數(shù)電消毒柜設(shè)計

1、 目 錄第1章 緒論1第2章 設(shè)計內(nèi)容及方案選擇22.1 設(shè)計內(nèi)容22.2 方案選擇22.2 總體設(shè)計思路32.3 系統(tǒng)的總體框圖3第3章 元器件的原理及使用方法43.1 74ls160芯片的介紹43.2 74ls138譯碼器的介紹53.3 74ls192芯片的介紹63.4 74ls04六非門73.5 74ls32四2輸入或門7第4章 單元電路的設(shè)計84.1 計數(shù)顯示電路84.2 步驟顯示電路94.3 譯碼置數(shù)控制電路單元10第5章 系統(tǒng)仿真電路圖及結(jié)果115.1 系統(tǒng)仿真圖115.2 系統(tǒng)總電路圖13第6章 電路實物連接與調(diào)試146.1 電路安裝與調(diào)試146.1.1電路安裝146.1.2 電

2、路調(diào)試方法146.2 故障分析156.2.1 常見的故障現(xiàn)象及原因156.3 檢查故障的一般方法156.4 調(diào)試結(jié)果16第7章 本設(shè)計的改進(jìn)177.1 改進(jìn)要求177.2 設(shè)計改進(jìn)的實現(xiàn)177.3 設(shè)計改進(jìn)的總電路仿真圖187.4 設(shè)計改進(jìn)的實物調(diào)試圖19第8章 總結(jié)與體會20附錄21附錄1 元器件清單21附錄2 參考文獻(xiàn)21第1章 緒論早些年，sars、禽流感、手足口病等傳染疫情猶如高懸人們頭頂?shù)囊话牙麆?，時刻威脅著人們的身體健康。這不得不使人們對流感疫情提高警惕，積極采取預(yù)防措施。由于預(yù)防流感關(guān)鍵是要注意衛(wèi)生、隔離病菌，大家都把消毒放在預(yù)防的首位。隨著越來越多的人選擇在家里就餐，平時容易被

3、人們忽略的消毒柜便派上了大用場。消毒柜在人們的健康生活中扮演著越來越重要角色，與人們的飲食安全息息相關(guān)?；趪鴥?nèi)外對消毒柜的研究大體分為三個方向：首先是基于溫度控制，通過對溫度的控制來達(dá)到消毒的目的分為高溫型電子消毒柜殺和低溫型消毒柜，其次是市場上的一些通過臭氧消毒，最后就是通過紫外線消毒的消毒柜。 早在1999年消毒柜也出現(xiàn)過行業(yè)的第一次真正意義上的整合。那時以“殺甲肝、殺乙肝”為兩星標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制性淘汰了一些干燥柜產(chǎn)品及雜牌廠家。此達(dá)標(biāo)運(yùn)動也在一定程度上整肅了雜亂無章生產(chǎn)秩序和競爭狀態(tài)，促進(jìn)了消毒柜行業(yè)大轉(zhuǎn)型、大調(diào)整。 與此同時的是，國家為了引領(lǐng)行業(yè)健康發(fā)展，規(guī)范競爭秩序，積極發(fā)揮政策導(dǎo)向的職

4、能。國家衛(wèi)生部先后在消毒柜行業(yè)內(nèi)采取中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會權(quán)威認(rèn)證，推出“國家健康金橋重點工程”產(chǎn)品，希望通過品牌的塑造使行業(yè)走上健康發(fā)展之路。國人心中，消毒柜并沒有同冰箱、電飯煲等成為廚房中的必備產(chǎn)品，還沒有真正認(rèn)識到消毒柜的消毒、儲存、保潔的功能。目前我國大部分家庭普遍采用磚砌或木制的廚柜存放餐具，這傳統(tǒng)的方法根本抵御不了各種細(xì)菌的侵襲，極容易造成病從口入而危害身體健康。消毒柜的誕生使這傳統(tǒng)的廚柜得以替代，消毒柜采用全封閉的貯藏室，并具有消毒功能，效果顯著，有效地把好病從口入關(guān)，徹底宣布了傳統(tǒng)廚柜的過去。經(jīng)過十五多年的發(fā)展，消毒柜行業(yè)在工藝方面已經(jīng)日漸成熟。產(chǎn)品從當(dāng)初笨拙、單調(diào)的設(shè)計到目前市場上流

5、行的數(shù)碼溫控、數(shù)碼平面等，并朝著簡約化、數(shù)碼化、時尚化方向發(fā)展?？梢哉f，消毒柜行業(yè)已基本成熟。本設(shè)計內(nèi)容就是一個消毒柜的基本設(shè)計。第2章 設(shè)計內(nèi)容及方案選擇2.1 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計消毒碗柜控制電路,完成下列工作流程:開機(jī)消毒消毒,加噴水霧消毒關(guān), 噴水霧關(guān)，烘干完成烘干關(guān),指示燈亮報警1.時間要求: 消毒18分鐘, 噴水霧12分鐘, 烘干20分鐘,指示燈亮4分鐘報警；2.要求用七段顯示器顯示每個步驟時間（以分鐘為單位）.并用發(fā)光二極管a、b、c和d分別表示消毒工作、噴水霧工作、哄干工作、指示燈亮報警；3要求用發(fā)光二極管顯示每個運(yùn)行步驟。2.2 方案選擇方案一：基于at89c51單片機(jī)的智能控制，用

6、其內(nèi)部定時器定時中斷實現(xiàn)時序的控制，數(shù)碼管顯示。方案二：用74ls192進(jìn)行遞減計數(shù)，74ls138直接譯碼顯示及各種組合邏輯電路控制。方案三：用74ls192進(jìn)行計數(shù)，74ls138進(jìn)行譯碼選擇，373鎖存器儲存各種計數(shù)初值。由于方案一所用到的at89c51價格較貴，而且此設(shè)計要求是基于各種組合邏輯電路所實現(xiàn)的，從經(jīng)濟(jì)效益方面不宜考慮此方案。由于方案三比方案二多用了鎖存器，從電路結(jié)構(gòu)及設(shè)計的經(jīng)濟(jì)效益考慮，本設(shè)計選擇方案二。2.2 總體設(shè)計思路本設(shè)計由一片十進(jìn)制計數(shù)器74ls160構(gòu)成模4用來進(jìn)行步驟顯示，其脈沖信號由兩片同步十進(jìn)制計數(shù)器74ls192的借位信號控制，而兩片192用來做減數(shù)計數(shù)

7、及顯示，而置數(shù)則由160的輸出信號經(jīng)過74ls138譯碼，然后通過組合邏輯電路的控制，輸入到192的輸入端實現(xiàn)的。步驟的狀態(tài)顯示則通過四個發(fā)光二極管顯示的。此設(shè)計還有一個啟動開關(guān)，要閉合此開關(guān)才能實現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。2.3 系統(tǒng)的總體框圖顯示電路計數(shù)電路組合邏輯控制步驟顯示 圖2.1 系統(tǒng)總體框圖先給160設(shè)初值，其消毒、消毒,加噴水霧、消毒關(guān), 噴水霧關(guān)，烘干、烘干關(guān),指示燈亮報警四個狀態(tài)用1，2，3，0來顯示，其輸出信號經(jīng)過138譯碼及組合邏輯控制電路，輸送到192的輸入端，讓它分別對應(yīng)四種不同的置數(shù)初值分別為17，11，19，03，（在此說明一點，因為192做遞減時，要減到0，才有借位信號的

8、出現(xiàn)，所以數(shù)值18，12，20，04的初值分別為17，11，19，03。）而192的借位信號當(dāng)作160的脈沖信號，讓在不同的計數(shù)狀態(tài)顯示不同的步驟。如此循環(huán)，只有斷開啟動開關(guān)，才終止系統(tǒng)的運(yùn)作。第3章 元器件的原理及使用方法3.1 74ls160芯片的介紹74ls160，是一個十進(jìn)制的計數(shù)器，它具有異步清零端與同步置數(shù)端。1.異步清零功能：只要（cr的非）有效電平到來，無論有無cp脈沖，輸出為“0”。清零端是低電平有效。其引腳圖如圖3.1，其功能表圖如圖3.2。2.同步設(shè)置功能：當(dāng)（ld的非）為有效電平時，計數(shù)功能被禁止，在cp脈沖上升沿作用下d0d3的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器并呈現(xiàn)在q0q3端。圖3

9、.1 74ls160引腳圖圖3.2 74ls160功能表圖設(shè)計中所需四個步驟，因此可以將74ls160連接成4進(jìn)制的加法計數(shù)器實現(xiàn)，輸出信號給74ls138經(jīng)譯碼及組合邏輯控制，從而置出需要的數(shù)值。而160的cp信號又由192來控制，實現(xiàn)循環(huán)。3.2 74ls138譯碼器的介紹 實現(xiàn)譯碼功能的電路稱為譯碼器。74ls138的輸入是二進(jìn)制的代碼，輸出是一組高低電平信號，每輸入一組不同的代碼，只有一個輸出端呈現(xiàn)有效信號，故通常稱為多一譯碼器。其引腳圖如圖3.3，其功能表圖如圖3.4。圖3.3 74ls138的引腳圖圖3.4 74ls138的功能表圖由74ls138的功能表看出每次輸出只有一個低電平

10、，則可以利用這個特性，和門組合邏輯電路組合可以給計數(shù)器置數(shù)。而且連接上發(fā)光二極管可以用來表示各步順序運(yùn)行情況。3.3 74ls192芯片的介紹 74ls192是一個同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，同步計數(shù)是在同一時刻（cp的上升沿）發(fā)生的，該計數(shù)器是可逆的，可以作加法計數(shù)，也可以作減法計數(shù)器，它有進(jìn)位與借位輸出，可進(jìn)行多位串接計數(shù)。其引腳圖如圖3.5，其功能表圖如3.6 。圖3.5 74ls192的引腳圖圖3.6 74ls192的功能表圖由192的功能表得知，該元件有置數(shù)和清零功能，它有進(jìn)位與借位輸出，因此可以通過這2個端口來實現(xiàn)2片192之間的聯(lián)級，從而計數(shù)輸出2位數(shù)。3.4 74ls04六非門1、7

11、4lls04的引腳圖如圖3.7 ：圖3.7 74ls04的引腳圖2、74ls04的功能：74ls04是6非門(反相器)他的工作電壓5v，他的內(nèi)部含有6個coms,反相器的作用就是反相把1變成0。3.5 74ls32四2輸入或門1、74ls32的引腳圖 ：圖3.8 74ls32的引腳圖2、74lls32的功能：74ls32是四2輸入或門，常用在各種數(shù)字電路以及單片機(jī)系統(tǒng)中。 表達(dá)式為：y=a+b第4章 單元電路的設(shè)計4.1 計數(shù)顯示電路圖4.1 計數(shù)顯示電路原理圖該單元電路由兩片74ls192和8段共陰數(shù)碼管組成。其中2片74ls192級聯(lián)成2位的計數(shù)器，192的輸出端對應(yīng)接數(shù)碼管的輸入端。可顯

12、示四種不同的計數(shù)初值，分別為17，11，19，03，而置數(shù)則是由74ls138譯碼及不同的組合邏輯電路實現(xiàn)的。4.2 步驟顯示電路圖4.2 步驟顯示電路原理圖該單元電路由一片74ls160構(gòu)成4進(jìn)制來顯示對應(yīng)的四種步驟狀態(tài)，與計數(shù)值分別對應(yīng)1，2，3，0四種不同的步驟顯示，而四個發(fā)光二極管與四種步驟一一對應(yīng)，d1為消毒，d2為噴霧，d3為烘干，d4為報警。其實現(xiàn)原理：先給160置數(shù)，其輸出信號經(jīng)138譯碼及組合邏輯電路得到192計數(shù)初值，而192的借位信號輸入160的脈沖端，如此循環(huán)。4.3 譯碼置數(shù)控制電路單元圖4.3 譯碼置數(shù)控制電路原理圖該單元是步驟顯示與計數(shù)初值的橋梁紐帶，其不同步驟值

13、與不同的計數(shù)初值如4-1表1101 （此為步驟1態(tài)的譯碼值）00010001 （此為計數(shù)值11的bcd）1011 （此為步驟2態(tài)的譯碼值）00011001 (此為計數(shù)值19的bcd)0111 （此為步驟3態(tài)的譯碼值）00000011 (此為計數(shù)值03的bcd)1110 (此為步驟4態(tài)的譯碼值)00010111 （此為計數(shù)值17的bcd）表4-1 步驟值與計數(shù)值的對應(yīng)步驟顯示為1，2，3，0與它對應(yīng)的計數(shù)值是17，11，19，03，而本步驟狀態(tài)的置數(shù)值是下個步驟狀態(tài)的計數(shù)初值，所以1，2，3，0與11，19，03，17對應(yīng)，而這種實現(xiàn)是通過不同的組合邏輯電路實現(xiàn)的，d2等于a0的非，d3等于a2

14、的非，d1等于a1與a2的與，而電路圖左起第一片192的第15腳與a3連接，以實現(xiàn)步驟顯示值與計數(shù)初值的匹配。第5章 系統(tǒng)仿真電路圖及結(jié)果5.1 系統(tǒng)仿真圖圖5.1 消毒狀態(tài)仿真圖圖5.2 消毒，噴霧狀態(tài)仿真圖圖5.3 烘干狀態(tài)仿真圖圖5.4 報警狀態(tài)仿真圖5.2 系統(tǒng)總電路圖圖5.5 系統(tǒng)總電路圖此系統(tǒng)在proteus軟件中實現(xiàn)的仿真，其結(jié)果與本設(shè)計所需的效果非常吻合，開機(jī)消毒18分鐘消毒,加噴水霧12分鐘消毒關(guān), 噴水霧關(guān)，烘干20分鐘完成烘干關(guān),指示燈亮報警4分鐘，且發(fā)光二極管d1、d2、d3和d4分別表示消毒工作、噴水霧工作、哄干工作、指示燈亮報警；而消毒代表步驟1，消毒，加噴水霧代表

15、步驟2，消毒、噴水霧關(guān)，烘干代表步驟3，報警代表步驟0。第6章 電路實物連接與調(diào)試 6.1 電路安裝與調(diào)試6.1.1電路安裝考慮到如果整體電路都安裝好后在檢查調(diào)試電路會很麻煩，而且比較難找出問題出在哪，所以我們分步安裝調(diào)試檢查。首先我們確認(rèn)所有元器件都是完好的、芯片無引腳掉落并且工作正常，所有導(dǎo)線無損壞。6.1.2 電路調(diào)試方法 通電觀察把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的元件接好電路。觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙，是否有異常氣味，手摸器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如果出項異常，應(yīng)急時切掉電源，徹底排除故障后才能通電。然后測量各電路總電源電壓和期間的引腳的點電壓，以保證元器件的正常。 靜態(tài)調(diào)試：在沒有外加

16、信號的條件下進(jìn)行調(diào)試。本次課程設(shè)計主要是通過靜態(tài)測試數(shù)字電路的各輸入端和輸出端的高低電平及其邏輯關(guān)系，可以即時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時調(diào)整電路參數(shù)，是電路工作狀態(tài)符合設(shè)計要求。 動態(tài)調(diào)試動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當(dāng)?shù)念l率和幅值的信號，查看電路工作情況。待添加的隱藏文字內(nèi)容36.2 故障分析6.2.1 常見的故障現(xiàn)象及原因1）在本次設(shè)計中常見的故障現(xiàn)象：1、計數(shù)器不能正確計數(shù)；2、電路的延時現(xiàn)象使兩個計數(shù)器不能同時工作；3、芯片與各接觸點的接觸不良問題；4、計數(shù)出現(xiàn)紊亂。 2）產(chǎn)生原因： 故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復(fù)雜，有的是一種原

17、因引起的簡單故障，有的是多種原因相互作用引起的故障。本實驗產(chǎn)生故障的原因主要有以下幾種：1、芯片的安置位置不對，元器件損壞，連接線路是發(fā)生短路或斷路（接插件接觸不良）；2、芯片的連線出現(xiàn)錯誤。 3、實物連線與仿真圖連線不吻合。4、線路受內(nèi)在、外在干擾。6.3 檢查故障的一般方法 1、直接觀察法：直接觀察法包括不通電檢查和通電檢查。檢查芯片的使用是否正確；電源電壓是否符合要求；集成電路的引腳有無錯接和漏接，互碰等情況。 2、用萬用表檢查各芯片引腳的電平是否符合理想電平，當(dāng)測量值與正常值相差較大時，經(jīng)過分析可以找到故障。 3、對比法：懷疑某一電路存在問題時，可將此電路與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數(shù)

18、進(jìn)行一一對比，從中找到電路的不正常情況，進(jìn)而分析故障原因，判斷故障點。 4、部件替換法：有時故障比較隱蔽，不能一眼看出，可以將儀器中的部件、元器件、等替換有故障的相應(yīng)部件，以縮小故障范圍。 5、短路法：用萬用表測量管腳對地有無電壓。 6、斷路法：在斷開狀態(tài)用萬用表測量管腳有無電壓。6.4 調(diào)試結(jié)果經(jīng)過重重檢查，同學(xué)的幫助與老師的提示，此設(shè)計的實物調(diào)試結(jié)果最終符合設(shè)計要求，其圖如下：圖6.1 步驟三的調(diào)試狀態(tài)圖圖6.2 步驟四的調(diào)試狀態(tài)圖第7章 本設(shè)計的改進(jìn)7.1 改進(jìn)要求在原設(shè)計的基礎(chǔ)上，使消毒18分鐘，消毒、噴霧12分鐘，烘干20分鐘，報警4分鐘與步驟值1，2，3，4一一對應(yīng)（原來的設(shè)計是與

19、1，2，3，0一一對應(yīng)）。7.2 設(shè)計改進(jìn)的實現(xiàn) 其不同步驟值與不同的計數(shù)初值如7-1表11011 （此為步驟1態(tài)的譯碼值）00010001 （此為計數(shù)值11的bcd）10111 （此為步驟2態(tài)的譯碼值）00011001 (此為計數(shù)值19的bcd)01111 （此為步驟3態(tài)的譯碼值）00000011 (此為計數(shù)值03的bcd)01111 (此為步驟4態(tài)的譯碼值)00010111 （此為計數(shù)值17的bcd）表7-1 步驟值與計數(shù)值的對應(yīng)步驟顯示為1，2，3，4與它對應(yīng)的計數(shù)值是17，11，19，03，而本步驟狀態(tài)的置數(shù)值是下個步驟狀態(tài)的計數(shù)初值，所以1，2，3，4與11，19，03，17對應(yīng)，而

20、這種實現(xiàn)是通過不同的組合邏輯電路實現(xiàn)的，d2等于a0和a4的異或，d3等于a2的非，d1等于a1和a2的與，而電路圖左起第一片192的第15腳與a3連接，以實現(xiàn)步驟顯示值與計數(shù)初值的匹配。此顯示電路的連接與原來的一樣，步驟顯示電路則不同，要在160的第12腳接一非門，然后接到第9腳，而報警顯示的二級管則接標(biāo)號a4,這樣就實現(xiàn)了此設(shè)計改進(jìn)的要求。7.3 設(shè)計改進(jìn)的總電路仿真圖圖7.1 改進(jìn)后步驟4的仿真圖此仿真電路圖在原設(shè)計的電路圖上稍改實現(xiàn)的，在160第四次置數(shù)輸出有所變動，而138譯碼及組合邏輯控制電路方面也有變動。其實現(xiàn)的原理與原設(shè)計差不多，只是在置數(shù)方面有所變動。7.4 設(shè)計改進(jìn)的實物調(diào)

21、試圖圖7.2 改進(jìn)后的步驟2調(diào)試狀態(tài)圖圖7.3 改進(jìn)后的步驟4調(diào)試狀態(tài)圖經(jīng)過改進(jìn)電路圖，然后進(jìn)行仿真成功后，再是實物連接，此兩圖為設(shè)計改進(jìn)后調(diào)試的第二、四步驟的調(diào)試結(jié)果，左邊一個數(shù)碼管顯示的是步驟值，右邊兩個是分別對應(yīng)的計數(shù)初值的顯示。 無論是電路的設(shè)計，還是實物的調(diào)試，都得細(xì)心，冷靜沉著思考。第8章 總結(jié)與體會兩個星期的課程設(shè)計一眨眼就過去了，在這短短的兩個星期里，我們完成了從電路的單元構(gòu)思到整體設(shè)計到后來的設(shè)計完成、軟件仿真再到最后的安裝調(diào)試的成功。雖然這期間我們經(jīng)歷了許多挫折和失敗的探索，付出了很多時間和汗水，但最后我們成功了。心中的喜悅與成就感是不言而喻的。 剛接到設(shè)計任務(wù)時，我感覺一頭霧水。雖然老師講解