數(shù)字邏輯課程設(shè)計之洗衣機控制器

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p>　　課程名稱_電子技術(shù)綜合設(shè)計與實踐 </p><p>　　題目名稱 洗衣機控制器的設(shè)計 </p><p>　　學生學院 自動化學院 </p><p><b>　　專業(yè)班級 </b></p&g

2、t;<p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2013年 6 月7 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務書</b></p><

3、;p><b>　　一、課程設(shè)計的內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計一個洗衣機控制器。</p><p>　　二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　　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：</p><p>　　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

4、為9min），精確到秒，并按倒計時方式對整個過程進行顯示，并用一個指示燈亮表示等待啟動； </p><p>　　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；</p><p>　　3．在洗滌過程中，電動機的運行規(guī)律為：</p><p>　　正轉(zhuǎn)

5、20秒→停10秒→反轉(zhuǎn)20秒→停10秒→正轉(zhuǎn)20秒→……</p><p>　　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；</p><p>　　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，</p><p>　　要求亦同洗滌過程；當漂水時間到時（設(shè)漂水過

6、程時長為3min），進入脫水過程。</p><p>　　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個指示燈閃爍進行模擬）。</p><p>　　三、課程設(shè)計應完成的工作</p><p>　　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</p>

7、<p>　　四、課程設(shè)計進程安排</p><p>　　五、應收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　[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.</p><p>　　[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.</p><p>　　[3] 曹漢房. 數(shù)字電路與

8、邏輯設(shè)計.4版[M]. 武漢：華中科技大學出版社, 2004</p><p>　　發(fā)出任務書日期： 年 月 日 指導教師簽名：</p><p>　　計劃完成日期： 年 月 日 基層教學單位責任人簽章：</p><p><b>　　主管院長簽章：</b></p><p&g

9、t;<b>　　摘要</b></p><p>　　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。</p><p><

10、;b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要4</b></p><p>　　1 設(shè)計內(nèi)容及要求6<

11、/p><p>　　2 總體設(shè)計思路及設(shè)計方案6</p><p>　　3 各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)8</p><p>　　3.1 顯示單元8</p><p>　　3.2 控制單元9</p><p>　　4 實驗結(jié)果11</p><p><b>　　5 總結(jié)12</b&g

12、t;</p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　附錄13</b></p><p>　　1 設(shè)計內(nèi)容及要求</p><p>　　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：</p><p>　　1．設(shè)置一個開關(guān)，

13、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，并用一個指示燈亮表示等待啟動； </p><p>　　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；</p><p>　　3．在洗滌過程中，電動機的運行規(guī)律為

14、：</p><p>　　正轉(zhuǎn)20秒→停10秒→反轉(zhuǎn)20秒→停10秒→正轉(zhuǎn)20秒→……</p><p>　　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；</p><p>　　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，</p><p&

15、gt;　　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。</p><p>　　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個指示燈閃爍進行模擬）。</p><p>　　2 總體設(shè)計思路及設(shè)計方案</p><p>　　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

16、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)，以及顯示所處的洗衣階段。</p><p>　　3 各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)</p><p><b>　　3.1

17、顯示單元</b></p><p>　　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）。</p><p>　　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

18、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。</p><p>　　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。</p&

19、gt;<p><b>　　3.2 控制單元</b></p><p>　　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Y0、Y1和Y2、Y

20、3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）。</p><p>　　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）。&l

21、t;/p><p>　　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。</p><p>　　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

22、。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。</p><p><b>　　4 實驗結(jié)果</b></p><p>　　啟動過程：上電后，按下啟動鍵，數(shù)碼管顯示900，指示燈亮。</p><p>　　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

23、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，4分鐘后洗滌過程結(jié)束，數(shù)碼管停止倒計時。</p><p>　　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。</p><p>　　脫水過程：按下水

24、位開關(guān)（模擬放水過程），脫水過程開始。數(shù)碼管倒計時，正轉(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。</p><p>　　整個實驗過程電路的功能實現(xiàn)符合預期結(jié)果。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本方案能實現(xiàn)任務書所要求實現(xiàn)的功能。在本次的課程設(shè)計中，按照任務書要求設(shè)計完全部電路后，

25、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，最后只得重新設(shè)計電路。在每個功能模塊進行調(diào)試無誤后，再進行下一功能模塊的設(shè)計，最后將所有的模塊進行合并，從而較好的完成了任務。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[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.</p&

26、gt;<p>　　[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.</p><p>　　[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.</p><p><b>　　附錄 </b></p><p><b>　　（</b></p>