具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路詳解

1、具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路詳解燕 山 大 學(xué)eda課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目： 具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路 姓名： 班級： 通信工程 學(xué)號： 成績： 一、設(shè)計(jì)題目及要求（一）設(shè)計(jì)題目：具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路（二）設(shè)計(jì)要求：1洗衣機(jī)工作時(shí)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(jī)運(yùn)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(yùn)行；3要求能顯示洗衣機(jī)剩余工作時(shí)間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一分鐘，顯示計(jì)數(shù)器自動減1，直到顯示器為“0”時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；4電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)要有指示燈指示。二、設(shè)計(jì)過程及內(nèi)容（一）設(shè)計(jì)方案：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)732進(jìn)制的分頻器fenpin，用3個(gè)7

2、4160構(gòu)成，將732 hz的時(shí)鐘脈沖分頻為1hz，來實(shí)現(xiàn)1秒的頻率作時(shí)鐘信號。（2）設(shè)計(jì)一個(gè)可產(chǎn)生六十進(jìn)制進(jìn)位信號模塊count60，用2個(gè)74160構(gòu)成，每六十個(gè)時(shí)鐘信號產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號，實(shí)現(xiàn)1分鐘的周期做下一級顯示模塊的時(shí)鐘信號。（3）設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)一個(gè)顯示模塊display，完成“洗衣機(jī)工作時(shí)間可在115分鐘任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；能顯示洗衣機(jī)剩余工作時(shí)間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行1分鐘，顯示計(jì)數(shù)器自動減1，直到顯示器為0時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)”的

3、任務(wù)，計(jì)劃用減法計(jì)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(gè)位和十位上的數(shù)據(jù)分別用兩個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行顯示，用以倒計(jì)時(shí)，顯示機(jī)器的剩余工作時(shí)間。數(shù)碼管顯示電路用2個(gè)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(gè)將四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換八位二進(jìn)制數(shù)以實(shí)現(xiàn)十位和個(gè)位顯示的小模塊zhuan10。（二）設(shè)計(jì)過程：（1）732分頻模塊fenpin經(jīng)過分析，決定用實(shí)驗(yàn)箱上的732hz的頻率,所以需要做一個(gè)732分頻模塊。用3個(gè)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(shí)鐘周期，作為整個(gè)電路的

4、時(shí)鐘信號輸入。電路原理圖如下：波形仿真如下：（2）60進(jìn)制計(jì)數(shù)器count60用2個(gè)74160和1個(gè)d觸發(fā)器采用整體置數(shù)法做一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每60s產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號，來實(shí)現(xiàn)1分鐘的計(jì)時(shí)周期。實(shí)驗(yàn)前期沒有采用d觸發(fā)器，導(dǎo)致有的瞬時(shí)脈沖產(chǎn)生，對計(jì)時(shí)造成干擾，經(jīng)過查書和與同學(xué)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(shí)鐘輸入，再在其中設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，后面連接一個(gè)74138譯碼器，其三個(gè)地址直接從第二個(gè)74

5、160的個(gè)位開始依次傳遞過來。當(dāng)74138輸入000時(shí)，y0為“0”，其他輸出端口為“1”，l1為高電平，亮10s；輸入001時(shí)，同理l1仍為高電平，繼續(xù)亮10s，即前20sl1燈亮。當(dāng)輸入010時(shí)，y2為“0”，燈滅10s。當(dāng)輸入011時(shí)，y3為“0”，其他輸出端口為“1”，l2為高電平，亮10s；輸入100時(shí)，同理l2仍為高電平，繼續(xù)亮10s。輸入101時(shí)，燈滅10s。60進(jìn)制計(jì)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(gè)小模塊zhuan10：因?yàn)樾枰跀?shù)碼管上用十進(jìn)制數(shù)來顯示剩余時(shí)間，所以要把四位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八位十進(jìn)制，高四位表示十位

6、數(shù)，低四位表示個(gè)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(shí)現(xiàn)減法功能。將剛才設(shè)計(jì)的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器作為74191的時(shí)鐘信號，可以實(shí)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(shí)現(xiàn)整體置數(shù)：當(dāng)control置零，74191不工作且處于置數(shù)狀態(tài)，或者當(dāng)74191減為“0”時(shí)，芯片同樣停止工作，符合實(shí)驗(yàn)要求。zhuan10模塊依次接收74191的輸出端信號，將其的四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八位十進(jìn)制數(shù)，作為下一級兩個(gè)雙四選一數(shù)字選擇器74153的輸入。兩個(gè)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(shí)鐘頻率：當(dāng)?shù)刂窞椤?0”時(shí)，兩個(gè)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(jìn)制的低四位即個(gè)位數(shù)來顯示；當(dāng)?shù)刂窞椤?1”時(shí)，兩個(gè)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(jìn)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(gè)位和十位是同時(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)箱上選擇的固定頻率，接f

9、enpin模塊得到1hz的時(shí)鐘頻率，之后接count60模塊得到60s的時(shí)鐘周期，將其作為時(shí)鐘信號接入display模塊；1hz時(shí)鐘頻率作為deng模塊的時(shí)鐘信號，實(shí)現(xiàn)燈l1和l2的循環(huán)亮滅，代表電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，中間沒有燈亮?xí)r，代表電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。zongkong模塊的control鍵控制總電路是否置數(shù)，當(dāng)control為“0”時(shí)，開始置數(shù)，由abcd四個(gè)輸入端輸入一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)，即需要洗衣機(jī)工作的時(shí)間，115分鐘內(nèi)任意設(shè)定；clk2接732hz時(shí)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(shí)驗(yàn)想箱兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示個(gè)位和十位，剩下的qaqg

10、接數(shù)碼管的ag，來顯示洗衣機(jī)剩余時(shí)間。電路原理圖如下：仿真波形圖如下：三、設(shè)計(jì)結(jié)論經(jīng)過實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證，該電路設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，實(shí)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(shí)驗(yàn)中往往因?yàn)闆]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(shí)在60s進(jìn)位前出現(xiàn)一個(gè)的毛刺，經(jīng)過查資料和與同學(xué)的交流，在電路圖最后加了一個(gè)d觸發(fā)器，完美的消除了毛刺。（3）在利用硬件仿真時(shí)，常常會因?yàn)閷?dǎo)線連錯(cuò)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn)。（二）設(shè)計(jì)感想及建議這次eda課程設(shè)計(jì)中，我又學(xué)到了許多知識，包括書本上的和實(shí)際動手中的，尤其是開始使用maxplusii，學(xué)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(shí)際應(yīng)用，認(rèn)識到了理論和實(shí)際的差距，只有親自動手才能更加深化對理論的理解。感謝