為八位十進制，高四位表示十位

6、數(shù)，低四位表示個位數(shù)。根據(jù)真值表，采用卡諾圖化簡的方法：dcbad2c2b2a2d1c1b1a1000000000000000100000001001000000010001100000011010000000100010100000101011000000110011100000111100000001000100100001001101000010000101100010001110000010010110100010011111000010100111100010101得到卡諾圖化簡結(jié)果：a1=ab1=bd+bcdc1=cd+bcd1=bcda2=bd+cdb2=c2=d2=0由此結(jié)果，

7、利用組合邏輯器件即可畫出電路圖。電路原理圖如下：仿真波形如下（輸入為手動給出）：顯示模塊display：將74191芯片的dnup端接高電平，實現(xiàn)減法功能。將剛才設(shè)計的60進制計數(shù)器作為74191的時鐘信號，可以實現(xiàn)芯片工作1分鐘就減1的效果。control鍵控制74191是否工作以及實現(xiàn)整體置數(shù)：當control置零，74191不工作且處于置數(shù)狀態(tài)，或者當74191減為“0”時，芯片同樣停止工作，符合實驗要求。zhuan10模塊依次接收74191的輸出端信號，將其的四位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八位十進制數(shù)，作為下一級兩個雙四選一數(shù)字選擇器74153的輸入。兩個雙四選一數(shù)字選擇器74153構(gòu)成了掃描電路

8、， 74153共用地址，高位地址一直接地，低位地址接732hz的時鐘頻率：當?shù)刂窞椤?0”時，兩個74153都選擇c0作為輸出，根據(jù)電路連接，知道74153選擇了八位十進制的低四位即個位數(shù)來顯示；當?shù)刂窞椤?1”時，兩個74153都選擇c1作為輸出，根據(jù)電路連接，知道74153選擇了八位十進制的高四位即十位數(shù)來顯示。由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，我們看到數(shù)碼管的個位和十位是同時顯示在數(shù)碼管上的。電路原理圖如下：仿真波形如下：（5）總控模塊zongkong本模塊將之前設(shè)計的分模塊fenpin，count60，deng和display連接在一起構(gòu)成總電路。732hz的頻率為在實驗箱上選擇的固定頻率，接f

9、enpin模塊得到1hz的時鐘頻率，之后接count60模塊得到60s的時鐘周期，將其作為時鐘信號接入display模塊；1hz時鐘頻率作為deng模塊的時鐘信號，實現(xiàn)燈l1和l2的循環(huán)亮滅，代表電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，中間沒有燈亮時，代表電機停止轉(zhuǎn)動。zongkong模塊的control鍵控制總電路是否置數(shù)，當control為“0”時，開始置數(shù)，由abcd四個輸入端輸入一個四位二進制數(shù)，即需要洗衣機工作的時間，115分鐘內(nèi)任意設(shè)定；clk2接732hz時鐘頻率作為數(shù)碼管的掃描信號，之后輸出con鍵控制l1燈和l2燈的亮滅，aa，bb作為地址，選擇實驗想箱兩個數(shù)碼管分別顯示個位和十位，剩下的qaqg

10、接數(shù)碼管的ag，來顯示洗衣機剩余時間。電路原理圖如下：仿真波形圖如下：三、設(shè)計結(jié)論經(jīng)過實驗箱的驗證，該電路設(shè)計達到了預(yù)期的目標，實現(xiàn)了題目所要求的基本功能，本次eda合格!（一）常見問題：（1）實驗中往往因為沒有將文件置頂，導(dǎo)致文件無法編譯或出現(xiàn)其他問題。（2）count60模塊開始時在60s進位前出現(xiàn)一個的毛刺，經(jīng)過查資料和與同學的交流，在電路圖最后加了一個d觸發(fā)器，完美的消除了毛刺。（3）在利用硬件仿真時，常常會因為導(dǎo)線連錯或斷開、下載線接觸不良、芯片某些管腳壞掉等問題而導(dǎo)致仿真結(jié)果出現(xiàn)問題，所以在實驗前一定要先檢查導(dǎo)線和芯片是否完好，下載線是否插好等在進行試驗。（二）設(shè)計感想及建議這次eda課程設(shè)計中，我又學到了許多知識，包括書本上的和實際動手中的，尤其是開始使用maxplusii，學到了很多新的知識，開闊了自己的視野，更加鞏固了數(shù)電的一些知識。對硬件的使用，讓自己從理論邁向了實際應(yīng)用，認識到了理論和實際的差距，只有親自動手才能更加深化對理論的理解。感謝