數(shù)電課程設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)定時(shí)控制器

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：洗衣機(jī)定時(shí)控制器班級(jí)：洗衣機(jī)定時(shí)控制器一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1.設(shè)計(jì)脈沖信號(hào)源（秒脈沖） 2.至少能顯示 1：0012:59 3.具備校時(shí)功能 4.附加特殊功能設(shè)計(jì)（報(bào)時(shí)功能）二、方案設(shè)計(jì)與論證：所謂數(shù)字鐘，是指利用電子電路構(gòu)成的計(jì)時(shí)器。相對(duì)機(jī)械鐘而言，數(shù)字鐘能達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，并顯示小時(shí)、分、秒，同時(shí)能對(duì)該鐘進(jìn)行調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，還能夠?qū)崿F(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。其中有振蕩器，分頻器，校時(shí)電路，報(bào)時(shí)電路，計(jì)數(shù)器，譯碼器和顯示器七部分組成。振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)發(fā)生器，不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器產(chǎn)生計(jì)數(shù)，譯碼器和顯示器進(jìn)行顯示，通過校時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分的校準(zhǔn) 方案一：使用 COMS

2、 數(shù)字芯片，使用專用時(shí)鐘芯片，使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，以及使用萬用板焊接電路，分模塊搭建電路，使用專用電源供電。優(yōu)點(diǎn)：計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏，思路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，成功率高，便于調(diào)試。缺點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)能力弱，走線復(fù)雜，對(duì)數(shù)電知識(shí)的利用并不充分。 方案二：使用 TTL 數(shù)字芯片，使用 74LS93 多進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用 555 定時(shí)器自建時(shí)鐘模塊，使用 USB 供電，使用 PCB 制板。優(yōu)點(diǎn)：電路驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，不必考慮輸入腳懸空的問題，充分利用了模電、數(shù)電的知識(shí)，外觀漂亮，供電方便。缺點(diǎn)：整體布局比較麻煩，排查錯(cuò)誤比較麻煩，時(shí)鐘性能一般。 在比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)后，選擇了第二個(gè)方案，進(jìn)行由上而下層次化的設(shè)計(jì)，先定義和規(guī)

3、定各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)，再對(duì)模塊內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過仿真，原理圖設(shè)計(jì)，PCB 制作，分步驟調(diào)試，來解決方案二的不足。使做出來的效果又好，又能充分利用學(xué)過的數(shù)電知識(shí)。可以體現(xiàn)數(shù)電課設(shè)的真正內(nèi)涵。 我們?cè)O(shè)計(jì)的電子鐘，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)，調(diào)時(shí)，調(diào)分等功能；特別是，我們的調(diào)時(shí)調(diào)分開關(guān)，都加上了消抖電路，使用了模擬電路消抖，省去了一些數(shù)字芯片，這些都是我們組，區(qū)別于其他組的地方。 設(shè)計(jì)原理及框圖定時(shí)控制器實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的 1kHZ 時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。構(gòu)成方框圖如下：由圖

4、可見：本數(shù)字鐘電路主要由震蕩器、分頻器、校時(shí)電路、時(shí)分秒計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器及整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路、定時(shí)控制電路構(gòu)成。它們的工作原理是：由震蕩產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)過分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)“秒脈沖”送入秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)作為分計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)，分計(jì)數(shù)器也采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 分鐘發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到時(shí)計(jì)數(shù)器，時(shí)計(jì)數(shù)器采用24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼顯示電路將時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段譯碼顯示器，通過六位 LED 七段顯示器顯示出來。校時(shí)電路用來對(duì)時(shí)、分顯示數(shù)字進(jìn)行調(diào)整；整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路則根

5、據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。三、各單元電路設(shè)計(jì)與分析： 1. 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)： 本電路統(tǒng)一采用74LS192計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器是由 4 個(gè)主從觸發(fā)器和用作除 2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長(zhǎng)度為除8的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成的；有了時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)“秒”信號(hào)后，就可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)定時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器：分和秒計(jì)數(shù)器都采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)律000102-58，59，00，01-，個(gè)位由與非門電路組成接在 QB、QD，十位用與非門接在 QB、QC，再將它們級(jí)聯(lián)則可組成 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 小時(shí)位為 10 進(jìn)制和 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分秒為 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖所示

6、：2. 譯碼顯示電路：譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地放映出來，被人們的視覺器官所接受，它的任務(wù)就是將計(jì)數(shù)器輸出的 8421BCD 碼譯成數(shù)碼器顯示所需要的高低電平。這里所選用的譯碼器就是常用的 BCD 譯碼/驅(qū)動(dòng)器 74其中A、B、C、D 與計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端 QA、QB、QC、QD 按設(shè)計(jì)要求相連，a、b、c、d、e、f、g 則與七段數(shù)碼顯示器對(duì)應(yīng)端相連。四、總體電路原理圖及元器件清單： 1.原理圖2.元器清單五、電路仿真及仿真結(jié)果分析：方針結(jié)果比較理想，有些原件并不是和實(shí)際電路中一模一樣，在實(shí)際電路中 用與非門代替了非門以方便走線，而且仿真中不會(huì)出現(xiàn)按鍵抖動(dòng)等問題，只可以

7、 作為原理上的參考：六、電路功能測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果： 方案：電路采用焊接一部分就測(cè)試一部分的方案，這樣可以方便排查錯(cuò)誤，排除其它因素的干擾，本電路先焊接時(shí)鐘電路，再焊接計(jì)時(shí)顯示電路，后焊接校時(shí)及報(bào)時(shí)電路。結(jié)果：時(shí)鐘產(chǎn)生電路出現(xiàn)了問題，分頻電路工作不正常，經(jīng)過反復(fù)排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要并連一個(gè)電容，因?yàn)榇穗娐酚瞄_關(guān)電源供電不太穩(wěn)定所以需要濾波 電容，使計(jì)數(shù)器正常工作。計(jì)時(shí)準(zhǔn)確,校時(shí)正常。七、作品照片圖八、結(jié)論與心得體會(huì)： 定時(shí)控制器，原理并不難，它的復(fù)雜在于用的原件多，電路連接復(fù)雜，PCB 板 子面積大，分模塊做容易出問題，感官效果不好，因此我們采用了風(fēng)險(xiǎn)較大的在 一張板子畫 PCB 的方案。仿真

8、電路很簡(jiǎn)單，只要原理正確，得到的結(jié)果就非常理 想，但是在實(shí)際畫板子做電路的過程中還是遇到了不少問題。首先 Altium Designer 軟件中缺乏需要的原理圖庫以及對(duì)應(yīng)的封裝庫，因此這就需要耗費(fèi)不 少時(shí)間來制作原理圖庫以及封裝庫。在制作 PCB 的過程中打印是一個(gè)重要的環(huán) 節(jié)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室條件有限，而電路對(duì)打印機(jī)以及打印紙的要求比較高，我們嘗試 了好多種打印紙才得到了比較理想的圖，轉(zhuǎn)印和腐蝕也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)于沒 有轉(zhuǎn)印好的地方還要用黑筆描出來。在焊接電路的時(shí)候，時(shí)鐘產(chǎn)生電路出現(xiàn)了問 題，分頻電路工作不正常，經(jīng)過反復(fù)排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要并連一個(gè)電容，因?yàn)?此電路用開關(guān)電源供電不太穩(wěn)定所以需要濾波電容，使計(jì)數(shù)器正常工作。校時(shí)的 按鍵有機(jī)械抖動(dòng)，這是仿真過程中不會(huì)遇到的，因此我門只能靠附加電路的方法 來解決，我們采用了模擬電路的方法解決了抖動(dòng)的問題，比其它方法要簡(jiǎn)潔得多 效果卻并不差。通過這次課設(shè)我們學(xué)習(xí)了很多，也進(jìn)步了不少，通過團(tuán)隊(duì)合作我 們學(xué)會(huì)了許多在書本上學(xué)不到的