具有数字显示的洗衣机时控电路.docx
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具有数字显示的洗衣机时控电路
燕山大学
EDA课程设计报告书
题目：
具有数字显示的洗衣机时控电路
姓名：
班级：
08级科学1班
学号：
时间：
成绩：
一、设计题目及要求
（一）设计题目：
具有数字显示的洗衣机时控电路
（二）设计要求：
1、洗衣机工作时间可在1～15分钟任意设定（正分钟数）；
2、规定电动机运行规律为正转20s.停10s.反转20s.停10s.再正转20s，以后反复运行；
3、要求能显示洗衣机剩余工作时间，每当电机运行1分钟，显示计数器自动减1，直到显示器为“0”时，电机停止运转；
4、电机正转和反转要有指示灯指示。
二、设计过程及内容
（一）设计方案：
（1）首先设计一个732进制的分频器,用3个74160构成,将732HZ的时钟脉冲分频为1HZ，来实现1秒的频率作时钟信号。
（2）设计一个可产生六十进制进位信号模块，用2个74160构成,每六十个时钟信号产生一个进位信号。
，实现1分钟的频率作时钟信号。
（3）设计一个控制灯的模块，在六十秒周期中前二十秒灯L1亮（表示正转），再十秒灯L3亮（表示停），再有二十秒灯L2亮（表示反转）再十秒灯L3亮（表示停）。
（4）设计一个模块,完成“洗衣机工作时间可在1～15分钟任意设定（正分钟数）；能显示洗衣机剩余工作时间，每当电机运行1分钟，显示计数器自动减1，直到显示器为“0”时，电机停止运转”的任务。
用减法计数器74191使分钟数自动减1，另外要用到扫描显示电路，将分钟的个位和十位上的数据分别用两个数码管进行显示，用以显示倒计时，显示机器的剩余工作时间。
（5）设计一个扫描电路，完成时间在数码管上显示的任务。
数码管显示电路用2个双四选一数字选择器74153和BCD—七段7449显示器构成。
74191和数码管显示电路之间需加一个将四位二进制数转换八位二进制数以实现十位和个位显示的模块。
（二）设计模块
（1）732进制计数器
将3个74160用整体置数法制成732进制的分频器，将732HZ的时钟脉冲分频为1HZ，来实现1秒的频率作时钟信号,具体连接如图：
仿真波形如图：
（2）六十进制模块
将2个74160用整体制数法构成六十进制计数器,每六十个时钟信号产生一个进位信号。
同时设置一个工作端控制工作进行。
具体连接如下图：
仿真波形如图：
（3）灯控模块
在上一模块，已经将732HZ的输入信号转换成1HZ的输入信号，本模块也是使用1HZ的输入信号。
在这里我们使用2个74160和1个74138译码器。
因为是在60秒中灯各自显示，所以只看000、001、010、011、100、101这几个数即可，首先前20秒正转，即000和001，观察特点，用一个与门即可实现，此时绿灯亮，反转和停的道理是一样的，在011和100时输出黄灯信号，在010和101这两个状态时显示红灯，这样就只会有6个脉冲信号的输出。
同时对74160和74138分别加入一个输入端来控制其何时工作何时停止。
具体连接如下图：
仿真波形如图：
（4）数据模块
本模块实现自动设定工作时间，显示工作时间以及工作时间递减的功能。
首先使用两个8-3优先编码器制成一个16-4优先编码器来完成从十进制数到二进制数的转换。
然后将四个输出端与一个减法计数器74191的输入端相连接，并在74191的置数端处伸出一个输入端，利用低电平将选中的分钟数先置入减法计数器中，置入后再输入高电平同时给CLOCK端输入时间脉冲，开始进行倒计时。
同时使用一个四输出与门与74191的四个输出端相连，当计时结束后该端输出“0”来结束其他器件的工作。
最后将74191的四个输出通过逻辑电路分别显示十位与个位，其真值表如下：
D
C
B
A
D2
C2
B2
A2
D1
C1
B1
A1
0
0
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1
0
1
该模板的电路图如下：
仿真图为：
（5）扫描模块：
使用了2个74153双4选1译码器，一个7449显示器以及一个74160加法计数器，来实现工作时间十位和个位的同步显示。
将74160制成一个二进制计数器来实现十位与个位的片选，并在QA端甩出一个输出端与电路板相接。
电路工作时加入一个高频脉冲使译码器不断在C0和C1之间变换，从而达到个位与十位共显。
模块电路图连接如下：
仿真图为：
（6）总控制模块
将各个部分连接起来，，用732HZ作为总的输入信号，灯和显示器作为输出，并将数据模块中的“结束端口”与其他模块中的“工作端口”相连接，完成了洗衣机的电路。
电路图如下：
总的仿真波形：
三、设计结论
经过实验板的验证，该电路设计达到了预期的目标，实现了题目所要求的各项功能，本次EDA成功!
四.设计感想
在设计过程中，出现了许多问题。
开始是对整体思路的把握，首先是需要考虑怎样把题意转化为我们学过的逻辑表示，需要联系好多的知识，觉得很复杂。
但后来分模块一个功能一个功能的去设计，感觉也不是太难，就是个别的需要仔细翻阅课本，例如在连接四位二进制数到八位二进制数转换以实现十位个位显示的电路时，起初不知道用什么去实现，后来在重复看书的过程中，发现了可以用卡诺图去实现。
还有在连接显示器那部分电路的时候，本来是只显示十位和个位上的数字，就需要2个显示器，可是硬件上只有一个显示器连接口，刚刚连接好的电路就需要修改，又会关联到许多东西。
在整体检查时，发现有部分电路其实可以简化，于是又对电路做了些相应的修整。
其次在电路仿真的过程中也会出现一些这样那样的问题，有的总会对出现的仿真图都需要自己耐心去思考判断，或者通过问同学和请教老师使问题得以解决。
有时一个功能可以用多个不同的电路去实现，需要考虑哪个比较合适，哪个比较准确，哪个更符合设计的要求，这就需要不断地改进电路使其优化。
这次EDA课程设计中，我又学到了许多知识。
明白了并不是课本上学会了就行了，还要实际动手操作一下，理论与实践相结合。
这次课程设计也更加巩固了数电的一些知识，同时也了解了硬件的使用。
在今后的学习中可以用这些硬件检验自己的设计。
激发了对数电的兴趣。
感谢学校给我们这次实际动脑动手的机会，使我们熟悉EDA的一些基础知识、理念，培养了我们的独立思考、动手能力和创新意识。
同时为以后的学习和实践都会起到很大的帮助。
最后感谢学校以及学院为我们提供的这次锻炼机会!
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