洗衣机数字电路控制设计docWord格式.docx
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.9
5.1秒脉冲发生器9
5.2分秒计数器
9
5.2.1正转
10
5.2.2暂停.
11
5.2.3反转
12
5.2.4定时时间到.13
6仿真结果分析
14
7体会
15
8元器件清单
.16
9参考文献16
1、设计任务与要求
设计一个电子定时器,控制洗衣机按如图1洗涤模式进行工作
启动—>
正转20s—>
暂行10s—>
反转20s—>
暂行10s—>
停止并报警
^^
|________________________________|定时到
定时未到
图1洗涤模式
(1)当按下启动,洗衣机开始转动,同时对分钟进行置数,并进行正转、暂停、反转。
(2)用两位数码管显示洗涤的预置时间(以分钟为单位),按倒计时方式对洗涤过程作计时显示,直到时间变为00,洗衣机停止转动。
(3)两只LED灯表示“正转”、“反转”和“暂停”,L1L2=11为正转,01为暂行,10为反转,00为停止。
2、基本原理
经过任务书要求我们可以分析出,首先秒脉冲是必需的,然后要实现60秒钟的循环,和分钟计数,那么可以选用192这一十进制加/减计数器,要实现LED等显示状态的变化,我们可以选用151数据选择器来实现LED灯在特定时间显示不同的高低电平,而且要停止并报警,这需要设计一个报警器控制电路电路。
机器启动后利用秒脉冲发生器发出秒脉冲,利用两片192实现60秒钟的倒数循环,再利用秒钟的两个192,带动另外两片192进行倒计数,来实现预置分钟数的递减。
与此同时60秒计时器十位数字大小通过一片151进行数据选择输出,控制洗衣机电机灯的亮灭,使得洗衣机两个LED灯在一个60秒循环中前20秒亮11,再亮01秒10,再亮20秒10,再回到01。
这样一来表示在一个六十秒钟内洗衣机正转——暂停——反转——暂停,通过不同的门电路来最终实现两LED在洗涤时间结束时显示00,并停止转动且鸣响警报。
3、设方案框图如图2所示
启动按钮
洗涤时间显示
60秒递减循环计数器
30分钟减数计数器
分钟定时置数控制
LED灯和蜂鸣器
输出信号控制器
LED灯显示及警报控制电路
图2设计方案图
4、单元电路的设计和元件的选择
4.1秒脉冲发生器
由555定时器构成的多谐振荡器的电路图如图4所示,由于555定时器内部的比较器灵敏度高,输出驱动电流大,功能灵活,而且采用差分电路形式,它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。
所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定,易受干扰,因此采用此方案
555管脚图(如图5)
图5
555定时器的引脚图
4.260秒递减循环计数器和分钟定时计数器组合电路如图七所示
图7
分钟和秒钟计数器组合电路
其中,74LS192的引脚图如图8所示
图8
74LS192的引脚图
74LS192功能表
如表一所示
一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是一样的,我们都是用两片74LS192来实现减法计数,只是两个要求的置数、脉冲以及借位信号输入输出有所不同,因为只要做减计数,所以我们把它的UP端接到高电平上去,DOWN端接到秒脉冲上;
十秒位上的输入端B、C端接到高电平上,即从输入端置入0110(十进制的6),同时把个秒位的BO接到十秒位的DOWN,再将两个置数端LOAD连起来并接到BO上,同时将清零端CLR全部接地。
当秒脉冲从秒位的DOWN端输入的时候秒计数的192开始从9减到0;
这时,它的借位端BO会发出一个低电平到十秒位的输入端DOWN,十秒位的计数从6变到5,一直到变为0;
当个十位全为零的时候,秒十位的BO发出一个低电平信号,该信号同时给个十位置数端LD,秒十位完成并行置数,下一个DOWN脉冲来到时,计数器进入下一个循环减计数工作中。
分钟只要对预置数进行递减就可以了,只需要需要把秒十位的借位端BO端接到分计数的DOWN端作为分计数的输入信号来实现秒从分计数上的借位。
而对于十位不需要循环,则不要将十分位BO与两个LOAD连接,当然,这些计数器工作,其中的清零端CR要处于低电平,置数端不置数时要处于高电平,因此我们可以将分钟两个LD连起来接到一起,平时保持高电平,当人为给予一个低电平脉冲是进行置数,。
这时一个独立工作的最高可以显示99分59秒的计时器。
把四个192的QA/QB/QC/QD都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。
如果要实现任意置数只需将,分钟各个输入端分别接到可控高低电平开关上,来实现0—9的二进制码置数。
4.3输出信号控制器
图9时间译码及控制门
在此电路中,通过检测60进制计数器中十位端的信号输出给两片151用以控制输出信号。
输出信号为1时代表灯亮,为0时代表灯灭。
只要按照要求在D0~D5端给出不同的信号,则可以实现要求中的功能。
最后,根据分钟定时计数器输出为0000,0000时,进行脉冲选通,从而实现运行停止,蜂鸣器警报的效果。
其中用到的与门(74LS08)、或门(74LS32)、非门(74LS04)管脚图
4.4总电路图
图11总电路图
5、仿真结果
5.1秒脉冲发生器
图11
秒脉冲发生器仿真
5.2分秒计数器
图12
分秒计数器仿真
5.2.1正转
图13洗衣机正转时仿真
5.2.2暂停
图14
洗衣机暂停时仿图
图15洗衣机反转时仿真
5.2.4定时时到
图16定时时间到仿真
6、仿真结果分析
仿真基本结果与预一致,能够实现60秒钟循环倒计时,和风中的递减倒计时,洗衣机洗涤模式基本实现,LED指示灯在秒钟显示40~59时,显示11,表示洗衣机正转,在30~39时,显示01时,表示洗衣机暂停,在10~29时,显示01,表示洗衣机在正转,在0~9时再次显示01,表示暂停,每次秒钟全变为0,分钟减一,直到最终所有时间变为0,两个LED显示为00,警报灯亮起。
但是存在一个问题,就是秒钟十位如果置数为5,那么会从49开始循环,需要置为69。
原因是一开始个位便借了一位,使显示为59的循环。
7、心得体会
在课程设计前的两个星期我们参加了有趣但又很累的电子实习,在那个实习中我一路过来还算比较顺利,所以我也一直在心中期待自己到了做课程设计时还能得心应手,但是大家却说着课程设计比较难,心中又带着一丝害怕。
但是当我们第一次找到康老师去进行分组和领取课题时,和亲切的康老师聊了以后,我感觉不怕了,而感觉必将是一个有趣的过程。
有同学主动要求我和他一组希望我能帮帮忙,这让我感到了一定了压力,但我也在此便开始一定有认真做好才能得到一此最好的锻炼。
完成了实习,我第一次亲自利用所学的数电知识进行了仿真和设计。
在最初设计方针时,我一开始是完全没有头绪的。
但是我通过仔细分析整个电路需要实现的要求,我想到了要实现两个倒计时,难么就必须用到减法计数器,所以我选择了使用74LS192加减计数器,在使用EWB方针时,我并没有急于接线,而是仔细分析了192的各个管脚的作用,搞清楚那些管脚是在什么电平下工作,然后才开始,我先选择实现60进制计数器再进行下一步分钟计数,因为我感到这个是整个程序的关键,只有这样我才能边实验,边总结经验。
但是,在接好仿真电路后,始终出现一个49的循环,我感觉到这可能是线路一开始秒个位向上一位借了一位。
那么为什么会出现这样状况呢?
再请教同学后,我自己也观察到,在仿真中BO端一开并不是一直处于1而是有一个很难发现的上升沿,所以在仿真中必须置数为0110,但这个在实际中并不会发生,所以实际要接0101
一开始设计输出控制电路时,因为我受到以前一些资料的影响,我想到了使用移位寄存器194来实现灯的变化。
但是我觉得太为复杂,后来终于想到只要用数据选择器,于是我选择了151芯片,当然153同样可以实现,我使用了两个151来分别控制两个灯,但后来老师告诉我一个也可以,我想了很久,终于在分析真值表时总结出只要一个也可以的办法,只需要用到一个相反器,和与或门电路,但是实际接线时,我觉得芯片数基本不变,我还是选择用两个151接的。
实验过程中,我走了很多的弯路,又遇到很多坎坷,但是最终还是在第一个完成了仿真和实际接线任务,这个了我很大的鼓舞。
我希望自己可以做的更好,所以我在周末便开始研究接线,构思着自己接线方案,但是由于受线太少限制,一直等到周一才开始正式全面开始,就在我自信满满时,就出现了一个又一个问题,我已开始选择了四块芯片一起接好再试,结果查不出问题一拆再拆,第一天,大部分人在玩时,我和几个同学在实验室从早忙到晚,结果他们的成功了,但我一个都没实现,我很烦躁,全部拔了然后心有不甘的去睡了。
但第二天,我查出了板的问题,后来我选择了用指示灯和高低电平,一个个测试芯片,然后一部分一部分完成开始排查。
一部分一部分实现了再继续,而且尽量选择用相同颜色的。
最终,在上午完成了。
当我听到最终停止的蜂鸣时,我感到无比欣喜,我不仅为我比别人先成功而高兴,
元件型号
数量
74LS192
4
74LS151
74LS00
74LS02
74LS04
74LS08
9参考文献
《电子技术课程设计》
历雅萍、易映萍编
《电子技术课程设计指导》
彭介华
编
高等教育出版社
《电子线路设计、实验、测试》谢自美编
华中理工出版社
《数字电子技术基础》
康华光
主编
《电子技术基础课程设计》孙梅生等编著
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