定时控制电路设计(数电课题设计)

1、 课 程 设 计课程名称 数字电子技术 课题名称 定时控制电路设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气 1005班 学 号 201001010528 姓 名 吴有志 指导教师 郭照南 2012年 12 月 29 日 湖南工程学院课程设计任务书 课程名称：数字电子技术 题目：简易洗衣机设计 专业班级：电气工程及其自动化 学生姓名：吴有志 指导老师：郭照南 审 批：郭照南任务书下达日期 2012年 12 月24 日设计完成日期 2013 年 1 月 4 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称： 数字电子技术题 目：简易洗衣机控制器设计A题专业班级： 电气工程1005班 学生姓名： 吴有志 学号

2、：201001010528指导老师： 郭照南审 批： 郭照南任务书下达日期2012年12月24日星期一设计完成日期 2013年1月4日星期五 设计内容与设计要求一设计内容：自选元器件设计并制作一个电子定时器，用以控制洗衣机电机的运转，要求如下：定时到1. 洗衣机电机的工作顺序： 启动>正转20s > 暂行10s> 反转20s >暂行10 s>停止并报警 I_I 定时未到2. 用4个LED模拟洗衣机的动作状态:LED1LED4右移循环点亮表示正转，LED1LED4左移循环点亮表示反转，LED1LED4同时闪烁点亮表示暂停，全灭为停止。3. 用数码管显示洗涤时间，按倒

3、计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机，并发出音响信号报警。4. 洗涤时间在0-60分钟内可由用户任意设定，并设置启动键，在预置定时时间后，按启动键开始机器运转。5 .设置停止键，在洗涤过程中随时按该键可终止动作，并使显示器清0。 二、设计要求：1 设计思路清晰，给出整体设计框图；2 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路工作原理，元器件清单；完成电路仿真。3 完成总电路设计，设计图纸完备；4 安装调试电路；5 写出设计报告；主要设计条件1. 提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；2. 提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。3. 提供电子综合实验装置。 说明书格式1、

4、 课程设计封面；2、 课程设计任务书；3、 说明书目录；4、 设计总体思路，基本原理和框图；5、 单元电路设计（各单元电路图）；6、 总电路设计（总电路图）；7、 安装、调试步骤；8、 故障分析与电路改进；9、 总结与设计调试体会；10、 附录（元器件清单）；11、 参考文献；12、 课程设计成绩评分表。 进 度 安 排 第一周：星期一 上午 安排任务。星期一星期二：查资料、设计星期三星期四：单元电路设计和仿真，电路修改四楼现代设计室星期四下午：领取元器件和设备四楼电子综合实验室 第二周：第一周星期五下午第二周星期四：安装调试电路；四楼电子综合实验室 星期四星期五：检查硬件电路、写总结报告,答

5、辩。参 考 文 献：电子技术与EDA技术课程设计郭照南主编电子技术课程设计指导 彭介华 主编电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 目录一总体方案- 81.1电路主要模块-91.2设计思路-91.3设计框图-91.4电路整体接线图-91.5实现的功能-11二单元电路设计内容-112.1秒信号发生模块-122.2减计数模块-132.3指示灯转移模块-142.4指数模块-142.5报警模块-172.6译码显示电路-17三.电路安装与调-17四 仿真调试与分析-五总结-21六参考文献-22七附录-22一总体方案1 电路主要模块本电路包括秒信号发生模块、减计数模块、置数模块、指示灯转移模块、报警模块以及

6、译码显示部分六个大模块组成。1.2 设计思路 用信号发生器产生1秒的脉冲信号作为计数器的时钟信号输入端，秒脉冲送入计数器，由开关设置让两片74LS192置数，同时让分钟显示电路显示所置的数字。然后按下启动开关，让秒脉冲进入。六十秒倒计时递减，在开始20秒中通过74LS194实现灯右移来模拟电机正转，接着10秒让灯闪烁来模拟电机暂停状态，然后20秒灯左移模拟电机反转，最后10秒灯闪烁模拟暂停状态，于是一周期一分钟的状态都实现了。当所设置的时间到了终点时，显示时间的四块数码管都显示为零，通过逻辑组合电路让显示电路清零，同时用该信号去让报警灯亮来模拟报警。设置停止键，在洗涤过程中随时按该键可终止动作

7、，并使显示器清0。 1.3 设计框图1.4 电路整体接线图（仿真图）如图一 图（一）1.5 实现的功能用信号发生器产生1秒的脉冲信号作为计数器的时钟信号输入端，秒脉冲送入计数器，由开关置数，同时让分钟显示电路显示所置的数字。然后按下启动开关，让秒脉冲进入。六十秒倒计时递减，在开始20秒中通过74LS194实现灯右移来模拟电机正转，接着10秒让灯闪烁来模拟电机暂停状态，然后20秒灯左移模拟电机反转，最后10秒灯闪烁模拟暂停状态，于是一周期一分钟的状态都实现了。当所设置的时间到了终点时，显示时间的四块数码管都显示为零，通过逻辑组合电路让显示电路清零，同时用该信号去让报警灯亮来模拟报警。在洗涤过程中

8、随时按下停止键可终止动作，并使显示器清0。二 单元电路设计内容2.1 秒信号发生模块用信号发生器产生1秒的脉冲信号作为计数器的时钟信号输入端的输入信号。如（图二） 图（二）仿真出来的输出信号，精确度到达1.0027s。见下图：2.2 减计数模块应用四片74LS192级联构成组成一个60进制计数器和一个0-60可变分钟计数器。A:分秒计时器如下图：六十进制分计数器和六十秒计数器的原理是相同的，不同的是它们的输入脉冲和进制不同而已。在此，用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，要求需要减计数，所以把它的UP端接到高电平上去,DOWN端接到秒脉冲上。十分秒位上的输入端B、C端接到高电平上，即从

9、输入端置入0110（十进制的6），秒十位的LD端和借位端BO联在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN联在一起。当秒脉冲从秒位的DOWN端输入的时候秒计数的74192开始从9减到0；这时，它的借位端BO 会发出一个低电平到秒十位的输入端DOWN，秒十位的计数从6变到5，一直到变为0；当高低位全为零的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，DOWN为零时，置数端LD等于零，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。 2.3 指示灯转移模块 用60进制计数器的秒十位给出的信号结合组合逻辑电路去控制74LS194，从而实现灯右移来模拟电机正转，接着10秒让灯闪烁

10、来模拟电机暂停状态，然后20秒灯左移模拟电机反转，最后10秒灯闪烁模拟暂停状态。如下图所示：A右移:B左移：C暂停： 2.4置数模块查阅了一些书籍，也参考了网上的相关资料，都没有找到分计数器的预置数功能的实现。经过几番思考之后，我试着在分计数部分的十位输入端、秒个位的脉冲输入端和四片74192的清零端都设置了开关。方法虽然拙劣了点，但仿真的结果是预置数、清零、启动可控功能都可实现了。优化过程中的仿真片段，如下图所示。上图所示置数为50分钟。2.5 报警模块先置数，然后按下电路启动按钮后，电路在1秒的脉冲信号输入的情况下，由计数器构成的减法电路开始工作，同时由译码器构成的译码电路以数字的形式，显

11、示定时的时间，当设置的时间到达时，显示时间的四块数码管都显示为零，通过逻辑组合电路让显示电路清零，同时用该信号去让报警灯亮来模拟报警。在洗涤过程中随时按下停止键可终止动作，并使显示器清0，同时模拟报警灯闪烁。如下图所示： 2.6 译码显示电路 此部分用的是7448和显示管，将计时部分的4块74LS192芯片的输出端接7448的输入，7448的输出端接显示管的7个管脚连接点即可。如图下图所：三电路安装与调试仿真完成后便开始接线，我首先是检查元器件的好坏，这其中包括检测74LS192，74LS04，74LS08，74LS74的芯片引脚及功能的好坏，以及所用来连接的导线是否正常，然后开始分模块连接。

12、接完加计数模块部分进行试验没有问题，实物如图下所示：接完减计数部分后，接着又开始置数和模拟洗涤运行状态电路的连线，试验时出现问题了，减计数能按照减计数的运行规律进行减计数，但是不能置数和正确显示模拟洗涤运行状态。后来通过我仔细检查后终于解决了实际问题。原来是芯片74LS194有问题，还有一根导线坏了。模拟洗涤运行状态如下图所示： 置数50分钟如下图所示：显示电路清零报警电路： 四 仿真调试与分析在仿真的过程中，出现的结果基本符合要求。计数器计时无误，“正转”、“反转”、“暂停”的指示灯动作也正确，定时结束时，能自动清零，同时指示灯亮，表示提醒时间到。值得高兴的是，独立思考之后，能完成预置功能，

13、脉冲发生器的周期达1.0027s，和理想的1s脉冲相当接近！不足的地方就是，设计要求当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号提醒用户注意。我没有设计好报警器的电路，只是加了一个指示灯来代替响鸣信号。五 总结 经过近两个星期的数电课程设计，今天终于告一段落，总的来说任务算是圆满完成。万事开头难，这句话说的不错。我们这组做的是简易洗衣机控制器设计，刚接到任务时是一团雾水，除了知道几块芯片的功能，其它的还没一点头绪，心里总感觉这是个麻烦事。但再麻烦的事也得做，我只能静下心来思考。回到寝室后我便开始做。我是一个模块一个模块的做，这样脑海中就不会是一锅粥。等有了大概思路便在纸上画出草图，

14、作出连线图。所有模块都画出来后就开始仿真。仿真时问题出现不少，于是不断改进与调试。整个仿真过程花了我两天时间，睡觉都在想着这些图，因为有时问题没解决就一直放不下。当仿真全部出来后，心中有一种喜悦感，但只是淡淡的，后面接线才是最棘手的。早上8点多到的实验室，中午吃了饭就过去了，在实验室待了一天，出来时头是晕的，脑子里全是线。值得高兴的是线接出来了，唯一一点不足的是我接完了线后，调试也达到了理想的课题设计所需要达到的功能，我的课题是在元旦期间做成功的，由于老师们放假，所以没及时对我的课题实物接线进行检查，是在接好后三天才进行检查的，结果运行有点遗憾，不知是我不在时其它同学可能接电源或者干别的什么动

15、了下我的电路，还是当时接时接触不良，没能正常运行很遗憾。在整个课程设计中，我们也遇到了许多的难题。过程是艰辛的，但结果是令人兴奋的，看着自己设计的定时控制电路每一秒钟运行进行一次计数的运行心里满是高兴，成就感油然而生心里乐滋滋的，二个星期的努力并没有付诸东流。这次设计使我们加深了对数字电子技术的了解，锻炼了我们解决问题的能力，提高了团队合作能力，确实收获不少。但以后的学习道路还很长，遇到的问题也会大得多，我们应该以坚定的信念去完成每一次任务，只有拥有顽强的意志才能达成目标。经过此次课程设计，我学到了很多东西，在平常上课和实验学习的基础上，提高了我的设计思路，拓展了我的知识面，同我查阅了很多专业

16、资料,丰富了自己在数字电子方面的理论知识的学习,提高了自己的设计水平这次的课题设计更接近了现实的电路设计。能够完成此次的课程设计，首先得感谢老师在这个学期对我们数字电子技术教学所付出的汗水和在课程设计的过程中指导老师对我们的精心指导。其次很多同学在我不懂的地方中，我们互相讨论互相学习更加活跃了我们的思维。 我坚信通过自己的努力，将来我自己一定可以一个合格的工程师。为祖国的现代化建设事业做出自己的应有的贡献。最后，总结一下我的收获吧。多亏了这个数电实验设计周，我对仿真软件EWB、MULITISIM、MAX-PLUS的熟练程度都大大地提高了。同时，进一步的巩固了数电计时器、振荡器等等相关知识点。当

17、然，在查找资料时，拓宽了本专业领域的知识面，学到很多新的东西。六 参考文献电子技术与EDA技术课程设计郭照南主编电子技术课程设计指导 彭介华 主编电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 七 附录 6.1元器件清单1. 秒信号产生器（1块） 2. 74LS194（1块）3.74LS48（4块） 4. 74LS04（2块）5.7引脚显示管（4块） 6. 74LS32（4块）7.74LS08（2块） 8. 74LS00（2块）9.指示灯（黄灯4个） 10. 74LS86（1块）11.74LS02（3块） 12. 74LS194（4块） 6.2芯片管脚图及菜单 74LS19274ls192菜单：74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。(bcd,二进制)。 CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。  LD为预置输入控制端，异步预置。 CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。    CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，    BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。74LS4874LS08下图为真真表：74LS32 74ls32真值表A     B