數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)之洗衣機(jī)控制器

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程名稱_電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 </p><p>　　題目名稱 洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生學(xué)院 自動(dòng)化學(xué)院 </p><p><b>　　專業(yè)班級(jí) </b></p&g

2、t;<p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2013年 6 月7 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><

3、;p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)洗衣機(jī)控制器。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　　洗衣機(jī)的整個(gè)工作過程包括洗滌、漂水和脫水三個(gè)工作過程。設(shè)計(jì)要求包括：</p><p>　　1．設(shè)置一個(gè)開關(guān)，當(dāng)打開開關(guān)后，用數(shù)碼管顯示預(yù)置時(shí)間（假設(shè)整個(gè)過程時(shí)長(zhǎng)

4、為9min），精確到秒，并按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行顯示，并用一個(gè)指示燈亮表示等待啟動(dòng)； </p><p>　　2．按下洗衣機(jī)啟動(dòng)鍵后，先進(jìn)行注水；當(dāng)水的注入量達(dá)到要求時(shí)（可以用一個(gè)開關(guān)模擬），進(jìn)入工作狀態(tài)，按照洗滌、漂水和脫水的順序進(jìn)行工作，分別用3個(gè)指示燈顯示處于某個(gè)工作過程；</p><p>　　3．在洗滌過程中，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)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(gè)指示燈（LED）分別來表示電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)；當(dāng)洗滌時(shí)間到時(shí)（設(shè)洗滌過程時(shí)長(zhǎng)為4min），電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)入漂水過程；</p><p>　　4. 在漂水過程中，先注水，當(dāng)水的注入量達(dá)到要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行規(guī)律同洗滌過程，</p><p>　　要求亦同洗滌過程；當(dāng)漂水時(shí)間到時(shí)（設(shè)漂水過

6、程時(shí)長(zhǎng)為3min），進(jìn)入脫水過程。</p><p>　　5. 在脫水過程中，電機(jī)正轉(zhuǎn)直至整個(gè)時(shí)間結(jié)束，同時(shí)發(fā)出信號(hào)提醒用戶注意（用1個(gè)指示燈閃爍進(jìn)行模擬）。</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作</p><p>　　1. 設(shè)計(jì)電路，利用DE2板對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真、下載驗(yàn)證； 2. 總結(jié)電路設(shè)計(jì)結(jié)果，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p>

7、<p>　　四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排</p><p>　　五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 歐陽(yáng)星明.數(shù)字邏輯.4版[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社,2009.</p><p>　　[2] 王毓銀. 數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)[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(jì).4版[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社, 2004</p><p>　　發(fā)出任務(wù)書日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名：</p><p>　　計(jì)劃完成日期： 年 月 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：</p><p><b>　　主管院長(zhǎng)簽章：</b></p><p&g

9、t;<b>　　摘要</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)采用74192計(jì)數(shù)器、7447顯示譯碼器和顯示管來實(shí)現(xiàn)洗衣過程的倒計(jì)時(shí)，采用74193計(jì)數(shù)器、74154譯碼器來實(shí)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(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)20秒，用另外一盞燈亮20秒模擬電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)20秒，兩盞燈都滅表示電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)洗衣結(jié)束后指示燈閃爍。</p><p><

10、;b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　74192計(jì)數(shù)器，7447顯示譯碼器，74193計(jì)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(jì)內(nèi)容及要求6<

11、/p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方案6</p><p>　　3 各模塊電路設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果11</p><p><b>　　5 總結(jié)12</b&g

12、t;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　附錄13</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　　洗衣機(jī)的整個(gè)工作過程包括洗滌、漂水和脫水三個(gè)工作過程。設(shè)計(jì)要求包括：</p><p>　　1．設(shè)置一個(gè)開關(guān)，

13、當(dāng)打開開關(guān)后，用數(shù)碼管顯示預(yù)置時(shí)間（假設(shè)整個(gè)過程時(shí)長(zhǎng)為9min），精確到秒，并按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行顯示，并用一個(gè)指示燈亮表示等待啟動(dòng)； </p><p>　　2．按下洗衣機(jī)啟動(dòng)鍵后，先進(jìn)行注水；當(dāng)水的注入量達(dá)到要求時(shí)（可以用一個(gè)開關(guān)模擬），進(jìn)入工作狀態(tài)，按照洗滌、漂水和脫水的順序進(jìn)行工作，分別用3個(gè)指示燈顯示處于某個(gè)工作過程；</p><p>　　3．在洗滌過程中，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)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(gè)指示燈（LED）分別來表示電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)；當(dāng)洗滌時(shí)間到時(shí)（設(shè)洗滌過程時(shí)長(zhǎng)為4min），電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)入漂水過程；</p><p>　　4. 在漂水過程中，先注水，當(dāng)水的注入量達(dá)到要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行規(guī)律同洗滌過程，</p><p&

15、gt;　　要求亦同洗滌過程；當(dāng)漂水時(shí)間到時(shí)（設(shè)漂水過程時(shí)長(zhǎng)為3min），進(jìn)入脫水過程。</p><p>　　5. 在脫水過程中，電機(jī)正轉(zhuǎn)直至整個(gè)時(shí)間結(jié)束，同時(shí)發(fā)出信號(hào)提醒用戶注意（用1個(gè)指示燈閃爍進(jìn)行模擬）。</p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)顯示模塊，由三個(gè)74192計(jì)數(shù)器芯

16、片執(zhí)行倒計(jì)時(shí)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(gè)74193計(jì)數(shù)器芯片接入10秒脈沖，每60秒一個(gè)循環(huán)，并產(chǎn)生一個(gè)60秒的脈沖控制后面的另外一個(gè)74193芯片，由此實(shí)現(xiàn)由正轉(zhuǎn)燈和反轉(zhuǎn)燈的亮滅模擬洗衣過程電動(dòng)機(jī)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(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　3.1

17、顯示單元</b></p><p>　　顯示單元主要由三個(gè)74192計(jì)數(shù)器芯片、三個(gè)7447譯碼器芯片和三個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成（如圖2所示）。</p><p>　　第一個(gè)計(jì)數(shù)器（圖2右起第一個(gè)）是一個(gè)十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，計(jì)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(gè)十秒的借位負(fù)脈沖。第二個(gè)計(jì)數(shù)器（圖2右

18、起第二個(gè)）接第一個(gè)計(jì)數(shù)器傳來的十秒脈沖進(jìn)行累減，初始狀態(tài)為0000，當(dāng)輸出為0110時(shí)置數(shù)為0000，并輸出一個(gè)60秒的借位脈沖。第三個(gè)計(jì)數(shù)器（圖2右起第三個(gè)）接第二個(gè)計(jì)數(shù)器傳來的60秒脈沖進(jìn)行累計(jì)，初始狀態(tài)為1001,。當(dāng)三個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出同時(shí)為0000時(shí)，將三個(gè)計(jì)數(shù)器永久清零。</p><p>　　三個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出端分別接7447譯碼器，譯碼器譯碼后接到三個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行顯示，即可實(shí)現(xiàn)九分鐘的倒計(jì)時(shí)。</p&

19、gt;<p><b>　　3.2 控制單元</b></p><p>　　將1秒的時(shí)鐘脈沖接入74192計(jì)數(shù)器，產(chǎn)生一個(gè)10秒的進(jìn)位脈沖，將此脈沖接入另外一個(gè)74192計(jì)數(shù)器，讓計(jì)數(shù)器每十秒累加一次，在計(jì)數(shù)器后再接一個(gè)74154的4-16線譯碼器。計(jì)數(shù)器的起始狀態(tài)為0000，當(dāng)計(jì)數(shù)器累加至0110時(shí)進(jìn)行清零。在74154譯碼器后連接兩個(gè)與非門，分別連接譯碼器的Y0、Y1和Y2、Y

20、3口，即可實(shí)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(gè)74154芯片連接到圖2左起第一個(gè)計(jì)數(shù)器。將一個(gè)四輸入與非門接到74154芯片的Y8、Y7、Y6、Y5口上，即可實(shí)現(xiàn)指示洗滌過程的燈亮。同理，分別用一個(gè)三輸入的與非門和一個(gè)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(shí)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(jī)上電后未啟動(dòng)前，三個(gè)計(jì)數(shù)器從左到右的初始狀態(tài)分別為1001,0101,0000。所以在這個(gè)狀態(tài)下給指示燈輸出一個(gè)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(dòng)鍵后才亮。接線方法如圖5所示。</p><p>　　當(dāng)洗衣過程結(jié)束時(shí)，給74192計(jì)數(shù)器芯片一個(gè)累加信號(hào)，并在0010的時(shí)候置零。即74192計(jì)數(shù)器芯片有兩個(gè)輸出狀態(tài)：0000，0001

22、。通過控制在0000時(shí)給結(jié)束指示燈低電平，在0001時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　啟動(dòng)過程：上電后，按下啟動(dòng)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(jì)時(shí)，正轉(zhuǎn)燈

23、先亮（模擬電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）20秒，滅10秒，接著反轉(zhuǎn)燈亮（模擬電動(dòng)機(jī)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(jì)時(shí)。</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(jì)時(shí)，正轉(zhuǎn)燈先亮（模擬電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）20秒，滅10秒，接著反轉(zhuǎn)燈亮（模擬電動(dòng)機(jī)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(jì)時(shí)。</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(jì)時(shí)，正轉(zhuǎn)燈亮（模擬電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）至?xí)r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(gè)實(shí)驗(yàn)過程電路的功能實(shí)現(xiàn)符合預(yù)期結(jié)果。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本方案能實(shí)現(xiàn)任務(wù)書所要求實(shí)現(xiàn)的功能。在本次的課程設(shè)計(jì)中，按照任務(wù)書要求設(shè)計(jì)完全部電路后，

25、用DE2板進(jìn)行調(diào)試時(shí)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(jì)電路。在每個(gè)功能模塊進(jìn)行調(diào)試無(wú)誤后，再進(jìn)行下一功能模塊的設(shè)計(jì)，最后將所有的模塊進(jìn)行合并，從而較好的完成了任務(wù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 歐陽(yáng)星明.數(shù)字邏輯.4版[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社,2009.</p&

26、gt;<p>　　[2] 王毓銀. 數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)[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(jì).4版[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社, 2004.</p><p><b>　　附錄 </b></p><p><b>　?。?lt;/b></p>