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1、西安文理學院機械電子工程系課程設(shè)計報告專業(yè)班級課程數(shù)字電子技術(shù)題目簡易洗衣機控制器學號學生姓名指導教師年月西安文理學院機械電子工程系課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名專業(yè)班級學號指導教師孫職稱教研室課程數(shù)字電子技術(shù)題目簡易洗衣機控制器任務(wù)與要求設(shè)計一個洗衣機控制器，并實現(xiàn)以下功能：1 用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預置時間（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。初始狀態(tài)顯示時間為“00”。使用五個按鍵分別代表：“啟動”、“暫停”、“停止”、“+”和“”。使用三個 LED 發(fā)光管表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫停”3 個狀態(tài)。2 當“啟動”鍵第一次被按下，利用設(shè)定“+”和“”按鍵洗滌時間
2、。當“啟動”鍵第二次被按下，電機運轉(zhuǎn)。當定時時間到，電機停機，蜂鳴器發(fā)出 5 次間斷聲響。3 當電機運轉(zhuǎn)中，“暫?！辨I被按下，洗衣機暫停工作；若暫停狀態(tài)下“暫?！辨I再次被按下，洗衣機繼續(xù)洗滌。當“停止”鍵被按下，洗衣機立即斷電。4撰寫課程設(shè)計報告。開始日期完成日期年月日定時啟動定時啟動正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)2020秒秒暫停暫停1010秒秒反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)2020秒秒暫停暫停1010秒秒定時未到定時未到定時到定時到停機停機目錄目錄設(shè)計目的設(shè)計目的 1設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計任務(wù)和要求 1總體設(shè)計方案總體設(shè)計方案 2功能模塊設(shè)計與分析功能模塊設(shè)計與分析 2電路的安裝與調(diào)試電路的安裝與調(diào)試7實驗儀器及元器件清單實驗儀器及元器件
3、清單 8心得體會心得體會. 8附錄一附錄一 系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)電路圖. 10第 1頁一、設(shè)計目的一、設(shè)計目的1掌握數(shù)字電路中選擇器、計數(shù)器、譯碼顯示等單元電路的綜合應用。2熟悉洗衣機控制器的工作原理及相應的組合邏輯電路和時序電路。3掌握數(shù)字電路各部分電路與總體電路的設(shè)計、調(diào)試、模擬仿真、故障排除及安裝的方法。二、設(shè)計要求和任務(wù)二、設(shè)計要求和任務(wù)1設(shè)計一個洗衣機控制器，并按如下洗滌模式進行工作：2用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預置時間（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。初始狀態(tài)顯示時間為“00”。3 使用五個按鍵分別代表： “啟動”、 “暫?！薄?“停止”、 “+”和“”
4、。使用三個 LED 發(fā)光管表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫停”3 個狀態(tài)。4 當“啟動”鍵第一次被按下， 開始設(shè)定洗滌時間。 通過“+”和“”按鍵，設(shè)置洗滌時間（020 分鐘內(nèi)） ，并在數(shù)碼管上顯示出對應的時間。在預置定時時間后，按“啟動”鍵開始機器運轉(zhuǎn)。當定時時間達到終點時，一方面使電機停機，同時利用蜂鳴器發(fā)出響 1 秒停 1 秒的5 次聲響提示用戶。5若洗衣機洗滌時“暫?！辨I被按下，洗衣機暫停工作；若暫停定時啟動定時啟動正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)2020秒秒暫停暫停1010秒秒反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)2020秒秒暫停暫停1010秒秒定時未到定時未到定時到定時到停機停機第 2頁狀態(tài)下“暫?！辨I再次被按下，洗衣機繼續(xù)洗滌。按下“停
5、止”鍵，洗衣機斷電。三、系統(tǒng)總體設(shè)計三、系統(tǒng)總體設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計思路： 信號經(jīng)過一個控制電路后進入分秒計數(shù)器進行分秒計數(shù)，首先進行開機清零，用戶利用“”“”按鈕以分為單位置入洗滌時間，并按 開始按鈕，洗衣機開始工作。當秒計數(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)化出來的信號進入移位寄存器后，LED 燈表示出電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)；當用戶設(shè)定的洗滌時間結(jié)束后，電路報警并清零；同時電機指示燈熄滅。圖圖 1 原理框圖原理框圖四、功能模塊分析及設(shè)計四、功能模塊分析及設(shè)計1總電路圖的設(shè)計可預置分秒計數(shù)器電機控制顯示器報警器洗滌定時控制時鐘控制電路第 3頁總電路圖的設(shè)計如附錄一所示。本電路分為可預
6、置分秒計數(shù)器、電機控制顯示器、報警器、時鐘控制器四個模塊。信號經(jīng)過控制電路后進入分秒計數(shù)器進行分秒計數(shù)，利用按鈕以分為單位置入洗滌時間，并按開始按鈕，洗衣機開始工作。 當秒計數(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)化出來的信號進入移位寄存器后，LED 燈表示出電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)；當用戶設(shè)定的洗滌時間結(jié)束后，電路報警并清零；同時電機指示燈熄滅。2可預置分秒計數(shù)器的設(shè)計第 4頁圖圖 2 可預置分秒計數(shù)器可預置分秒計數(shù)器分可預置分秒計數(shù)器的設(shè)計如圖 2 所示。分計數(shù)和秒計數(shù)是用四片 74LS192 來實現(xiàn)功能的，由于電路需要的只是減計數(shù)，所以可將它的 UP 端接到高電平上去，DOW
7、N 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 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)?0；當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)器進入下一個循環(huán)減計數(shù)工作中。對于分計數(shù)來說，道理
8、也是一樣的；只是要求，當秒計數(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)的輸入信號來實現(xiàn)秒從分計數(shù)上的借位。當然，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 99 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 和秒的清零端 LD又是接在一起的。還有我們可以利用分計數(shù)的 UP 端來進行外部置數(shù)，當把它們各接到一個低觸發(fā)（平時保持
9、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 09 的數(shù)字輸入。表表 1 74LS192 功能表功能表輸入輸出MPPLCPDCPCP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加計數(shù)011減計數(shù)3電機控制顯示器的設(shè)計第 5頁D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U774LS192A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U974154456U3:B74LS00D7LED-GREEND8LED-REDD9LED-
10、YELLOW圖圖 3電機控制電路電機控制電路電機控制顯示器的設(shè)計如圖 3 所示。在此部分電路中，三個指示燈，從上至下依次代表“正轉(zhuǎn)”、“暫?！?、“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)。4報警器的設(shè)計U8:B(A)A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U1374154D12Q9CLK11Q8S10R13U4:B74LS741098U3:C74
11、LS00D11LED-YELLOWD03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U1274LS1613456U8:B74LS10圖圖 4 報警電路報警電路報警器的設(shè)計如圖 4 所示。當定時時間到，電機停機，報警器報警，蜂鳴器發(fā)出 5 次間斷聲響。第 6頁5時鐘控制器的設(shè)計：第 7頁圖圖 5 時鐘控制器時鐘控制器時鐘控制器的設(shè)計如圖 5 所示。用 555 集成電路組成多諧振蕩電路為系統(tǒng)提供時鐘秒脈沖。555 定時器應用為多諧振蕩電路時，當電源接通 Vcc 通過電阻 R1、R2 向電容 C 充電，其上電壓按指數(shù)規(guī)律上升， 當 u 上升至
12、 2/3Vcc， 會使比較器 C1 輸出翻轉(zhuǎn)， 輸出電壓為零，同時放電管 T 導通，電容 C 通過 R2 放電；當電容電壓下降到 1/3Vcc，比較器C2 工作輸出電壓變?yōu)楦唠娖?，C 放電終止，Vcc 通過 R1、R2 又開始充電；周而復始，形成振蕩。則其振蕩周期與充放電時間有關(guān)，也就是與外接元件有關(guān)，不受電源電壓變化影響。公式計算：T1=(R1+R2)Cln2;T2=R2Cln2;振蕩周期 T = T1+T2=0.7 ( R1 + 2R2) C =1 (s)若取 C=10F，結(jié)合實際選取電阻為 R1 75K,R2 34K。五、電路的安裝與調(diào)試五、電路的安裝與調(diào)試調(diào)試與設(shè)計是不同的兩個過程，調(diào)
13、試比設(shè)計難得多。在整個系統(tǒng)的調(diào)試過程中，調(diào)試要注意模塊化，要從最底層開始，逐級通過后才能進行下一步的工作。按照設(shè)計電路圖連接實物元器件，連接完成后測試電路，發(fā)現(xiàn)并解決了下列問題：1在第一次把譯碼顯示電路的連出來的時候，出現(xiàn)了分秒計數(shù)器中一個 LED 無法顯示的狀況。初步以為是電路圖的問題， 可是經(jīng)過電路仿真發(fā)現(xiàn)電路圖并沒有問題；之后將 74LS48 譯碼器的 D、C、B、A 四個輸入端分別接四個高低邏輯電平，測試發(fā)現(xiàn) LED 數(shù)碼管可以顯示相對應的十進制數(shù)字，排第 8頁除 74LS48 譯碼器壞損；最后測試了所有的接地和電源，發(fā)現(xiàn)是由于74LS192 芯片未接入電源，連接電源后，LED數(shù)碼顯示
14、管正常工作。2在調(diào)試報警裝置的時候，出現(xiàn)了報警器無法報警的問題。通過檢查所有芯片的連接，發(fā)現(xiàn)反饋線連接錯誤，之后改動反饋線解決了此問題。3連接好所有模塊后，進行整體調(diào)試時又出現(xiàn)了計數(shù)器無法正常置零復位的狀況。通過檢查電路連接情況，發(fā)現(xiàn)有些地方接觸不好，最后將所有接觸有問題的地方重新連接，并且重新檢查多次后進行檢測調(diào)試，最終才實現(xiàn)了理想的結(jié)果。六、實驗儀器及元器件清單六、實驗儀器及元器件清單元器件清單如表 3 所示：表 3器件型號數(shù) 量器件型號數(shù) 量器件型號數(shù) 量74LS192574LS161174LS04374LS136174154175K 電阻174LS00374LS138274LS1017
15、4LS74110A02574092LED-RED1LED-GREEN1LED-BLUE1七、心得體會七、心得體會短短兩周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，通過這次的課程設(shè)計鍛煉了我的實踐能力，也是對我以后的實際工作能力的具體訓練和考察過程。現(xiàn)在是一個高科技的時代，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)成為當今技術(shù)領(lǐng)域中最基礎(chǔ)的學術(shù)，在生活中可以說是無處不在的。因此，對于學電信專業(yè)的我來說，學好數(shù)字電子技術(shù)，并正確應用它是非常重要的。此次數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計，從理論到實踐，在整整兩個星期里，我學到了很多的東西。不僅鞏固了以前所學過的知識，而且還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。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
16、要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中第 9頁得出結(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。這次的課程設(shè)計還讓我學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學會了堅持不懈，不輕言放棄。設(shè)計過程， 好比是人類成長的歷程， 常有一些不如意， 但畢竟這是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過查閱大量有關(guān)資料，與同學互相討論、交流經(jīng)驗和自學，若遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，使自己學到了不少
17、知識，雖然也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲卻巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信對今后的學習工作生活有非常重要的影響。同時，這次設(shè)計還提高了我的動手能力， 使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。課程設(shè)計雖然結(jié)束了，但通過設(shè)計所學到的東西將長久存在。相信通過這次設(shè)計，使我懂得科學研究需要嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和一絲不茍的科學作風，這會為我未來的工作和學習打下一個更堅實的基礎(chǔ)。第 10頁附錄一附錄一 系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)電路圖D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U174LS192D0
18、15Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR1474LS192D2Q5CLK3Q6S4R1U4:A74LS74D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR1474LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR1474LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U774LS192A23B22C21D20E118E2190112233445566778899101011111
19、31214131514161517U974154456U3:B74LS00D7LED-GREEND8LED-REDD9LED-YELLOWJ3Q5CLK1K2Q6S4R15U10:A74LS112123U11:A74LS136U8:B(A)A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U1374154D12Q9CLK11Q8S10R13U4:B74LS741098U3:C74LS00D11LED-YELLOWD03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U1274LS161123456131211109812345613121110981234561312111012456U17:A74LS1391012138U17:B74LS1312456U18:A74LS1391012138U18:B74LS1312456U19:A74LS1398U16:F74LS04D161N914121312U8:A74LS103456U8:B74LS10123456R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5R1100kC10.01uFR2100kD10001N914D201N914C27uF
課程設(shè)計簡易洗衣機的設(shè)計
