數(shù)電課程設計洗衣機定時控制器

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設計報告題目：洗衣機定時控制器班級：洗衣機定時控制器一、設計任務及要求：1. 設計脈沖信號源（秒脈沖）2. 至少能顯示 1 ： 00 12:593. 具備校時功能4. 附加特殊功能設計（報時功能）二、方案設計與論證：所謂數(shù)字鐘，是指利用電子電路構(gòu)成的計時器。相對機 械鐘而言，數(shù)字鐘能達到準確計時，并顯示小時、分、秒， 同時能對該鐘進行調(diào)整。在此基礎上，還能夠?qū)崿F(xiàn)整點報時 的功能。其中有振蕩器，分頻器，校時電路，報時電路，計 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 準秒信號發(fā)生器，不同進制的計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)，譯碼器和顯 示器進行顯示，通過校時電路實現(xiàn)對時，分的校準方案

2、一：使用COMS數(shù)字芯片，使用專用時鐘芯片, 使用十進制計數(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：計時準確，反應 靈敏，思路簡單，性能穩(wěn)定，成功率高，便于調(diào)試。缺 點：驅(qū)動能力弱，走線復雜，對數(shù)電知識的利用并不充 分。方案二：使用 TTL 數(shù)字芯片，使用 74LS93 多進制計數(shù) 器，用 555 定時器自建時鐘模塊， 使用 USB 供電，使用 PCB 制板。優(yōu)點：電路驅(qū)動能力強， 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， 外觀漂亮，供電方便。 缺點： 整體布局比較麻煩，排查錯誤比較麻煩，時鐘性能一般。 在 比較兩個方案的優(yōu)缺點后，選擇了第二個方

3、案，進行由上而 下層次化的設計，先定義和規(guī)定各個模塊的結(jié)構(gòu)，再對模塊 內(nèi)部進行詳細設計。通過仿真，原理圖設計，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 能充分利用學過的數(shù)電知識?？梢泽w現(xiàn)數(shù)電課設的真正內(nèi)涵。 我們設計的電子鐘，嚴格按照設計要求，具有整點報時，調(diào) 時，調(diào)分等功能；特別是，我們的調(diào)時調(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。設計原理及框圖定時控制器實際上是一個對標準頻率進行計數(shù)的計數(shù)電路， 由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路， 同時標準的 1k

4、HZ 時間信號必須做到準確穩(wěn)定。 構(gòu)成方框圖如下：由圖可見：本數(shù)字鐘電路主要由震蕩器、分頻器、校時電路、時 分秒計數(shù)器、譯碼顯示器及整點報時電路、定時控制電路構(gòu)成。它們 的工作原理是：由震蕩產(chǎn)生的高頻脈沖信號作為數(shù)字鐘的時間基準， 再經(jīng)過分頻器輸出標準 “秒脈沖”送入秒計數(shù)器， 秒計數(shù)器采用 60 進 制計數(shù)器，每累計 60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號作為分計 數(shù)器的脈沖信號，分計數(shù)器也采用 60 進制計數(shù)器， 每累計 60 分鐘 發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到時計數(shù)器，時計數(shù)器采用 24 進制計數(shù)器。譯碼顯示電路將時、分、秒計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到 七段譯碼顯示器，通過六位 LED

5、 七段顯示器顯示出來。校時電路用 來對時、分顯示數(shù)字進行調(diào)整；整點報時電路則根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出 狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。三、各單元電路設計與分析：1. 計數(shù)器的設計：本電路統(tǒng)一采用 74LS192 計數(shù)器，該計數(shù)器是由 4 個主從觸發(fā) 器和用作除 2 計數(shù)器及計數(shù)周期長度為除 8的 3位 2進制計數(shù)器所用 的附加選通所組成的；有了時間標準“秒”信號后，就可以根據(jù)設計 要求設定時、分、秒計數(shù)器：分和秒計數(shù)器都采用 60 進制計數(shù)器， 計數(shù)規(guī)律 000，59， 00，01 ，個位由與非門電路組成接在 QB、 QD十位用與非門接在 QB、QC再將它們級聯(lián)則可組成 60進制計

6、 數(shù)器。 小時位為 10 進制和 24 進制計數(shù)器，分秒為 60 進制計數(shù)器，如圖所示：2. 譯碼顯示電路：譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計時狀態(tài)直觀清晰地放映出 來，被人們的視覺器官所接受，它的任務就是將計數(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)動器 74 其中 A、B、C、D 與計數(shù)器的四個 輸出端 QA、QB、QC、QD 按設計要求相連， a、b、c、d、e、f 、g 則 與七段數(shù)碼顯示器對應端相連。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

7、不是和實際電路中一模一樣， 在實際電路中 用與非門代替了非門以方便走線，而且仿真中不會出 現(xiàn)按鍵抖動等問題，只可以 作為原理上的參考：六、電路功能測試方案與測試結(jié)果：方案：電路采用焊接一部分就測試一部分的方案， 這樣可以方便 排查錯誤，排除其它因素的干擾，本電路先焊接時鐘電路，再焊接計 時顯示電路，后焊接校時及報時電路。結(jié)果：時鐘產(chǎn)生電路出現(xiàn)了問題，分頻電路工作不正常，經(jīng)過反復排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要并連一個電容，因為此電路用開關(guān)電源供電不太穩(wěn)定所以需要濾波 電容，使計數(shù)器正常工作。計時準確，校時正七、作品照片圖八、結(jié)論與心得體會:定時控制器，原理并不難，它的復雜在于用的原件多，電路連接復雜，PC

8、B 板 子面積大，分模塊做容易出問題，感官效果不好，因此我們采用了風險較大 的在一張板子畫PCB的方案。仿真電路很簡單，只要原理正確，得到的結(jié)果 就非常理 想，但是在實際畫板子做電路的過程中還是遇到了不少問題。首先 Altium Desig ner 軟件中缺乏需要的原理圖庫以及對應的封裝庫，因此這就需 要耗費不 少時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 個重要的環(huán) 節(jié)，因為實驗室條件有限，而電路對打印機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)印和腐蝕也是一個重 要環(huán)節(jié)，對于沒 有轉(zhuǎn)印好的地方還要用黑筆描出來。 在焊接電路的時候，時鐘產(chǎn)生電路出現(xiàn)了問 題，分頻電路工作不正常，經(jīng)過反復排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要 并連一個電容，因為 此電路用開關(guān)電源供電不太穩(wěn)定所以需要濾波電容，使計數(shù)器正常工作。校時的按鍵有機械抖動，這是仿真過程中不會遇到的，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的問 題，比其它方法要簡潔得多 效果卻并不差。通過這次課設我們學習了很多，也 進步了不少，通過團隊合作我 們學會了許多在書本