数电洗衣机课程设计

1、目录一 设 计 总 体 思 路 , 基 本 原 理 和 框 图 11. 设计总体 思路 12. 基本原理 13. 系统设计 框图 2二 . 单 元 电 路 设 计 21. 一百进制 分计数 器和 六十 秒计 数器 地设 计 2（1）分 、秒 计数器 地设计 2（2） 分 、秒 计数 器地 电 路图 32. 循环控制 电路 4（1）其 基本 原理简 述 4（2）其 原理 图 53. 单稳态延 时电路 64. 总控制电 路 6三 . 总 电 路 图 8四 . 安 装 调 试 步 骤 9五 . 故 障 分 析 与 电 路 改 进 9六 . 总 结 与 调 试 体 会 9七 . 附 录 （元 器 件

2、清 单 ） 10八 . 参 考 文 献 10电气与信息工程系课程设计评分表 11一 设 计总 体思 路,基 本原 理和 框图 ：1. 设计总体思路：从课 程设计要求来 看,要求实现 电机地正传、反转、暂停,实际上没有电 机给 我们接上,这回要用四个 LED 灯地状态 来表示,当显示时 间前 20 秒正传、暂停 10 秒、反 转 20 秒、再 暂停 10 秒,周期恰好是 60 秒,理所当然地分钟计数器、秒 计数 器是一定要有地.接下来脉冲是一定 地了,但是有 分钟计数器和秒钟计数器还要考 虑 是不 是要 60 分 频器 ,就 我们所学 过地来 说实 现循 环有 移位 寄存 器；还有 个问题, 当

3、洗涤时间到了,报警还要一个报警电路,根据人 性化、自动化、低成本地设计 原 则 ,报 警 地蜂 鸣器 不可以 长时 间地 叫,要有 个合理地时间,我们 可以用 一个 单稳 态 电路来实 现.还有一个问题要解决：如何提取时间并使循环电路工作地信号?方案 有两种：一是直接从 数值上进行提取信号来控制一个可以实现循环地 74LS194 来 实 现 ；另 一 种 是 制 作 一 个 二 十 进 制 到 十 进 制 地 循 环 转 化 来 把 这 一 分 钟 走 完 , 但 是 从 电 路 地复 杂程 度和 经济 性 来说 ,显 然后者 太过 于复杂,也不 利于接线和排故障 ,虽 然 难度 会大 一些

4、、出成果 地 时 间会 比别 人晚 ,但 是要设计 一个真正 可以让用 户 用放 心使用地产品,还得这样做.尤其是最后 地循环电路用两个 194 一定可以很容易实 现 .现 在大体上 就这样 计划 ,下 面说 说基 本原 理.2. 基本原理：首先,从秒脉冲出来地 信号,经过一个 控制电路 后进入秒计数器 进行秒计 数,进 行 清零,这时 用户 置入洗涤时 间,并按开始按钮,洗 衣机 开始工 作.当秒计数器 变为 零地时候,去分钟计数器上面借数；与此同时,从 十秒位转化出来 地信号进入移位 寄 存 器 后 ,LED 灯 表 示 出 电 机 运 转 状 态 ； 当 用 户 设 定 地 洗 涤 时

5、间 结 束 后 , 电 路 报 警 并清零；同时电机指示灯熄灭.3. 系统设计框图：二.单元电路设计：1. 一百进制分计数器和六十秒计数器地设计：(1)分、秒计数器地设计：一百进制分计数器和六十秒计数器地原理是一样地，不同地只是它们地输入 脉冲和进制不同而已,我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，我们要地 只是减计数,所以我们把它地UP端接到高电平上去,DOWN 端接到秒脉冲上；十 分秒位上地输入端B、C端接到高电平上,即从输入端置入0110 (十进制地6), 秒十位地LD端和借位端BO联在一起,再把秒位地BO端和十秒位地DOWN联在 一起.当秒脉冲从秒位地DOWN端输入地时候秒计

6、数地192开始从9减到0 ；这 时,它地借位端BO 会发出一个低电平到秒十位地输入端DOWN,秒十位地计数从 6变到5,直到变为0 ;当高低位全为零地时候,秒十位地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.对于分计数来说,道理也是一样地；只是要求,当秒计数完成了 ,分可以自动减 少,需要把秒十位地借位端BO端接到分计数地DOWN端作为分计数地输入信号 来实现秒从分计数上地借位.分、秒计数器地电路图：其图如下:74F192D74Ft92D型塑“比仙2.循环控制电路：(1)其基本原理简述还是采用我们地

7、方法,把秒十位上地数提出来作为循环控制系统地输入信号, 秒位上地都是相同地，可以不管.我们地目标是把秒十位上输出地二进制数转化成 两位三个数：SoS1状态10右移11闪烁01左移5010140100300112001010001000003.1.1 状态转换表现在我们把秒十位192地QA、QB接上一个异或门，QC接上一个反相器撚 后把它们出来地信号接到一个与非门后再接到So端,把反相器出来地信号输入到 S1端；这样就实现了上述要求.当我们开机时，计数器时被清零地,QA、QB、QC 没有输出,这时输出地是000,194地So、S1为11,移位寄存器置数为0010.当192 输出地是0101时,S

8、o、S1为10,移位寄存器右移动作,因为So、S1地两端接一个 与非门出1,再通过一个接在194QB端地与门,结果输出来到发光二极管地还是高 电平(如下图所示)；从节点46输出，经过反相器到达节点48地是低电平与门U28 没有输出脉冲,所以194做右移直到下一个状态地到来.显然当192地输出是0100 是也是一样地.当输出是0011时,So、S1地状态是11,194处于并行置数,其QB端 输出一个高电平1,与此同时,从So、S1输出地两个1进入与非门U27,但是在节点 46是一个低电平0,所以节点44没有高电平输出.而节点46为高电平1,这时通过 U28地脉冲信号可以输出了 ,与 U28地或门

9、U22、U23、U24、U25、U26就可以 输出脉冲信号到发光二极管实现闪烁；当192输出地是0010时,So、S1状态从 11变为01,移位寄存器192做左移循环，在脉冲地输入下.同右移一样,从So、S1 输出到U27再出来地是一个高电平1,所以与门U26输出高电平；当计数器192 输出地是0001时,还是和0010时一样；最后当192输出是0000时,其又和输出0011 时一样,移位寄存器194处于置数状态,放光二极管闪烁.到此,提取信号、循环电路 完成.3.单稳态延时电路:其原理图:X5' "55 - r ' a 53R4-iaok；#I C1- :xLluF

10、G2ZZTOuFWC- r FR3T.-TEKi-r*匚Off *CTD4U35555 TIMER57RATED4. 总控制电路:现在各单元电路完成了 ,最后要把它们有效地结合起来联合工作，实现目地功能我们要求在给分钟置数地同时秒要显示为零；外部还要有强制停止并清零；还 有暂停功能对于置数来说，我们可以在分钟计数器地UP端到高电平之间各用一个开关接 上，就当给它一个低电平时，计数器就往上增加1.但时,192要求在UP端工作地同 时,其DOWN端要为高电平，且秒计数器要为零,我们可以让秒计数器清零,同时把 脉冲停止了 .在高电平上接上一个开关,让它接到一个JK触发器上,同时把JK触发 器地JK端

11、接1,让它实现触发功能.让它地Q端输出到秒计数器地清零端,这样刚 开机或者再按一下开机键就可以对秒计数器清零把JK触发器地Q反端和从分计 数器借位端Bo反相出来地信号接到一个与非门上,从与非门出来地信号接到分计 数器地DOWN端来保证置数地时候DOWN是高电平.但是如果仅是这样地话,当 置数完成再一次按开机键（如图中地J5所示）时，没有脉冲信号输入到秒计数器 地DOWN端,192并不可以工作.我们可以把脉冲和JK触发器Q反端接到一个与 门上，然后把它上输出端接到秒计数器地DOWN端以控制计数.现在地问题是,循环地发光二极管没有受到控制键地控制,所以还得把受到控 制 地 从 与 门 U16 出

12、来 地 信 号 输 出 到 移 位 寄 存 器 194 地 时 钟 信 号 CLK 上 .最后要解决一个 大问题,当所置地洗衣 时间完成后,要 发出报警并自动 清零.至 于报警电路我们知道当 计数器全为零 地时候,从 秒位会发出一个借 位信号,一直 接 到十分位上去,十分位会发出一个借位信号,我们可以用这个信号来作为报警并清 零地信号,平时 192 地借位端保持地是高电平,当 有借位信号时 ,其 变成 0,我们在分 十 位借 位端 接一 个非门 ,再 把它 和分 位地 CLR 端 一起 接到 一个 或门 ,也需要 把 它接 到一个JK触发器（U13 ）上作为其时钟信号,其后再接到单稳态电路地输

13、入端TRI, 单 稳态地输出端接 到蜂鸣器上.而该或门（ U20） 地另一 输入端接 在控制开关 J5 上,或门出去仍然接在 JK 触发器 U11 上,这样当洗衣时间完成后,十分计数器地借 位 端 Bo 端 发 出地 0 信号 就可 以经 过以 上 路径 而变 成 1 到 达 或门 U20, 同 时 JK 触 发器 U13 得到 一个触发 信号而输出到单稳态 ,从而发出报警声,但一段时间后其自 动停止.同时 U20 发出地 1 信号使 U11 发出 1 信号而使秒计数器清零；当然秒脉 冲因为U11端地Q反端地0信号而使其没有输出,这样原来闪烁地灯不再亮了 .到 此,一 个 电路总算还可以了 ,

14、我们有时还需要让它休息一下,我们改变一下洗衣量 时 ,就还需要一个 暂停键,这也可以地,只要把秒脉冲切断就可以了 .我们可以在控 制脉冲输出 地与门 U15 和脉冲到达端之间接入一个由开关控制地 JK 触发器来控 制地 与门,这 样就可以控制脉冲地 输出 了 .我们知道与门是其中一输入为零时,无 论另一端时怎样地其输出为零,但一端为 1 时,另一端输入什么与门就可以输出什 么.现在控制端也连起来了 ,这样,一个完整地洗衣机控制电路就完成了.总电路图：；'：1va<00I卜J Gw_w> pvEL 5320UH 9 AAUM gscloDimx+-JIL虜FrcwsML 5

15、口 40LIU4AMV武 LS3g.lslDkr74LS7ura蓟 A就LS04DUccpl'三8A-2怨厂啓Bc74LS 呂0iMLSiMOeMHAL 总LHGAHv74L 賈口卜-EricA总AMLSQ4DMLS76D-w45<741 SD0U22AML苦吕四 .安 装调试步 骤：虽然软件设计是非常重要地,但是 还是纸上谈兵啊,真正要到了 安装调试 地时 候 ,这 又 是一 个另 一个比 设计 还头 痛地事 ,我 们说它令人头 痛事有原因地,按理 是 通地,但调试不一定可以出来,甚至于设计是错误地,调试是设计地试金石啊！两个 人 一组,一个 读图指导 ,一个看 芯片管脚插 线

16、,速度 还是不错 地,听其他同学说,芯片 管 脚和 线 路总 是接 触不 良 ,每 次将 要成功 地时候,不小心碰 了一下线就功亏一 篑. 在调试地过程中,要是仅依靠设计那是没什么结果地,设计软件毕竟是理想地. 五 . 故 障 分 析 与 电 路 改 进要得 到一个良好地 设计,需要地 总是肯定和否定 ,几经修改一个电路才得以 肯 定、采纳.就像设计完电路仿真时,电路通电后按启动开关（J5）电路没有启动！ 启动开关根本就没起到作用！几经试验才知道,是与启动开关（J5）相连地门器件用 错了,我用 地是 与门（ 74LS08 ）,而该与 门另一输入端接地是 U5（74LS192） 地 BO'

17、; 端所接地反相器地输出端（开始为低电平），不管是否按开关（J5）该与门地输出 始 终都是低电平,从而不会使 U11（JK 触发器）触发！所以电 路不 会启 动！之后 我把 该 与门 用 一个或门 （ 74LS32 ）代替后 重新仿真启 动后 ,电 路地功能完善了！ 六.总结与调试体会：经过 了两 周地 课程设计,深有 感触啊 .我 们组直到 下一个 星期 地星 期二 才设 计 完 成,其他组地同学有 地在第一个周就有 做完 地了,每天一直搞到凌晨 34点那时 家常便饭了,每天都在想这个问题该如何解决,那个地方有什么不对；大家都急啊, 千呼万唤 经过近 8 天出 来了,第二天,赶快去领元器件

18、进行调试 ,吃饭 也在外面,吃 完就直接去调试,这么个小事就搞得大家这样,可以想象搞开发是如何地不容易了, 工作更是不简单,生活不是我们在寝室里所想象地那样,首先自己地事情主要还是 靠自己,虽然合作也同样重要,有一个好地合作伙伴也是不容忽视地,现在地很多 工程、 项目或者开 发都 是一个团体共同努 力,每 一个成员都要用 功 ,一个项目或课 题决定在一个人手里,那是 不健康地、 没 有什么 更好地前途地,从本次课程设计 地 目地来看,收获也是不少地,它使我们对课本以及以前学过地知识有了一个更好地 总 结 与理 解,也让 我们知 道了 ,光分开 使不 够地,从外面学 到地 知 识要 把形 成一 各 整体,这也很好地训练了外面对开发一个项目应该有怎样地思路和准备更清晰.来 学校两年多了,无论是 从 C 语言课程设计 到金工实习,还是 到现在地数电课程设计,每一次自己都觉得有一个进步,虽然有些方面自己做不出,但可以从老师和其他同 学那里学到更好更多地东西，他们从另一个方面透析了自己地困难,这是很重要地, 它让我学会了怎样学习别人地长处并把它变成自己地长处.有这样地机会和收获， 要感谢老师地辅导以及同学地帮助,是他们让自己有了一个更好地认识七.附录（元器件清单）:器件型号用途介绍数量74LS192计数器4