《數(shù)電消毒柜設(shè)計》word版

1、 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc297452695 第1章 緒論 PAGEREF _Toc297452695 h 1 HYPERLINK l _Toc297452696 第2章 設(shè)計內(nèi)容及方案選擇 PAGEREF _Toc297452696 h 2 HYPERLINK l _Toc297452697 2.1 設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc297452697 h 2 HYPERLINK l _Toc297452698 2.2 方案選擇 PAGEREF _Toc297452698 h 2 HYPERLINK l _Toc297452699 2.2 總體

2、設(shè)計思路 PAGEREF _Toc297452699 h 3 HYPERLINK l _Toc297452700 2.3 系統(tǒng)的總體框圖 PAGEREF _Toc297452700 h 3 HYPERLINK l _Toc297452701 第3章 元器件的原理及使用方法 PAGEREF _Toc297452701 h 4 HYPERLINK l _Toc297452702 3.1 74LS160芯片的介紹 PAGEREF _Toc297452702 h 4 HYPERLINK l _Toc297452703 3.2 74LS138譯碼器的介紹 PAGEREF _Toc297452703 h

3、5 HYPERLINK l _Toc297452704 3.3 74LS192芯片的介紹 PAGEREF _Toc297452704 h 6 HYPERLINK l _Toc297452705 3.4 74LS04六非門 PAGEREF _Toc297452705 h 7 HYPERLINK l _Toc297452706 3.5 74LS32四2輸入或門 PAGEREF _Toc297452706 h 7 HYPERLINK l _Toc297452707 第4章 單元電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc297452707 h 8 HYPERLINK l _Toc297452708 4.1

4、計數(shù)顯示電路 PAGEREF _Toc297452708 h 8 HYPERLINK l _Toc297452709 4.2 步驟顯示電路 PAGEREF _Toc297452709 h 9 HYPERLINK l _Toc297452710 4.3 譯碼置數(shù)控制電路單元 PAGEREF _Toc297452710 h 10 HYPERLINK l _Toc297452711 第5章 系統(tǒng)仿真電路圖及結(jié)果 PAGEREF _Toc297452711 h 11 HYPERLINK l _Toc297452712 5.1 系統(tǒng)仿真圖 PAGEREF _Toc297452712 h 11 HYPER

5、LINK l _Toc297452713 5.2 系統(tǒng)總電路圖 PAGEREF _Toc297452713 h 13 HYPERLINK l _Toc297452714 第6章 電路實物連接與調(diào)試 PAGEREF _Toc297452714 h 14 HYPERLINK l _Toc297452715 6.1 電路安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc297452715 h 14 HYPERLINK l _Toc297452716 電路安裝 PAGEREF _Toc297452716 h 14 HYPERLINK l _Toc297452717 6.1.2 電路調(diào)試方法 PAGEREF _Toc

6、297452717 h 14 HYPERLINK l _Toc297452718 6.2 故障分析 PAGEREF _Toc297452718 h 15 HYPERLINK l _Toc297452719 6.2.1 常見的故障現(xiàn)象及原因 PAGEREF _Toc297452719 h 15 HYPERLINK l _Toc297452720 6.3 檢查故障的一般方法 PAGEREF _Toc297452720 h 15 HYPERLINK l _Toc297452721 6.4 調(diào)試結(jié)果 PAGEREF _Toc297452721 h 16 HYPERLINK l _Toc29745272

7、2 第7章 本設(shè)計的改進 PAGEREF _Toc297452722 h 17 HYPERLINK l _Toc297452723 7.1 改進要求 PAGEREF _Toc297452723 h 17 HYPERLINK l _Toc297452724 7.2 設(shè)計改進的實現(xiàn) PAGEREF _Toc297452724 h 17 HYPERLINK l _Toc297452725 7.3 設(shè)計改進的總電路仿真圖 PAGEREF _Toc297452725 h 18 HYPERLINK l _Toc297452726 7.4 設(shè)計改進的實物調(diào)試圖 PAGEREF _Toc297452726 h

8、 19 HYPERLINK l _Toc297452727 第8章 總結(jié)與體會 PAGEREF _Toc297452727 h 20 HYPERLINK l _Toc297452728 附錄 PAGEREF _Toc297452728 h 21 HYPERLINK l _Toc297452729 附錄1 元器件清單 PAGEREF _Toc297452729 h 21 HYPERLINK l _Toc297452730 附錄2 參考文獻 PAGEREF _Toc297452730 h 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

9、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”為兩星標準，強制性淘汰了一些干燥柜產(chǎn)品及雜牌廠家。

10、此達標運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

11、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)品從當初笨拙、單調(diào)的設(shè)計到目前市場上流行的數(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。可以說，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

12、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行步驟。2.2 方案選擇方案一：基于AT89C51單片機的智能控制，用其內(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進行計數(shù)，74LS138進行譯碼選擇，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)濟效益考慮，本設(shè)計選擇方案二。2.2

13、 總體設(shè)計思路本設(shè)計由一片十進制計數(shù)器74LS160構(gòu)成模4用來進行步驟顯示，其脈沖信號由兩片同步十進制計數(shù)器74LS192的借位信號控制，而兩片192用來做減數(shù)計數(shù)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

14、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

15、圖3.1，其功能表圖如圖3.2。2.同步設(shè)置功能：當（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3.1 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

16、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，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行情況。3.3 74LS192芯片的介紹 74LS192是一個同步十進制可逆計數(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，它有進位與借位輸出，可進行多位串接計數(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

17、192的功能表得知，該元件有置數(shù)和清零功能，它有進位與借位輸出，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、74lLS04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)字電路以及單片機系統(tǒng)中。 表達式為：Y=A+B第4章 單元電路的設(shè)計4.1 計數(shù)顯示

18、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?？娠@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

19、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，

20、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，開機消毒18分鐘消毒,加噴水霧12分鐘消毒關(guān), 噴水霧關(guān)，烘

21、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

22、，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：在沒有外加信號的條件下進行調(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)上進行。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當?shù)念l率和幅值的信號，查看電路工作情況。6.2 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)

23、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

24、否符合理想電平，當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)進行一一對比，從中找到電路的不正常情況，進而分析故障原因，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

25、改進7.1 改進要求在原設(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1，2，3，0一一對應(yīng)）。7.2 設(shè)計改進的實現(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，

26、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號A4,這樣就實現(xiàn)了此設(shè)計改進的要求。7.3 設(shè)計改進的總電路仿真圖圖7.1 改進后步驟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)計改進的實物調(diào)試圖圖7.2 改進后的步驟2調(diào)試狀態(tài)圖圖7.3 改進后的步驟4調(diào)試狀態(tài)圖經(jīng)過改進電路圖，然后進行仿真成功后，再是實物連接，此兩圖為設(shè)計改進后調(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