數(shù)電課程設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制系統(tǒng)班級(jí)：學(xué)號(hào)姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2015年7月目錄摘要第1章 概述第2章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)2.2 設(shè)計(jì)要求第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 方案論證3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 結(jié)構(gòu)框架圖及說(shuō)明3.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原3.3 單元電路設(shè)計(jì) 3.3.1單元電路工作原理 3.3.2元件參數(shù)選擇 第4章 軟件仿真4.1 仿真電路圖4.2 仿真過(guò)程4.3仿真結(jié)果第5章 安裝調(diào)試（略） 5.1調(diào)試要點(diǎn) 5.2 調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法第6章 結(jié)論第7章 使用儀器設(shè)備清單參考文獻(xiàn)收獲、體會(huì)和建議摘 要本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、

2、暫停，用兩個(gè) LED燈的三種狀態(tài)來(lái)表示，當(dāng)顯示時(shí)間前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，如此一來(lái)，周期恰好是60秒，正好一個(gè)60秒減計(jì)數(shù)器可以構(gòu)成一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)的總時(shí)間可以用一個(gè)外圍100進(jìn)制減計(jì)數(shù)器解決，并用兩個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間。這樣一個(gè)電路的主體電路就構(gòu)造出來(lái)了，然后一步步實(shí)現(xiàn)其具體的功能。用一個(gè)74LS74觸發(fā)器控制整個(gè)電路的停止和清零以及連接蜂鳴器計(jì)構(gòu)成報(bào)警模塊。信號(hào)發(fā)生器仿真時(shí)就直接用方波信號(hào)代替，安裝電路的時(shí)候就直接用脈沖信號(hào)。設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)以控制電路的啟動(dòng)和隨時(shí)停止。其基本原理是：首先，從秒脈沖出來(lái)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)控制電路后進(jìn)入秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行秒計(jì)數(shù)，進(jìn)行清零，這時(shí)用戶

3、置入洗滌時(shí)間，并按開(kāi)始按鈕，洗衣機(jī)開(kāi)始工作。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器變?yōu)榱愕臅r(shí)候，去分鐘計(jì)數(shù)器上面借數(shù)；與此同時(shí)，從十秒位轉(zhuǎn)化出來(lái)的信號(hào)進(jìn)入移位寄存器后，LED燈表示出電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)用戶設(shè)定的洗滌時(shí)間結(jié)束后，電路報(bào)警并清零；同時(shí)電機(jī)指示燈熄滅。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器 指示燈 觸發(fā)器第1章 概述洗衣機(jī)的簡(jiǎn)易定時(shí)控制系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，需要用4個(gè)LED燈的狀態(tài)來(lái)表示，一個(gè)周期為60s，前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒。因此需要分鐘計(jì)數(shù)器、秒計(jì)器、秒脈沖產(chǎn)生器脈。涉及到分鐘計(jì)數(shù)器和秒鐘計(jì)數(shù)器所以需要考慮是60分頻器，就我們所學(xué)過(guò)的來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)循環(huán)有移位寄存器；當(dāng)洗滌時(shí)間到了，報(bào)警還要一個(gè)報(bào)

4、警電路，根據(jù)人性化、自動(dòng)化、低成本的設(shè)計(jì)原則，報(bào)警的蜂鳴器不可以長(zhǎng)時(shí)間的叫，要有個(gè)合理的時(shí)間，我們可以用一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。還有一個(gè)問(wèn)題要解決：如何提取時(shí)間并使循環(huán)電路工作的信號(hào)?方案有兩種：一是直接從數(shù)值上進(jìn)行提取信號(hào)來(lái)控制一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的74LS194來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種是制作一個(gè)二十進(jìn)制到十進(jìn)制的循環(huán)轉(zhuǎn)化來(lái)把這一分鐘走完，但是從電路的復(fù)雜程度和經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，顯然后者太過(guò)于復(fù)雜，也不利于接線和排故障，雖然難度會(huì)大一些，但是性能較好。第2章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 洗衣機(jī)簡(jiǎn)易定時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，需要用4個(gè)LED燈的狀態(tài)來(lái)表示，一個(gè)周期為60s，前20秒正傳、暫停

5、10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒。 2.2 設(shè)計(jì)要求         1.洗衣機(jī)電機(jī)的工作順序： 啟動(dòng)>正轉(zhuǎn)20s > 暫行10s> 反轉(zhuǎn)20s >暫行10 s>停止2. 用4個(gè)LED模擬洗衣機(jī)的動(dòng)作狀態(tài):LED1LED4右移循環(huán)點(diǎn)亮表示正轉(zhuǎn)，LED1LED4左移循環(huán)點(diǎn)亮表示反轉(zhuǎn)，LED1LED4同時(shí)閃爍點(diǎn)亮表示暫停，全滅為停止。3. 用數(shù)碼管顯示洗滌時(shí)間，按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)洗滌過(guò)程作計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間到停機(jī)，并發(fā)出音響信號(hào)報(bào)警。4. 洗滌時(shí)間在0-60分鐘內(nèi)可由用戶任意設(shè)定，并

6、設(shè)置啟動(dòng)鍵，在預(yù)置定時(shí)時(shí)間后，按啟動(dòng)鍵開(kāi)始機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。5 .設(shè)置停止鍵，在洗滌過(guò)程中隨時(shí)按該鍵可終止動(dòng)作，并使顯示器清0。 第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1方案論證 本實(shí)驗(yàn)采取先用multisim7軟件對(duì)交通燈定時(shí)系統(tǒng)的原理仿真，再采用分模塊時(shí)間進(jìn)行操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易科學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)中采用較為基本的芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換等功能，這些都是在數(shù)字電子模擬課程中重點(diǎn)學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)，所以對(duì)實(shí)物的實(shí)現(xiàn)比較容易。3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.2.1 結(jié)構(gòu)框圖及說(shuō)明如下所示： 3.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 3.3 單元電路設(shè)計(jì) 3.3.1單元電路工作原理 1.一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) （1）分、秒計(jì)數(shù)器的設(shè)

7、計(jì)1.分、秒計(jì)數(shù)器模塊 一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進(jìn)制不同而已，我們用四片74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，我們要的只是減計(jì)數(shù)，所以我們把它的UP端接到高電平上去,DOWN端接到秒脈沖上；十分秒位上的輸入端B、C端接到高電平上，即從輸入端置入0110（十進(jìn)制的6），秒十位的LD端和借位端BO聯(lián)在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN聯(lián)在一起。當(dāng)秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時(shí)候秒計(jì)數(shù)的192開(kāi)始從9減到0；這時(shí)，它的借位端BO 會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計(jì)數(shù)從6變到5，一直到變?yōu)?；當(dāng)高低位全為零的時(shí)候，秒十位的BO

8、發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)，DOWN為零時(shí)，置數(shù)端LD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個(gè)DOWN脈沖來(lái)到時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。 對(duì)于分計(jì)數(shù)來(lái)說(shuō)，道理也是一樣的；只是要求，當(dāng)秒計(jì)數(shù)完成了，分可以自動(dòng)減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計(jì)數(shù)的DOWN端作為分計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位。當(dāng)然，這些計(jì)數(shù)器工作，其中的清零端CR要處于低電平，置數(shù)端不置數(shù)時(shí)要處于高電平。這是一個(gè)獨(dú)立工作的最高可以顯示101分鐘的計(jì)時(shí)器。把四個(gè)192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時(shí)間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個(gè)模塊，它還得有一定的接口來(lái)和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，分計(jì)

9、數(shù)的清零端LD是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以當(dāng)要從外部把它們強(qiáng)制清零時(shí)，可以用一個(gè)三極管（NPN）或者兩個(gè)或門(mén)就可以實(shí)現(xiàn)該功能。還有我們可以利用分計(jì)數(shù)的UP端來(lái)進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個(gè)低觸發(fā)（平時(shí)保持高電平，外部給一個(gè)力就輸入一個(gè)低電平）的脈沖上 就可以實(shí)現(xiàn)從09的數(shù)字輸入。 2秒脈沖產(chǎn)生器原理 秒脈沖發(fā)生器由555定時(shí)器電路及外圍電路組成，電路接通電源的瞬間，由于電容C1來(lái)不及充電，Vc=0V，所以555定時(shí)器狀態(tài)為I，輸出Vo為高電平。同時(shí)，集電極輸出端DIS對(duì)地?cái)嚅_(kāi)，電源Vcc對(duì)電容C1充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。

10、多諧振蕩器兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間取決于RC充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T10.7(R1+R2)C1；暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，即輸出Vo的負(fù)向脈沖寬度T20.7R2C1。 因此，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C1，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱(chēng)矩形波的占空比，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，則D1/2，即輸出信號(hào)的正負(fù)向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。若T=1s,令C=10uF，R1=39k，則R2約為51k。555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的工作波形圖 原理圖： 3. .指示燈

11、顯示模塊 用2片74LS151數(shù)據(jù)選擇器，將秒針的十位輸出信號(hào)的低三位依次連接到74LS151的A、B、C輸入端，74LS151的輸出端分別連接一個(gè)LED燈。 電路圖如下：    4.控制電路 在各單元電路完成了，最后要把它們有效的結(jié)合起來(lái)聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)目的功能。我們要求在給分鐘置數(shù)的同時(shí)秒要顯示為零；外部還要有強(qiáng)制停止并清零；還有暫停功能。對(duì)于置數(shù)來(lái)說(shuō)，我們可以在分鐘計(jì)數(shù)器的UP端到高電平之間各用一個(gè)開(kāi)關(guān)接上，就當(dāng)給它一個(gè)低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器就往上增加1。但時(shí)，192要求在UP端工作的同時(shí)，其DOWN端要為高電平，且秒計(jì)數(shù)器要為零，我們可以讓秒計(jì)數(shù)器清零，同時(shí)把脈沖

12、停止了。在高電平上接上一個(gè)開(kāi)關(guān)，讓它接到一個(gè)JK觸發(fā)器上，同時(shí)把JK觸發(fā)器的JK端接1，讓它實(shí)現(xiàn)觸發(fā)功能。讓它的Q端輸出到秒計(jì)數(shù)器的清零端，這樣剛開(kāi)機(jī)或者再按一下開(kāi)機(jī)鍵就可以對(duì)秒計(jì)數(shù)器清零。把JK觸發(fā)器的Q反端和從分計(jì)數(shù)器借位端Bo反相出來(lái)的信號(hào)接到一個(gè)與非門(mén)上，從與非門(mén)出來(lái)的信號(hào)接到分計(jì)數(shù)器的DOWN端來(lái)保證置數(shù)的時(shí)候DOWN是高電平。但是如果僅是這樣的話，當(dāng)置數(shù)完成再一次按開(kāi)機(jī)鍵（如圖中的J3所示）時(shí)，沒(méi)有脈沖信號(hào)輸入到秒計(jì)數(shù)器的DOWN端，192并不可以工作。我們可以把脈沖和JK觸發(fā)器Q反端接到一個(gè)與門(mén)上，然后把它上輸出端接到秒計(jì)數(shù)器的DOWN端以控制計(jì)數(shù)。先歇息一下。現(xiàn)在的問(wèn)題是，循環(huán)

13、的發(fā)光二極管沒(méi)有受到控制鍵的控制，所以還得把受到控制的從與門(mén)U12出來(lái)的信號(hào)輸出到移位寄存器194的時(shí)鐘信號(hào)CLK上。最后要解決一個(gè)大問(wèn)題，當(dāng)所置的洗衣時(shí)間完成后，要發(fā)出報(bào)警并自動(dòng)清零。至于報(bào)警電路我們知道當(dāng)計(jì)數(shù)器全為零的時(shí)候，從秒位會(huì)發(fā)出一個(gè)借位信號(hào)，一直接到十分位上去，十分位會(huì)發(fā)出一個(gè)借位信號(hào)，我們可以用這個(gè)信號(hào)來(lái)作為報(bào)警并清零的信號(hào)，平時(shí)192的借位端保持的是高電平，當(dāng)有借位信號(hào)時(shí)，其變成0，我們?cè)诜质唤栉欢私右粋€(gè)非門(mén)，再把它和分位的CLR端一起接到一個(gè)與門(mén)，也需要把它接到一個(gè)JK觸發(fā)器（U10）上作為其時(shí)鐘信號(hào)，其后再接到單穩(wěn)態(tài)電路的輸入端TRI，單穩(wěn)態(tài)的輸出端接到蜂鳴器上。而該與門(mén)

14、（U14）的另一輸入端接在控制開(kāi)關(guān)J3上，與門(mén)出去仍然接在JK觸發(fā)器U9上，這樣當(dāng)洗衣時(shí)間完成后，十分計(jì)數(shù)器的借位端Bo端發(fā)出的0信號(hào)就可以經(jīng)過(guò)以上路徑而變成1到達(dá)與門(mén)U14，同時(shí)JK觸發(fā)器U10得到一個(gè)觸發(fā)信號(hào)而輸出到單穩(wěn)態(tài)，從而發(fā)出報(bào)警聲，但一段時(shí)間后其自動(dòng)停止。同時(shí)U14發(fā)出的1信號(hào)使U9發(fā)出1信號(hào)而使秒計(jì)數(shù)器清零；當(dāng)然秒脈沖因?yàn)閁9端的Q反端的0信號(hào)而使其沒(méi)有輸出，這樣原來(lái)閃爍的燈不再亮了。到此，一個(gè)電路總算還可以了吧，我們有時(shí)還需要讓它休息一下，我們改變一下洗衣量時(shí)，就還需要一個(gè)暫停鍵，這也可以的，只要把秒脈沖切斷就可以了。我們可以在控制脈沖輸出的與門(mén)U12和脈沖到達(dá)端之間接入一個(gè)由

15、開(kāi)關(guān)控制的JK觸發(fā)器來(lái)控制的與門(mén)，這樣就可以控制脈沖的輸出了。我們知道與門(mén)是其中一輸入為零時(shí)，無(wú)論另一端時(shí)怎樣的其輸出為零，但一端為1時(shí)，另一端輸入什么與門(mén)就可以輸出什么?，F(xiàn)在控制端也連起來(lái)了，這樣，一個(gè)完整的洗衣機(jī)控制電路就完成了。其整體原理圖如下：3.2.2 元件參數(shù)選擇電容C=10uF電阻R1=39K R2=51K (用固定電阻47K與5K的點(diǎn)位器相串聯(lián)代替電阻R2)。第4章 軟件仿真 4.1 仿真電路圖（1）分、秒計(jì)數(shù)器（2）秒脈沖產(chǎn)生器仿真波形圖（3）整體電路圖仿真4.2仿真過(guò)程及結(jié)果正轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn)：暫停：停止： 第5章 安裝調(diào)試本設(shè)計(jì)僅實(shí)現(xiàn)至Multisim軟件仿真階段，未進(jìn)行實(shí)際的安

16、裝調(diào)試，因此省略安裝調(diào)試的環(huán)節(jié)。第6章 結(jié)論經(jīng)過(guò)一周的努力，我終于完成了電子課程設(shè)計(jì)交通燈定時(shí)控制電路系統(tǒng)。通過(guò)兩周不斷的查找資料的過(guò)程讓我積累了很多實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，已初步掌握了數(shù)電的應(yīng)用技術(shù)，以及數(shù)字電路的知識(shí)和有關(guān)器件的應(yīng)用。我深刻地體會(huì)到數(shù)字電子技術(shù)對(duì)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的重要作用。 經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多東西。社會(huì)的不斷發(fā)展電子產(chǎn)品實(shí)踐使我認(rèn)識(shí)到我現(xiàn)在所學(xué)的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在實(shí)際操作應(yīng)用中有些問(wèn)題還不能解決，所以我要在今后的學(xué)習(xí)中更加努力，學(xué)好自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)以充實(shí)自己，來(lái)適應(yīng)日新月異的現(xiàn)代社會(huì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了Multisim的使用和操作,學(xué)會(huì)了如何利用網(wǎng)絡(luò)資源,學(xué)會(huì)了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我受益匪淺，并為我以后的學(xué)習(xí)和工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)了這次課程設(shè)計(jì)，深有感觸，收獲也是不少的，它使我們對(duì)課本以及以前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解，也讓我們知道了，光分開(kāi)使不夠的，從外面學(xué)到的知識(shí)要把形成一各整體，這也很好的訓(xùn)練了外面對(duì)開(kāi)發(fā)一個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該有怎樣的思路和準(zhǔn)備更清晰。它讓我學(xué)會(huì)了如何把理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。有這樣的機(jī)會(huì)和收獲，要感謝老師的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助，無(wú)論是學(xué)習(xí)還是生活，生活是實(shí)在的，要踏實(shí)走路，雖然自己走出來(lái)的路要崎嶇的多，但覺(jué)得踏實(shí)、放心。第7章 使用儀器設(shè)備清單器件型號(hào)用途介紹數(shù)量74L