數(shù)電課程設(shè)計洗衣機(jī)定時控制器

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告題目：洗衣機(jī)定時控制器班級:洗衣機(jī)定時控制器一、設(shè)計任務(wù)與要求：1. 設(shè)計脈沖信號源秒脈沖2. 至少能顯示1 : 0012:593. 具備校時功能4附加特殊功能設(shè)計報時功能二、方案設(shè)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(jī)械鐘而言，數(shù)字鐘能達(dá)到準(zhǔn)確計時，并顯示小 時、分、秒，同時能對該鐘進(jìn)展調(diào)整。在此根底上， 還能夠?qū)崿F(xiàn)整點(diǎn)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，譯碼器和顯示器七局 部組成。振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，不 同進(jìn)制的計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)，譯碼器和顯示器進(jìn)展顯示，通過校時電路實(shí)現(xiàn)對時，分的校準(zhǔn)方案一：使用S數(shù)字芯

2、片，使用專用時鐘 芯片，使用十進(jìn)制計數(shù)器，以與使用萬用板焊接 電路，分模塊搭建電路，使用專用電源供電。優(yōu) 點(diǎn)：計時準(zhǔn)確，反響靈敏，思路簡單，性能穩(wěn)定， 成功率高，便于調(diào)試。缺點(diǎn)：驅(qū)動能力弱，走線 復(fù)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(jìn) 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(diǎn)：電路驅(qū)動能力強(qiáng)，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(diǎn)：整體布局比擬麻煩，排 查錯誤比擬麻煩，時鐘性能一般。在比擬兩個方案的 優(yōu)缺點(diǎn)后，選擇了第二個方案，進(jìn)展由上而下層次化 的設(shè)計，先定義和規(guī)定各個模

3、塊的結(jié)構(gòu)，再對模塊內(nèi) 部進(jìn)展詳細(xì)設(shè)計。通過仿真，原理圖設(shè)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(xué)過的數(shù)電知識。可以表現(xiàn)數(shù)電 課設(shè)的真正內(nèi)涵。我們設(shè)計的電子鐘，嚴(yán)格按照設(shè)計 要求，具有整點(diǎn)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(shè)計原理與框圖定時控制器實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)展計數(shù)的計數(shù)電路，由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間如時間一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1kHZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。構(gòu)成方框圖如下：由圖可見：本數(shù)字

4、鐘電路主要由震蕩器、分頻器、校時 電路、時分秒計數(shù)器、譯碼顯示器與整點(diǎn)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(zhǔn)，再經(jīng)過分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)“秒脈沖送入秒計數(shù)器，秒計數(shù)器采用60進(jìn)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(jìn)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(jìn)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七段顯示器顯示出來。校時電路用來對時、分顯示數(shù)字進(jìn)展調(diào)整； 整點(diǎn)報時電路如此根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀

5、態(tài)產(chǎn)生一脈沖信 號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報時。三、各單元電路設(shè)計與分析：1.計數(shù)器的設(shè)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)器與計數(shù)周期長度為除 8的3位 2進(jìn)制計數(shù)器所用的附加選通所組成的； 有了時間標(biāo)準(zhǔn)“秒 信號后，就可以根據(jù)設(shè)計要求設(shè)定時、分、秒計數(shù)器：分和 秒計數(shù)器都采用60進(jìn)制計數(shù)器，計數(shù)規(guī)律00010258, 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) 如此可組成60進(jìn)制計數(shù)器。 小時位為10進(jìn)制和24進(jìn) 制計數(shù)器，分秒為60進(jìn)制計數(shù)器，如下列圖：2.譯碼顯示電路:譯碼和數(shù)碼

6、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承受，它的任務(wù)就是將計 數(shù)器輸出的8421BCD碼譯成數(shù)碼器顯示所需要的上下電 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(shè)計要求相連，a、b、c、d、e、f、g如此與七段數(shù)碼顯示 器對應(yīng)端相連。四、總體電路原理圖與元器件清單:按鍵K2, K320. 1位數(shù)碼 管LED1, LED2, LED3,LED4, LED5, LED663013NPN三極管Q110. 2電阻100, 5k, 20kRl,K3, R640.4電位器LOkR4, R522蜂鳴器無

7、源1110. 574LS48BCD碼7段數(shù)碼管澤碼 器Ul, U23 U3r H U10,Uli61274LS00四路2輸入與非門U5, U13> U253674LS93四位計數(shù)器ua UL U8, U9, IMU1N U19, V20, U2291874LS20兩路斗輸入與非門U161274LS02四路2輸入或非門U1712UI555定時器U2111電霽電客10u卩消抖電尋后加的改進(jìn)元件20.4發(fā)光LED紅色三皇米后加的改進(jìn)器件40,4貼片電阻100歐限流電阻501PCB板17合計56* 5五、電路仿真與仿真結(jié)果分析:方針結(jié)果比擬理想，有些原件并不是和實(shí)際電路中一 模一樣，在實(shí)際電路中

8、 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：電路采用焊接一局部就測試一局部的方案，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，后焊接校時與報時電路。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(fù)排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要并連一個電容，因?yàn)榇穗娐?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(zhǔn)確，校時正常七、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(fù)雜在于用的原件多，電路連接復(fù)雜， PCB板子面積大，分模塊做容易出問題，感

9、官效果不好，因此我們 采用了風(fēng)險較大的在 一 X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(shí)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 要的原理圖庫以與對應(yīng)的封裝庫，因此這就需要消耗不少時間來制作原理圖庫以與封裝庫。在制作 PCB的過程中打印是一個重要的環(huán) 節(jié)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室條件有限，而電路對打印機(jī)以與打印紙的要求比擬高， 我們嘗試 了好多種打印紙才得到了比擬理想的圖，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(fù)排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要并連一個電容，因?yàn)榇穗娐酚瞄_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(jī)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(shè)我們學(xué)習(xí)了很 多，也進(jìn)步了不