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文檔簡介
1、<p><b> 課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p> 題 目: 簡易洗衣機(jī)控制器設(shè)計 </p><p><b> 初始條件:</b></p><p> 利用定時器、數(shù)碼管、LED等數(shù)字電路器件設(shè)計實現(xiàn)簡易洗衣機(jī)功能。(也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)
2、設(shè)計)</p><p> 要求完成的主要任務(wù):(包括課程設(shè)計工作量及技術(shù)要求,以及說明書撰寫等具體要求)</p><p> 1 課程設(shè)計工作量:1周內(nèi)完成對簡易洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計、仿真與調(diào)試。</p><p> 2 技術(shù)要求:洗衣機(jī)電機(jī)的工作順序:</p><p> 啟動——>正轉(zhuǎn)20s——>暫停10s——>反轉(zhuǎn)2
3、0s——>暫停10s——>停止</p><p> ?、?設(shè)計一個定時器控制洗衣機(jī)電機(jī)的運轉(zhuǎn),</p><p> ② 三只LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫?!?個狀態(tài)。</p><p> ?、?用數(shù)碼管顯示洗滌時間,按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示,直到時間到停機(jī),并發(fā)出音響信號報警。</p><p> ?、茉O(shè)置停止鍵,在洗滌
4、過程中隨時按該鍵可終止動作,并使顯示器清0。</p><p> 3 查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按《武漢理工大學(xué)課程設(shè)計工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計報告書。 全文用A4紙打印,圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。</p><p><b> 時間安排:</b></p><p> 第17周(7、8節(jié)):理論講解第18周:理論設(shè)計及實驗室安裝調(diào)試; 地點
5、:鑒主15通信工程實驗室(1),鑒主13通信工程專業(yè)實驗室;第19周:撰寫設(shè)計報告及答辯;地點:鑒主17樓研究室。</p><p> 指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日</p><p> 系主任(或責(zé)任教師)簽名: 年 月 日</p><p><b>
6、 目錄</b></p><p><b> 1 緒論3</b></p><p> 2 設(shè)計任務(wù)要求及總體思路3 </p><p> 3 設(shè)計基本原理4</p><p><b> 4 設(shè)計方案4</b></p><p> 5
7、 單元電路的設(shè)計和元件的選擇6</p><p> 5.1 秒脈沖發(fā)生器6</p><p> 5.2 分秒計數(shù)器8</p><p> 5.3 時間譯碼及控制門11</p><p> 5.4 總電路圖12</p><p><b> 6 仿真結(jié)果13</b></p>
8、<p> 6.1 秒脈沖發(fā)生器13</p><p> 6.2 分秒計數(shù)器13</p><p> 6.2.1 正轉(zhuǎn)14</p><p> 6.2.2 暫停15</p><p> 6.2.3 反轉(zhuǎn)16</p><p> 6.2.4 定時時間到17</p><p>
9、 7 仿真結(jié)果分析18</p><p><b> 8 體會18</b></p><p> 9 元器件清單19</p><p> 10 參考文獻(xiàn)20</p><p><b> 摘要</b></p><p> 現(xiàn)代生活人民生活水平越來越高,家家戶戶幾乎都有一臺洗
10、衣機(jī)。洗衣機(jī)由于洗滌方便受到廣大用戶的喜愛。隨著時代的發(fā)展洗衣機(jī)也在不停革新、發(fā)展。</p><p> 本次課程設(shè)計要求利用定時器、數(shù)碼管、LED等數(shù)字電路器件設(shè)計實現(xiàn)簡易洗衣機(jī)功能。設(shè)計時考慮了很多種情況,根據(jù)本人的能力選擇了一種。這個方案總共使用了一些或門、與門、非門以及電阻電容若干,74LS192NE555定時器各一個完成了簡易洗衣機(jī)的功能實現(xiàn)。</p><p><b>
11、 1.緒論 </b></p><p> 從課程設(shè)計要求來看,要求實現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停,當(dāng)顯示時間前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒,如此一來,周期恰好是60秒,理所當(dāng)然的分鐘計數(shù)器、秒計數(shù)器是一定要有的。接下來脈沖是一定發(fā)熱了,我們可以用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生脈沖。除了這些,還要求在定時結(jié)束后有一個指示燈亮來提示定時時間到,還要求電路有清零和置數(shù)的功能,這些用
12、邏輯電平開關(guān)即可以實現(xiàn)。</p><p> 2.設(shè)計的任務(wù)要求及總體思路</p><p> 2.1設(shè)計任務(wù)和要求</p><p> 設(shè)計一個電子定時器,控制洗衣機(jī)按如圖1洗滌模式進(jìn)行工作</p><p><b> 圖2.1 洗滌模式</b></p><p> ?。?)當(dāng)定時時間達(dá)到終點時,
13、一方面使電機(jī)停機(jī),同時發(fā)出音響信號(可換成指示燈)提醒用戶注意。</p><p> ?。?)用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時間(以分鐘為單位),按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示,直到時間到而停機(jī)。</p><p> ?。?)三只LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫停”3個狀態(tài)。</p><p> 2.2設(shè)計的總體思路</p><p> 從課程
14、設(shè)計要求來看,要求實現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停,實際上沒又電機(jī)給我們接上,這回要用四個LED燈的狀態(tài)來表示,當(dāng)顯示時間前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒,如此一來,周期恰好是60秒,理所當(dāng)然的分鐘計數(shù)器、秒計數(shù)器是一定要有的。接下來脈沖是一定的了,但是有分鐘計數(shù)器和秒鐘計數(shù)器還要考慮是不是要60分頻器,就我們所學(xué)過的來說實現(xiàn)循環(huán)有移位寄存器;還有個問題,當(dāng)洗滌時間到了,報警還要一個報警電路,根據(jù)人性化、自動化、低成本的設(shè)計
15、原則,報警的蜂鳴器不可以長時間的叫,要有個合理的時間,我們可以用一個單穩(wěn)態(tài)電路來實現(xiàn)。但是還有一個問題要解決:如何提取時間并使循環(huán)電路工作的信號?方案有兩種:一是直接從數(shù)值上進(jìn)行提取信號來控制一個可以實現(xiàn)循環(huán)的74LS194來實現(xiàn);另一種是制作一個二十進(jìn)制到十進(jìn)制的循環(huán)轉(zhuǎn)化來把這一分鐘走完,但是從電路的復(fù)雜程度和經(jīng)濟(jì)性來說,顯然后者太過于復(fù)雜,也不利于接線和排故障,雖然難度會大一些、出成果的時間會比別人晚,但是要設(shè)計一個真正可以讓用戶用
16、放心使用的產(chǎn)品,還得這樣做。尤其是最后的循環(huán)電路用兩個194一定可以很容易實現(xiàn)。</p><p><b> 3 設(shè)計的基本原理</b></p><p> 首先,從秒脈沖出來的信號,經(jīng)過一個控制電路后進(jìn)入秒計數(shù)器進(jìn)行秒計數(shù),進(jìn)行清零,這時用戶置入洗滌時間,并按開始按鈕,洗衣機(jī)開始工作。當(dāng)秒計數(shù)器變?yōu)榱愕臅r候,去分鐘計數(shù)器上面借數(shù);與此同時,從十秒位轉(zhuǎn)化出來的信號進(jìn)入
17、移位寄存器后,LED燈表示出電機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài);當(dāng)用戶設(shè)定的洗滌時間結(jié)束后,電路報警并清零;同時電機(jī)指示燈熄滅。</p><p><b> 4 設(shè)計方案</b></p><p> 方案一 框圖如圖4.1所示</p><p> 圖4.1 設(shè)計方案一</p><p> 方案二 框圖如圖4.2所示</p>&l
18、t;p> 清零 </p><p><b> 置數(shù)</b></p><p> 圖4.2 設(shè)計方案二</p><p> 本定時器實際上包含兩級定時的概念,一是總洗滌過程的定時,而是在總洗滌過程中又包含電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和暫停三種定時,并且這三種定時是反復(fù)循環(huán)直至所設(shè)定的總定時時間到位置。當(dāng)總定時時間在0~
19、20min以內(nèi)設(shè)定一個書之后T為高電平1,然后用倒計時的方法每分鐘減1直至T變?yōu)?.在此期間,若Z1=Z2=1,實現(xiàn)正轉(zhuǎn);若Z1=Z2=0,實現(xiàn)暫停;若Z1=1,Z2=0,實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)定時的方法很多,比如采用單穩(wěn)電路實現(xiàn)定時,又如將定時初值預(yù)置到計數(shù)器中,使計數(shù)器運行在減計數(shù)狀態(tài),當(dāng)減到全零時,則定時時間到。如圖所示的電路原理框圖就是采用這種方法實現(xiàn)的。由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)60分頻后,得到分脈沖信號。洗滌定時的時間的初值先通
20、過撥盤或數(shù)碼開關(guān)設(shè)置到洗滌時間計數(shù)器中,每當(dāng)分脈沖到來計數(shù)器減1,直至減到定時時間到為止。運行中間,剩余時間經(jīng)譯碼后在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。</p><p> 經(jīng)比較后,采用第二種方案。</p><p> 5 單元電路的設(shè)計和元件的選擇 </p><p><b> 5.1秒脈沖發(fā)生器</b></p><p> 方案一
21、:由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的電路圖如圖4所示,由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高,輸出驅(qū)動電流大,功能靈活,而且采用差分電路形式,它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定,不易受干擾。因此采用此方案。</p><p> 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖5.1所示</p><p> 圖5.1
22、由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p> 555定時器的引腳圖如圖5.2所示</p><p> 圖5.2 555定時器的引腳圖</p><p> 方案二:由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器 如圖5.3所示</p><p> 圖6 由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p> 圖5.3 由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器&
23、lt;/p><p> 由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器的電路,在此電路中,當(dāng)電源電壓波動時,會使振蕩頻率不穩(wěn)定,在Vth與VDD/2不相等時,影響尤為嚴(yán)重,而Vth容易受溫度、電源電壓及干擾的影響,因此頻率穩(wěn)定性較差,不宜采用此方案。</p><p><b> 5.2 分秒計數(shù)器</b></p><p> 分秒計數(shù)器如圖5.4所示</p>
24、<p> 圖5.4 分秒計數(shù)器</p><p> 其中,74LS192的引腳圖如圖5.5所示</p><p> 圖5.5 74LS192的引腳圖</p><p> 74LS192的功能表如表5.1所示</p><p> 表5.1 74LS192功能表</p><p> 百進(jìn)制分計數(shù)器和六
25、十秒計數(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來實現(xiàn)分計數(shù)和秒計數(shù)功能,我們要的只是減計數(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端輸入的時候秒計數(shù)的192開始從9減到0;這時,它的借位端BO
26、 會發(fā)出一個低電平到秒十位的輸入端DOWN,秒十位的計數(shù)從6變到5,一直到變?yōu)?;當(dāng)高低位全為零的時候,秒十位的BO發(fā)出一個低電平信號,DOWN為零時,置數(shù)端LD等于零,秒十位完成并行置數(shù),下一個DOWN脈沖來到時,計數(shù)器進(jìn)入下一個循環(huán)減計數(shù)工作中。</p><p> 對于分計數(shù)來說,道理也是一樣的;只是要求,當(dāng)秒計數(shù)完成了,分可以自動減少,需要把秒十位的借位端BO端接到分計數(shù)的DOWN端作為分計數(shù)的輸入信號來
27、實現(xiàn)秒從分計數(shù)上的借位。當(dāng)然,這些計數(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)時要處于高電平。這是一個獨立工作的最高可以顯示101分鐘的計時器。把四個192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個模塊,它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作,分計數(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,可以用一個三極管(NPN)或者
28、兩個或門就可以實現(xiàn)該功能。還有我們可以利用分計數(shù)的UP端來進(jìn)行外部置數(shù),當(dāng)把它們各接到一個低觸發(fā)(平時保持高電平,外部給一個力就輸入一個低電平)的脈沖上 就可以實現(xiàn)從0-9的數(shù)字輸入。</p><p> 5.3 時間譯碼及控制門</p><p> 時間譯碼及控制門如圖5.6所示</p><p> 圖5.6 時間譯碼及控制門</p><p&g
29、t; 在此部分電路中,三個指示燈,從上至下依次代表“正轉(zhuǎn)”、“暫停”、“反轉(zhuǎn)”。從60秒到40秒內(nèi)第一個燈亮,從40到30秒內(nèi)是第二個燈亮。在30到10秒內(nèi)是第三個燈亮,然后剩下的十秒鐘是第二個燈亮,如此完成第一個循環(huán),剛好一分鐘,之后的時間依次循環(huán)。</p><p> 當(dāng)時間減到0時,最上面的燈亮,提醒定時時間到。</p><p><b> 5.4 總電路圖</b&
30、gt;</p><p> 總電路圖如圖5.7所示</p><p><b> 圖5.7 總電路圖</b></p><p><b> 6 仿真結(jié)果</b></p><p> 6.1 秒脈沖發(fā)生器</p><p> 圖6.1 秒脈沖發(fā)生器仿真</p><
31、;p><b> 6.2 分秒計數(shù)器</b></p><p> 圖6.2 分秒計數(shù)器仿真</p><p><b> 6.2.1 正轉(zhuǎn)</b></p><p> 圖6.3 洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)時仿真</p><p><b> 6.2.2 暫停</b></p>
32、<p> 圖6.4 洗衣機(jī)暫停時仿真</p><p><b> 6.2.3 反轉(zhuǎn)</b></p><p> 圖6.5 洗衣機(jī)反轉(zhuǎn)時仿真</p><p> 6.2.4 定時時間到</p><p> 圖6.6 定時時間到仿真</p><p><b> 7 仿真結(jié)果分析&
33、lt;/b></p><p> 在仿真的過程中,出現(xiàn)的結(jié)果基本符合要求,計數(shù)器的工作也很理想,“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?!钡闹甘緹魟幼饕埠芎?,定時結(jié)束時,自動清零,同時指示燈亮,提醒時間到。,唯一不足的是沒有將電路置數(shù)的功能設(shè)計好,只能按照預(yù)設(shè)的時間100分鐘開始工作。除此之外,由于555定時器的電阻值設(shè)定的不是很理想,以至于出現(xiàn)的脈沖波形不是標(biāo)準(zhǔn)的占空比為百分之五十的方波。</p><
34、;p> 不過,總的來說,仿真結(jié)果我是比較滿意的,我覺得比較成功。</p><p><b> 8 心得體會</b></p><p> 通過這次課程設(shè)計,加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中,我們通過這個方案包括設(shè)計了一套電路原理和PCB連接圖,和芯片上的選擇。這個方案總共使用了一些或門、與門、非門以及電阻電容若干,74LS192NE555定
35、時器各一個</p><p> 在設(shè)計過程中,經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況,就是心里想老著這樣的接法可以行得通,但實際接上電路,總是實現(xiàn)不了,因此耗費在這上面的時間用去很多。</p><p> 我們做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強(qiáng),由于課本上的知識太多,平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能,而且考試內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計過程中,我們了解了很多元件的功能,并且對于其
36、在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。平時看課本時,有時問題老是弄不懂,做完課程設(shè)計,那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能,平時看課本,這次看了,下次就忘了,通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認(rèn)識來源于實踐,實踐是認(rèn)識的動力和最終目的,實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。</p><p> 通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,
37、只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固。</p><p> 這次課程設(shè)計終于順利完成了,在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題,最后在老
38、師的辛勤指導(dǎo)下,終于游逆而解。同時,在老師的身上我們學(xué)也到很多實用的知識,在次我們表示感謝!同時,對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝!</p><p> 此次課程設(shè)計,學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西,比如獨立思考解決問題,出現(xiàn)差錯的隨機(jī)應(yīng)變,和與人合作共同提高,都受益非淺,今后的制作應(yīng)該更輕松,自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項目。</p><p> 在此,感謝于老師的細(xì)
39、心指導(dǎo),也同樣謝謝其他各組同學(xué)的無私幫助!</p><p><b> 9 元器件清單</b></p><p> 表9.1 元器件清單</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 【1】 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.康華光主編 北京:北京高等教育出版社
40、 </p><p> 【2】 《電子技術(shù)課程設(shè)計》.歷雅萍、易映萍主編 北京:中央廣播電視出版社</p><p> 【3】 《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》.彭介華主編 北京:北京高等教育出版社 </p><p> 【4】 《電子線路設(shè)計、實驗、測試》.謝自美主編 武漢:華中理工出版社</p><p> 【5】 《電子技術(shù)基礎(chǔ)課
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