湖南工程学院 数电课程设计——简易洗衣机控制系统

1、 课 程 设 计课程名称课程名称 数字电子技术数字电子技术 课题名称课题名称 简易洗衣机控制器简易洗衣机控制器 专专 业业 自动化自动化 班班 级级 1001 学学 号号 25 姓姓 名名 肖锦朋肖锦朋 指导教师指导教师 郭照南郭照南 2012 年年 12 月月 21 日日湖南工程学院课程设计任务书课程名称课程名称： 数字电子技术数字电子技术 题题 目目: 简易洗衣机控制器简易洗衣机控制器A 课题课题专业班级: 自动化 1001 学号 ： 25学生姓名： 肖锦朋指导老师： 郭照南审 批： 任务书下达日期 2012 年 12 月 10 日星期一设计完成日期 2010 年 12 月 21 日星期五

2、 设计内容与设计要求设计内容与设计要求一设计内容：一设计内容：自选元器件设计并制作一个简易工序控制器，使执行机构按一定的程序工作，具体设计要求如下：1、执行机构的加工程序步骤为六步：第一步 5 秒，第二步 12 秒并重复 2 次，第三步为 24 秒，第四步 8 秒并重复 3 次，第五步 40秒，第六步为 36 秒。2、具备两种工作模式，自动循环模式：第六步结束之后自动回到第一步重新开始；手动模式：第六步结束之后加工结束，所以数码管和指示灯全灭并报警；在外部开关控制下切换以上两种模式。3、用两个数码管显示顺序控制器的各步加工时间（用倒计时方式） ；4、用 6 个 LED 分别表示各道工序的动作状

3、态。5、用 1 个数码管显示器显示加工步数（用加计数方式从 1 到 6） ；6、功能扩展。7、在实验室组装实际电路并调试通过；8、写出设计报告。 二设计要求：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；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。 说明书格式说明书格式1、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

4、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。 进进 度度 安安 排排第一周：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,答辩。 参参 考考 文文 献献电子技术与 EDA 技术课程设计郭照南主编电子技术课程设

5、计指导 彭介华 主编电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 目录目录第第 1 章章 设计总体思路和框图设计总体思路和框图.11.1 设计总体思路及基本原理 .11.2 框图.1第第 2 章章 单元电路设计（各单元电路图）单元电路设计（各单元电路图）.22.1 倒计时显示及置数模块 .222 置数模块.32.3 步数显示模块.32.4 LED 显示动作模块.42.5 手动控制循环停止模块.5第第 3 章章 总电路设计（总电路图）总电路设计（总电路图）.6第第 4 章章 安装、调试步骤安装、调试步骤.7第第 5 章章 故障分析与电路改进故障分析与电路改进.85.1 常见的故障现象.85.2 产生故障

6、的主要原因及解决方法.8（一）倒计时显示管显示不正确.8（二）步骤显示错误.8（三）不能正确置数.9（四）手动模式时不能自动停下来.9第第 6 章章 总结与设计调试体会总结与设计调试体会.9附录附录.10元器件清单： .10参考文献：参考文献：.111第第 1 章章 设计总体思路和框图设计总体思路和框图1.1 设计总体思路及基本原理设计总体思路及基本原理 要实现简易洗衣机控制，首先要实现对每一步的控制。当第 1 步的时候用置数控制模块控制倒计时计数器置数为 5 秒，步骤计数器置数为 1,同时用步骤计数器控制工序显示模块使第一个 LED 亮；当倒计时模块全部减为 0 的时候，借位输出一个低电平，

7、置数模块将其置数为 12 秒，并且给步骤计数器一个脉冲使其加 1，显示为 2，同时用步骤计数器控制工序显示模块使第二个 LED 点亮。在这时有一个 12 秒的循环，怎样实现使步骤显示器显示循环 12 秒为 2 呢？再用一个 160 的计数器，当前面那个计数器为 3 的时候，把后面那个计数器置数为2，这样就使显示 2 的步骤代表了两次 12 秒的循环了。同理通过对第二个计数器的置数可以实现对第 4 步 8 秒的 3 次循环了。同理实现第 6 步步骤计数器为 6 进制（1-6） ，每接受一个脉冲就实现一次加法计数。它就像一个总的开关，控制着置数模块和工序显示模块。而它是由倒计时模块控制，倒计时模块

8、每给步骤计数器送一个脉冲就使其实现一次加法计数。最终达到任务要求。1.2 框图框图 2 位倒计时计数器脉冲步骤计数器 1（1-9）3-8 线译码器逻辑控制实现置数步骤计数器 2（1-6）手动模式2第第 2 章章 单元电路设计（各单元电路图）单元电路设计（各单元电路图）2.1 倒计时显示及置数模块倒计时显示及置数模块倒计时模块是由 2 个十进制计数器（74LS192）级联而成的。它们之间通过借位端 BO 级联。低位的 CLK 由外部给出脉冲信号控制，高位的 CLK 接低位的 BO 端。当低位减数为 0 的时候通过 BO 端向高位借位，同时给高位一个脉冲，使高位数减 1。当高位为 0 的时候通过

9、BO端发出借位信号，将此信号与 2 片计数器的置数端 LOAD 端相连，完成新的置数。显示由四输入数码管完成。74LS192 的外部引脚图如下：倒计时与显示模块的单元电路图如下图所示：显示显示逻辑控制实现置数322 置数模块置数模块为了使倒计时计数器在不同的步数置不同的数，使用的是根据第一个 160 的计数，然后通过逻辑关系实现对 192 置数。逻辑关系如下：A1=(Y1Y2Y8) B1=（Y7Y8） C1=(Y7) D1=0A2=(Y0) B2=（Y1Y2Y8） C2=(Y0Y3Y8) D2=(Y5Y6Y7)置数电路图：4 2.3 步数显示模块步数显示模块步数的显示很重要，此步要置数，因为在

10、整个循环中有步骤循环的，第二步循环 2 次，第四步循环 3 次，用第二计数器用来控制置数模块、工序显示模块。可以用74LS160、74LS161、74LS192 等有加法计数功能的芯片实现。 第一个 160 控制第二个 160 置数，第二个计数器将其设置为 6 进制计数器（16） ，之后每当倒计时计数器的高位产生一个借位时给它一个脉冲使其计数。并用四输入数码管显示。74LS160 的外部引脚图如下：步数显示模块的单元电路图如下图所示：52.4 LED 显示动作模块显示动作模块要求用 led 显示步骤的进行，要实现这样的功能，可以用一个 138 译码器实现，138 的 A B C D 接到第二个

11、计数器也就是显示步骤的那个计数器上。74LS138 的外部引脚图如下：动作显示模块的单元电路图如下图所示：62.5 手动控制循环停止模块手动控制循环停止模块能手动控制到了第 6 步就能自动停下来了，所有的灯全灭掉，并且蜂鸣器报警。要实现这样的功能，就得在第六步结束的时候，立即获得一个高电平，并且能把这个高电平一直保持下来，再把这个高电平接到一个 74ls125 的三态门上的控制端上，而且接到蜂鸣器上，当第6 步结束时，这个高电平使三态门关断，这样使电源关断，灯全灭，并且蜂鸣器报警。那么怎样获得在第六步结束的时候获得一个高电平，可以用一个 160 来实现，第六步的时候开始把 1 置进去，等到第六

12、步结束的时候，来一个上升沿使得输出 A 端得到一个高电平，并且能把这个高电平一直保持下去。电路图如下:7第第 3 章章 总电总电路设计（总电路图）路设计（总电路图） 第第 4 章章 安装、调试步骤安装、调试步骤 原理图画好了，现在就是连线了，连线的关键就是要仔细，认真，线不能连错，还有一8个就是连芯片，连线之前一定要检查芯片、线是不是好的，不然就很难检查出错误来！先得观察 板和实验箱的相关器件是否完善，仪器的好坏直接决定了实习的功败垂成。然后再观察它们的构造，因为比较熟悉其构造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。接下来是检查线有没有坏掉的，不能用的。还要依次检查芯片的好坏。手工检查芯片时一定要把

13、每个管脚检查到位，以免到后来芯片的一个管脚不好用使得全局失败。以上做好之后就可以把各芯片安到面板上。芯片需要合理布局。合理的布局会为以后的接线带来很大的方便。这是最基本的一步。然而这最基本的一步在最开始却没有考虑周全。由于用的芯片太多致使一块板上难以完成，又没有考虑用IC 扩展模块，接的线总是一堆一堆的。调试时也常常出现跳线。后来把IC 扩展模块用上后就好很多，各个模块之间就有机的结合起来了。之后就是接线了。开始时没有考虑那么多，直接就上手。但是常常调试时不成功，检查时往往得拆掉重来。后来我们按照各个模块接好并且当场检查，这样调试时万一有错误排查时就简单很多。 最后就是调试和排查故障。对线接好

14、了的，但不能正常工作的部分需要进行调试处理。对不能正确工作的模块进行检查，检查接触是否良好，有没有短路，有没有少接或多接了线。如果上述步骤没用，则对该模块的上级模块进行检查。直到检查出问题并解决出现的问题为止。当然最终还是通电看看所有功能是否能按照任务书上的显示，如果没错，那么就成功了。第第 5 章章 故障分析与电路改进故障分析与电路改进5.1 常见的故障现象常见的故障现象在本次课程设计中我们遇到了常见的几个故障现象：（1）倒计时 显示管显示不正确；（ 2 步骤显示 错误；（ 3）不能正确置数。 （4）到了第 6 步的时候不能停下来 ，也就是手动停止模式不能实现。95.2 产生故障的主要原因产

15、生故障的主要原因及解决方法及解决方法产生故障的原因很多，情况也很复杂，故障可以是由于一种原因产生的也可能是由于多方面的因素导致线路产生了故障。在这里我就我们小组所遇到的困难分析原因及提出自己的解决方法：（一）倒计时显示管显示不正确原因及解决方法：1、导线接触不好，这个原因在我们这个小组最明显。解决方法：反复检查线路，反复接线。2、芯片损坏。解决方法：换一个芯片。3、接线错误。解决方法：改成正确的接线。（二）步骤显示错误原因及解决方法：1、芯片与板之间接触不良，这个原因也很明显，每当我们用镊子戳一下那个非门芯片时就会发生LED 灯的变化。解决方法：用镊子适当按芯片，使其接触良好。2、74LS13

16、8 的始能端没接好，有一次始能端没接好有一个步骤的灯彻底没亮。解决方法：重新接线。3、步骤显示用的计数器没有正确置数，到3 时候没有置 2，到 5、6、7 的时候没有置 4。（三）不能正确置数 原因及解决方法：1、置数模块线路接触不良。解决方法：一个一个排查导线和插槽。2、被置数的 192 芯片没有收到置数信号。解决方法：重新接线，确保接触良好。3、置数模块线路接错了，没有达到预期的要求，也就是逻辑置数不对。解决方法：按顺序排查置数端的接线组合。仔细检查逻辑连接关系是否正确。4、192 的置数模块的芯片 ，两片的 138 级联的时候没有连对，必须级联成4线-16 线译码器。10（四）手动模式时

17、不能自动停下来一开始是用一个SR 锁存器来实现的，仿真上能实现，但是连了实物时就不能实现了，怎么也不能把第六步结束时的那个高电平锁存下来，蜂鸣器也不报警。解决方案：用一个 74ls160 代替了 SR 锁存器，到第6 步时候，给 160 的 A 输入端置一个高电平去，第 6 步结束的时候，输出就得到了一个高电平，并且能保持住。这样就使三态门断开，所有灯灭掉，蜂鸣器报警器。第第 6 章章 总结与设计调试体会总结与设计调试体会 两周的电子实习很快就结束了，然而在这短短的两周的实习中，自己感受颇多。有欢笑，喜悦，也有痛苦，郁闷。同时在这喜悦，郁闷中，自己收获了不少，对这个学期所学的数字电子技术这门课

18、程的知识得到了巩固，更进一步学习了数电里的知识。知道了怎样去排除故障，怎样去处理问题的能力，面对错误的调试结果，怎样去拿更好的设计方案去解决。 第一周是原理图的设计，也就是自己的设计方案的设计，这个很重要，直接影响着自己的电路能否按要求出结果！在设计中一定要去思考，是否有更好的，更简单的电路去实现这个模块的功能。比如说，在 192 的置数中，可以很多种方法来置数，可以用 74ls153，也可以用一些与非门来实现，比较一下，哪个更容易，哪个自己更容易理解些。在设计中，我遇到的困难就是，手动模式时候，能够自动的停下来，开始是用一个锁存器来实现的，但是做实验的时候不能实现。后来就改方案了，用一个 160 置一个 1 进去，得到一个高电平来实现。 第二周是连实物图，这个让我很郁闷，连了好几次才成功。开始的时候，几个 47 的译码器坏了，数码管不能显示数字。后来又是倒计时数码管不能正确显示，再后来就是手动模式的情况下，不能自动停下来，一直在循环中。连线的过程一定要耐心，仔细，不然很容易出错，电路不能按要求出结果。相信其他的同学，在接线的时候也感到很头