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1、西安文理学院机械电子工程系课程设计报告专业班级 课 程 数字电子技术 题 目 简易洗衣机控制器 学 号 学生姓名 指导教师 年 月西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名 专业班级 学号 指导教师 孙 职 称 教研室 课 程 数字电子技术 题目 简易洗衣机控制器 任务与要求设计一个洗衣机控制器，并实现以下功能：1 用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。初始状态显示时间为“00”。使用五个按键分别代表：“启动”、“暂停”、“停止”、“+”和“”。使用三个LED发光管表示“正转”、“反转”和“暂停”3个状态。2 当“启动”键第一
2、次被按下，利用设定“+”和“”按键洗涤时间。当“启动”键第二次被按下，电机运转。当定时时间到，电机停机，蜂鸣器发出5次间断声响。3 当电机运转中，“暂停”键被按下，洗衣机暂停工作；若暂停状态下“暂停”键再次被按下，洗衣机继续洗涤。当“停止”键被按下，洗衣机立即断电。4 撰写课程设计报告。开始日期 完成日期 年 月 日目录设计目的 1设计任务和要求 1总体设计方案 2功能模块设计与分析 2电路的安装与调试7实验仪器及元器件清单 8心得体会. 8附录一 系统电路图. 10一、设计目的1掌握数字电路中选择器、计数器、译码显示等单元电路的综合应用。2熟悉洗衣机控制器的工作原理及相应的组合逻辑电路和时序
3、电路。3掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真、故障排除及安装的方法。二、设计要求和任务1设计一个洗衣机控制器，并按如下洗涤模式进行工作：2用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。初始状态显示时间为“00”。3使用五个按键分别代表：“启动”、“暂停”、“停止”、“+”和“”。使用三个LED发光管表示“正转”、“反转”和“暂停”3个状态。4当“启动”键第一次被按下，开始设定洗涤时间。通过“+”和“”按键，设置洗涤时间（020分钟内），并在数码管上显示出对应的时间。在预置定时时间后，按“启动”键开始机器运转。当定时时间达到
4、终点时，一方面使电机停机，同时利用蜂鸣器发出响1秒停1秒的5次声响提示用户。5若洗衣机洗涤时“暂停”键被按下，洗衣机暂停工作；若暂停状态下“暂停”键再次被按下，洗衣机继续洗涤。按下“停止”键，洗衣机断电。三、系统总体设计本系统设计思路：信号经过一个控制电路后进入分秒计数器进行分秒计数，首先进行开机清零，用户利用“”“”按钮以分为单位置入洗涤时间，并按 开始按钮，洗衣机开始工作。当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。时钟控制电路 洗涤定时控制可预置
5、分秒计数器 报警器电机控制显示器 图1 原理框图四、功能模块分析及设计1总电路图的设计总电路图的设计如附录一所示。本电路分为可预置分秒计数器、电机控制显示器、报警器、时钟控制器四个模块。信号经过控制电路后进入分秒计数器进行分秒计数，利用按钮以分为单位置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。2可预置分秒计数器的设计图2 可预置分秒计数器分可预置分秒计数器的设计如图2所示。分计数和秒计数是用四片74LS192
6、来实现功能的，由于电路需要的只是减计数，所以可将它的UP端接到高电平上去，DOWN端接到秒脉冲上；十分秒位上的输入端B、C端接到高电平上，即从输入端置入0110（十进制的6），秒十位的LD端和借位端BO联在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN联在一起。当秒脉冲从秒位的DOWN端输入的时候秒计数的192开始从9减到0；这时，它的借位端BO会发出一个低电平到秒十位的输入端DOWN，秒十位的计数从6变到5，一直到变为0；当高低位全为零的时候，秒十位的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
7、来说，道理也是一样的；只是要求，当秒计数完成了，分可以自动减少，需要把秒十位的借位端BO端接到分计数的DOWN端作为分计数的输入信号来实现秒从分计数上的借位。当然，这些计数器工作，其中的清零端CR要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平。这是一个独立工作的最高可以显示99分钟的计时器。把四个192的QA、QB、QC、QD都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。作为洗衣机控制器的一个模块，它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作，分计数的清零端LD和秒的清零端LD又是接在一起的。还有我们可以利用分计数的UP端来进行外部置数，当把它们各接到一个低触发（平时保持高电平，外部给一个力就
8、输入一个低电平）的脉冲上就可以实现从09的数字输入。表1 74LS192功能表 输入 输出MPPLCPDCPCP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba01 1加计数011 减计数3电机控制显示器的设计图3 电机控制电路电机控制显示器的设计如图3所示。在此部分电路中，三个指示灯，从上至下依次代表“正转”、“暂停”、“反转”。从60秒到40秒内第一个灯亮，从40到30秒内是第二个灯亮。在30到10秒内是第三个灯亮，然后剩下的十秒钟是第二个灯亮，如此完成第一个循环，刚好一分钟，之后的时间依次循环。4报警器的设计图4 报警电路报警器的设计如图4所示。当定时时间到，电机停机，报警器
9、报警，蜂鸣器发出5次间断声响。5 时钟控制器的设计：图5时钟控制器时钟控制器的设计如图5所示。用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1、R2又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。公式计算：T1=(R1+R2)Cln2;T2
10、=R2Cln2;振荡周期T = T1+T2=0.7 ( R1 + 2R2) C =1 (s) 若取C=10F，结合实际选取电阻为R1 75K,R2 34K。五、电路的安装与调试调试与设计是不同的两个过程，调试比设计难得多。在整个系统的调试过程中，调试要注意模块化，要从最底层开始，逐级通过后才能进行下一步的工作。 按照设计电路图连接实物元器件，连接完成后测试电路，发现并解决了下列问题：1在第一次把译码显示电路的连出来的时候，出现了分秒计数器中一个LED无法显示的状况。初步以为是电路图的问题，可是经过电路仿真发现电路图并没有问题；之后将74LS48译码器的D、C、B、A四个输入端分别接四个高低逻辑
11、电平，测试发现LED数码管可以显示相对应的十进制数字，排除74LS48译码器坏损；最后测试了所有的接地和电源，发现是由于74LS192芯片未接入电源，连接电源后，LED数码显示管正常工作。2在调试报警装置的时候，出现了报警器无法报警的问题。通过检查所有芯片的连接，发现反馈线连接错误，之后改动反馈线解决了此问题。3连接好所有模块后，进行整体调试时又出现了计数器无法正常置零复位的状况。通过检查电路连接情况，发现有些地方接触不好，最后将所有接触有问题的地方重新连接，并且重新检查多次后进行检测调试，最终才实现了理想的结果。六、实验仪器及元器件清单元器件清单如表3所示：表3器件型号 数 量器件型号数 量
12、器件型号数 量74LS192574LS161174LS04374LS136174154175K电阻174LS00374LS138274LS10174LS74110A02574092LED-RED1LED-GREEN1LED-BLUE1七、心得体会短短两周的课程设计已经结束了，通过这次的课程设计锻炼了我的实践能力，也是对我以后的实际工作能力的具体训练和考察过程。现在是一个高科技的时代，数字电子技术已经成为当今技术领域中最基础的学术，在生活中可以说是无处不在的。因此，对于学电信专业的我来说，学好数字电子技术，并正确应用它是非常重要的。此次数字电子技术课程设计，从理论到实践，在整整两个星期里，我学到
13、了很多的东西。不仅巩固了以前所学过的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次的课程设计还让我学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻言放弃。设计过程，好比是人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过查阅大量有关资料，与同学互相讨论、交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，虽然也经历了不少艰辛，但收获却巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信对今后的学习工作生活有非常重要的影响。同时，这次设计还提高了我的动手能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。课程设计虽然结束了，但通过设计所学到的东西将长久存在。相信通过这次设计，使我懂得科学研究需要严谨的学习态度和一丝不苟的科学作风，这会为我未来的工作和学习打下一个更坚实的基础。 附录一 系统电路图