EDA課程試驗(yàn)設(shè)計(jì)報告要點(diǎn)

1、EDA課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報告洗衣機(jī)自動控制器設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)要求：1、由一個按鍵控制洗衣機(jī)的啟動、暫停。2、 洗衣機(jī)洗滌一定時間后，能自動停止，由一個LED燈閃爍提 示，并發(fā)出報警提示。3、洗滌時間能用數(shù)碼管顯示，暫停時時間停止，暫停后時間在停止的時間基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)時。4、 用至少四個LED指示燈的流動表示洗衣機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 即 當(dāng)正轉(zhuǎn)20秒時，四個指示燈從右向左循環(huán)移動；反轉(zhuǎn) 20秒時， 四個指示燈從右向左循環(huán)移動。5、暫停10秒時，四個指示燈閃爍來表示電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。向甘啟動粗壬”鴻*皆勒0秒反轉(zhuǎn)2妙暫停10抄停機(jī)”定時未到*二. 設(shè)計(jì)總體思路，基本原理1. 設(shè)計(jì)總體思路從課程設(shè)計(jì)要求來看，要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)

2、的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，用 四個LED燈的狀態(tài)來表示，當(dāng)顯示時間前 20秒正傳、暫停10 秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，如此一來，周期恰好是 60秒， 理所當(dāng)然的分鐘計(jì)數(shù)器、 秒計(jì)數(shù)器是一定要有的。 接下來脈沖是 一定的了，但是有分鐘計(jì)數(shù)器和秒鐘計(jì)數(shù)器還要考慮是不是要 60分頻器，就我們所學(xué)過的來說實(shí)現(xiàn)循環(huán)有移位寄存器；還有 個問題，當(dāng)洗滌時間到了，報警還要一個報警電路，根據(jù)要求， 報警的蜂鳴器不可以長時間的叫， 要有個合理的時間， 我們可以 用一個單穩(wěn)態(tài)電路來實(shí)現(xiàn)。 方案為： 直接從數(shù)值上進(jìn)行提取信號 來控制一個可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的 74LS194 來實(shí)現(xiàn)。2. 基本原理首先， 從秒脈沖出來的信號，

3、經(jīng)過一個控制電路后進(jìn)入秒計(jì)數(shù) 器進(jìn)行秒計(jì)數(shù)，進(jìn)行清零，這時用戶置入洗滌時間，并按開始按 鈕，洗衣機(jī)開始工作。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器變?yōu)榱愕臅r候，去分鐘計(jì)數(shù)器 上面借數(shù)； 與此同時， 從十秒位轉(zhuǎn)化出來的信號進(jìn)入移位寄存器 后，LED燈表示出電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)用戶設(shè)定的洗滌時間結(jié)束后， 電路報警并清零。三. 單元電路設(shè)計(jì)1.一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（ 1）分、秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)分、秒計(jì)數(shù)器我們都用 74192片， 74192 上升沿觸發(fā)，由 UP， DOWN 兩管腳控制加減計(jì)數(shù)，有異步置數(shù)端 LOAR 和異步復(fù)位 端CLR，BO'和CO'分別輸出高電平表示加進(jìn)位和減進(jìn)位。 由于 7419

4、2 沒有保持腳，故需要外圍電路實(shí)現(xiàn)保持功能。因?yàn)?74192 上升沿觸發(fā)，所以把 UP， DOWN 強(qiáng)制置低電平即可實(shí)現(xiàn) 保持功能。一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的原理是一樣的， 不同的只 是它們的輸入脈沖和進(jìn)制不同而已， 用四片 74LS192 來實(shí)現(xiàn)分計(jì) 數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，我們要的只是減計(jì)數(shù)，所以把它的 UP 端接到 高電平上去 ,DOWN 端接到秒脈沖上； 十分秒位上的輸入端 B、C 端接到高電平上，即從輸入端置入 0110（十進(jìn)制的 6），秒十位 的 LD 端和借位端 BO 聯(lián)在一起，再把秒位的 BO 端和十秒位的 DOWN 聯(lián)在一起。 當(dāng)秒脈沖從秒位的 DOWN 端輸入的時候秒計(jì) 數(shù)的

5、 192 開始從 9 減到 0；這時，它的借位端 BO 會發(fā)出一個低 電平到秒十位的輸入端 DOWN ，秒十位的計(jì)數(shù)從 6 變到 5，一直 到變?yōu)?0；當(dāng)高低位全為零的時候，秒十位的 BO 發(fā)出一個低電 平信號， DOWN 為零時，置數(shù)端 LD 等于零，秒十位完成并行置 數(shù)，下一個 DOWN 脈沖來到時，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個循環(huán)減計(jì)數(shù) 工作中。對于分計(jì)數(shù)來說， 道理也是一樣的； 只是要求， 當(dāng)秒計(jì)數(shù)完成了， 分可以自動減少，需要把秒十位的借位端 BO 端接到分計(jì)數(shù)的 DOWN 端作為分計(jì)數(shù)的輸入信號來實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位。 當(dāng)然，這些計(jì)數(shù)器工作，其中的清零端 CR 要處于低電平，置數(shù) 端不置數(shù)時

6、要處于高電平。這是一個獨(dú)立工作的最高可以顯示 101 分鐘的計(jì)時器。把四個 192 的 QA/QB/QC/QD 都接到外部的 顯示電路上就可以看到時間的顯示了。 作為洗衣機(jī)控制器的一個 模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工 作，分計(jì)數(shù)的清零端 LD 是接在一起的；秒的清零端 LD 又是接在一起的，所以當(dāng)要從外部把它們強(qiáng)制清零時，可以用一個三極管(NPN)或者兩個或門就可以實(shí)現(xiàn)該功能。還有我們可以利用 分計(jì)數(shù)的UP端來進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個低觸發(fā)(平 時保持高電平，外部給一個力就輸入一個低電平)的脈沖上就可以實(shí)現(xiàn)從0 9的數(shù)字輸入。(2)分、秒計(jì)數(shù)器的電路圖其圖如下：

7、" JIAbAegcp-口 w亡6N«irHOM0COLTKABnOF(3QAe-gcDC河険LDNAQA：yFwh-> i；2、分頻電路(1)分頻電路的設(shè)計(jì)由于SmartEDA實(shí)驗(yàn)箱僅提供一個 48MHz的標(biāo)準(zhǔn)頻率，所以 電路中用到的任何頻率都只能通過對這個信號的分頻得到。下圖是將48MHz通過分頻電路的至U 75 KHz、1 KHz、100 Hz、8 Hz、4 Hz。 1 Hz頻率的方法。計(jì)算公式為：750KHz=48M - 641KHZ=48M 一 3 - 1000 一 16100Hz = 48M 一 3- 1k一 10一 16分頻電路圖其圖如下：3、數(shù)碼管顯示

8、電路(1)數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)Smart EDA實(shí)驗(yàn)箱的“ 8段數(shù)碼管”的顯示，其中第 8段為小 數(shù)點(diǎn)。它們所有的段碼共用管腳 SEG7、SEG6、SEG5、SEG4、SEG3、 SEG2、SEG1、SEG0，而位碼 DIG7、DIG6、DIG5、DIG4、DIG3、 DIG2、DIG1、DIG0控制著8個數(shù)碼管的顯示與否。也就是說當(dāng)位 碼驅(qū)動信號為低電平時，對應(yīng)的數(shù)碼管才能操作：當(dāng)段碼驅(qū)動信號 為低電平時對應(yīng)的段碼亮。(2)數(shù)碼管顯示電路圖其圖如下：3ABACQB0Q匚何口口ENPR£0匚LfinCLK匚口 U tfTERYflMAY1NBY2HtYM口 1Y-*HG2AJM

9、65;5*1zeri丫®1c2- 4 DtCCDLR74136X r，_I, .1(7 «J|；ppyngj： 逹 的油°丁 匚曲曲7 -：|°血11M7 M_EJZ 、5 T W _B I I I l«Pi:冏k創(chuàng) 戶比師*曲1討5 0二idlIMT 口工上圖所給出了數(shù)碼管控制硬件電路，電路中74161是16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的低三位接到 3-8譯碼器模塊74138的地址輸入端，這 樣可以實(shí)現(xiàn)74138的8個輸出端輪流輸出低電平，恰好用來控制“位 碼” DIG7DIGO。LPM_MUX 是Quartus 中的宏模塊，用來實(shí)現(xiàn) 多位的“多選一”。4

10、、循環(huán)控制電路(1)循環(huán)控制電路的設(shè)計(jì)根據(jù)要求如下圖定審臂討頷啟動"正”瞬 也停幼抄-酬2(渺r暫停10秒 刪2定9揀埶可以知道我們需要共 60秒，09秒暫停，1029秒反轉(zhuǎn)，3039暫停，4059秒正轉(zhuǎn)，所以我們可以通過秒十位上的數(shù)提出來作為循環(huán)控制系統(tǒng)的輸入信號，通過秒十位的三個信號控制74194對LED燈進(jìn)行控制。時間信號SoS1狀態(tài)5010101左移4010001左移3001111閃爍2001010右移1000110右移0000011閃爍根據(jù)卡諾圖求的秒十位信號對 194片子S1、S0的控制關(guān)系，根 據(jù)關(guān)系畫出電路圖。(2)循環(huán)控制電路的電路圖5、控制電路開關(guān)（1）控制電路的

11、設(shè)計(jì)首先，因?yàn)槭菣C(jī)械按鈕，有時按鍵接觸不好，在首次給老師調(diào) 試時，老師提出建議加個防顫電路，用兩個D觸發(fā)器加上合適頻率的脈沖，再通過一個T觸發(fā)器，給給電路提供一個穩(wěn)定的信 號。（2）控制電路的電路圖6、蜂鳴器設(shè)計(jì)（1）蜂鳴器的設(shè)計(jì)當(dāng)洗衣機(jī)停止時，我們需要通過蜂鳴器發(fā)出警告， 然而給蜂鳴 器一個信號后蜂鳴器將一直響下去，所以我們需要設(shè)計(jì)一個時間 器給蜂鳴器提供一個有限的時間脈沖，用74192就可以完成時間控制，當(dāng)減數(shù)器減到零后借位端將有輸出信號，通過借位端輸出的將蜂鳴器停止。（2）蜂鳴器電路圖四、總電路圖（見附頁二）五、實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求畫出實(shí)驗(yàn)原理圖，原理圖連接完成后，保存，將 要編譯的文件

12、置頂，再編譯，然后分配管腳，將燈與數(shù)碼管根據(jù)指 導(dǎo)書上的管腳對應(yīng)分配，管腳分配完后進(jìn)行下載，將電路下載到實(shí) 驗(yàn)箱上。通過試驗(yàn)機(jī)，成功完成所有要求，完成實(shí)驗(yàn)。六、總結(jié)通過這兩個星期的實(shí)驗(yàn)，學(xué)會了 QUARTU軟件的使用，對以前 學(xué)習(xí)的數(shù)字電路有了更加深入的了解，也對各種芯片有了更加深入的了解，提高了對電路設(shè)計(jì)的掌握。第一次上課老師直接將要求分配給大家，一時間無從下手，看著要求卻不知道應(yīng)該用什么電路、器件完成電路，腦子是空空的一片，通過幾天的上網(wǎng)、圖書館找資料，通過一系列的整理，漸 漸有了思路，跟著資料將各個電路進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，一點(diǎn)一點(diǎn)完成設(shè)計(jì)。我們組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)相對其他組來說資料比較匱乏，沒有現(xiàn)成的電路可以提供參考， 看著其他組很早就完成實(shí)驗(yàn)時我們 并沒有著急，對電路一點(diǎn)一點(diǎn)調(diào)試，逐步完善，在改錯中更加深 入了解了各個片子的功用，我有些電路是在自己嘗試中完成功能 的，在實(shí)驗(yàn)