數(shù)電課程設(shè)計(jì)：洗衣機(jī)時控電路

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電氣工程學(xué)院數(shù)字電子電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書姓 名： 班 級： 學(xué) 號： 完成日期： 設(shè)計(jì)題目目錄 設(shè)計(jì)過程 設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程洗衣機(jī)時控電路題目要求1規(guī)定電動機(jī)運(yùn)行規(guī)律為正轉(zhuǎn)20s、停10s、反轉(zhuǎn)20s、停10s、再正轉(zhuǎn)20s，以后反復(fù)運(yùn)行；2要求能顯示洗衣機(jī)剩余工作時間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一分鐘，顯示計(jì)數(shù)器自動減1，直到顯示器為“0”3電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)要有指示燈指示。由要求的正轉(zhuǎn)20s、停10s、反轉(zhuǎn)20s、停10s、再正轉(zhuǎn)20s一個

2、周期剛好是60秒，我們可以用六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器的十位的數(shù)字狀態(tài)來進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的控制。例如，當(dāng)秒位在59s40s之間時, 需要門電路來實(shí)現(xiàn)秒十位上的亮，。要實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)剩余時間的顯示，根據(jù)實(shí)際情況它就包括分和秒的顯示。首先我們利用四個74LS192十進(jìn)制減數(shù)器設(shè)計(jì)成六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器和百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器，然后將可以接高低電平的四個雙向開接到它的最高位的四位即就是分的十位，在運(yùn)行之前通過鍵盤控制它的個高低電平輸入即進(jìn)行預(yù)置數(shù)（當(dāng)然 也可以進(jìn)行分的個位預(yù)置數(shù)，在設(shè)計(jì)中為了體現(xiàn)這種思想，我們只預(yù)置分的十位），剩余時間顯示的話，只要在六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器和百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器的個位和十位分別接上一個顯示器即可。再者，我們需

3、要一個寄存器來穩(wěn)定數(shù)碼管的顯示，將此刻秒計(jì)數(shù)器的十位數(shù)穩(wěn)定輸出來控制運(yùn)動狀態(tài)燈的顯示。由于該功能的實(shí)現(xiàn)是以秒為單位進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)的，所以需要設(shè)計(jì)一個秒脈沖源，但我們采用最簡單的方法，只要對脈沖源的頻率屬性進(jìn)行了設(shè)計(jì)而已，不做特別要求。 eq oac(,2)設(shè)計(jì)原理開始前我們通過鍵盤控制雙向開關(guān)來對其運(yùn)行時間進(jìn)行預(yù)置即洗滌時間設(shè)置，開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，洗滌時間顯示進(jìn)行減計(jì)數(shù)功能，當(dāng)秒計(jì)數(shù)器的個位減為零時就向十位借數(shù)，十位減一（分計(jì)時器同理），而在同時通過并行輸出寄存器穩(wěn)定輸出秒十位數(shù)據(jù)，再經(jīng)過門電路來控制洗衣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的顯示燈，當(dāng)設(shè)置的洗滌時間到后，顯示器顯示清零。3.系統(tǒng)框圖一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器一百進(jìn)制分計(jì)

4、數(shù)器剩余時間顯示總控制圖運(yùn)行狀態(tài)顯示燈六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù) 器雙向開關(guān)預(yù)置數(shù)圖1-1系統(tǒng)框圖模塊電路設(shè)計(jì) eq oac(,1)六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器和一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器模塊選用具有雙時鐘輸入功能的可逆計(jì)數(shù)器74LS192來實(shí)現(xiàn)，需要的是它的減數(shù)功能。1.將它的加計(jì)數(shù)端UP接到高電平或者+5伏電源上，CLK接地端;2.對于秒個位我們不需要置數(shù)，所以將它的異步置數(shù)端LD（低電平有效）接到高電平上。3.DOWN接一秒脈沖源，而它的借位輸出端BO接到秒十位的信號輸入端DOWN，當(dāng)秒個位的數(shù)清零時，BO發(fā)送一個借位信號到十位，使得十位減一,而秒個位繼續(xù)從9減到1。4.對于秒十位，我們同樣將它的借位輸出端BO接到下一個

5、高位的信號輸入端DOWN。5.由于秒個位要不斷向它借位，等到秒位全部為零時它的秒十位借位輸出端 BO就會向高位的分位的信號輸入端DOWN發(fā)送一個低電平借位信號。6.為了實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制功能我們讓秒十位的輸入端B,C接高電平，A,D接低電平（秒個位上的四個輸入均接到低電平上）再把它的異步置數(shù)端LD和它的借位輸出相連，當(dāng)它要向高位借位時借位輸出端 BO發(fā)出的低電平信號會使得LD 有效，此時系統(tǒng)自動就將其置為0110即就是6，這就實(shí)現(xiàn)了六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器。對于百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器，同理，我們將它UP接到高電平或者+5伏電源上，CLK接地端。它的異步置數(shù)端LD接到高電平上即使之無效，個位借位輸出端BO接到十位的信

6、號輸入端DOWN，當(dāng)個位的數(shù)減為零時，BO發(fā)送一個借位低電平信號到十位，使得十位減一,而秒個位也繼續(xù)從9減到1，秒位上的輸入端A,B,C,D均接到低電平上。當(dāng)然要顯示剩余時間，就需要在每一個減數(shù)器上連接一個顯示管，即將計(jì)數(shù)器的四個輸出端QA,QB,QC,QD依次連接到顯示管的四個輸入端1,2,3,4上。再者，電路中是以一秒為脈沖周期進(jìn)行脈沖輸入的，但我們簡化了一下這個實(shí)驗(yàn)步驟，只是改變了一下脈沖頻率，讓脈沖周期接近于一秒，即雙擊脈沖源得到如下圖所示對話框，在圖中的Freuency欄目中修改頻率為0.15KHz即可。 圖1-2啟動開關(guān)運(yùn)行，仿真結(jié)果如下圖圖1-3六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器和一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器

7、注：74LS192的引腳圖如下圖 圖1-4 74LS192管腳其中BO為借位輸出端，CO為進(jìn)位輸出端UP為加計(jì)數(shù)端，DOWN為減計(jì)數(shù)端，LOAD為異步置數(shù)端，CLR為異步清零端。輸 入輸 出CRLDUPDOWNDCBAQDQCQBQA1*000000*abcdabcd011*加計(jì)數(shù)功能011*減計(jì)數(shù)功能 表1-1 74LS192的邏輯功能表當(dāng)CLR為高電平時（高電平有效），計(jì)數(shù)器直接清零，當(dāng)CLR為低電平，LOAD也為低電平（低電平有效）時，數(shù)據(jù)直接從置數(shù)端A,B,C,D植入計(jì)數(shù)器，CLR為低電平，LOAD為高電平時，執(zhí)行計(jì)數(shù)功能，執(zhí)行加數(shù)功能時，減計(jì)數(shù)端DOWN接高低電平，計(jì)數(shù)脈沖由UP端輸

8、入；執(zhí)行減數(shù)功能時，加數(shù)端UP接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由減數(shù)端DOWN。LED數(shù)碼顯示管的引腳如圖1-5 圖1-5 LED數(shù)碼顯示管其中4,3,2,1端為其數(shù)據(jù)輸入端，其它各端口顯示器默認(rèn)有效。 eq oac(,2)預(yù)置數(shù)對于本題我們只預(yù)置分十位數(shù)即體現(xiàn)這種思想即可。因?yàn)槭褂闷骷妮斎氡緛砭褪且唤M二值代碼，所以我們就給分十位減數(shù)器的每一個輸入端接一個雙向開關(guān)，并且每一個開關(guān)的外兩端分別接+5伏和地端,連接完成后，左鍵雙擊開關(guān)，設(shè)置其鍵盤控制屬性，如下圖所示，在上面我們可以選擇用鍵盤上的某個鍵來分別控制各個開關(guān)動作。圖1-6這樣，在運(yùn)行開始之前，我們通過單擊或者雙擊鍵盤上我們設(shè)置的鍵來控制輸入端的高低

9、電平輸入，即就設(shè)置成我們想要的時間，例如0110，設(shè)置完成之后，即可運(yùn)行，且初始顯示時間就是我們所設(shè)置的六十分鐘。在這里我們要注意一點(diǎn)就是在之前我們所設(shè)置的百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器，由于不需要預(yù)置數(shù)，所以將其兩個異步預(yù)置數(shù)端LD都接到高電平上使之無效，但是如果要預(yù)置數(shù)就必須將其設(shè)置成有效狀態(tài)即接到低電平上，但是，因?yàn)樗闹脭?shù)不受時鐘信號的控制，也就是說，洗衣機(jī)已經(jīng)開始運(yùn)行之后，如果LD端一直有效，分十位上的數(shù)就會一直是我們開始給它預(yù)置的而不會發(fā)生變化，所以我們也給它接了一個雙向開關(guān)，運(yùn)行開始前，我們預(yù)置數(shù)的時候?qū)⑺拥降碗娖?，置完?shù)后就將其置為無效狀態(tài)接到高電平上，這樣，顯示器上所顯示的時間就會隨著時鐘

10、信號的輸入而遞減，在本題中我們給分十位設(shè)置的預(yù)置數(shù)鍵從A,B,C,D,LOAD依次為A鍵,B鍵,C鍵,D鍵,E鍵。下圖為預(yù)置數(shù)仿真模塊圖；圖1-7 預(yù)置數(shù)功能模塊 eq oac(,3)循環(huán)電路因?yàn)檎D(zhuǎn)，停，反轉(zhuǎn)，停剛好一個周期是60s，且每種狀態(tài)的運(yùn)行時間恰好都是十秒的整數(shù)倍所以我們就考慮用秒十位上數(shù)的變化來控制洗衣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的顯示。，在一個周期內(nèi)59s40s之間洗衣機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)，39s30s之間洗衣機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，29s10s之間洗衣機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，9s0s之間又是停止時間，所以我們讓正轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示燈X1=QCQBQA+QCQBQA經(jīng)化簡得X1=QCQB，即就是我們把QB端求反后再用一個兩輸

11、入與門將其與QC連接送到正轉(zhuǎn)顯示燈上，當(dāng)秒十位的輸出為0101（5）或者是0100（4）時X1=1該燈亮，顯示洗衣機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài) ，同理我們讓停狀態(tài)顯示燈X2=QC(QBQA)，即用一個兩輸入的同或門將QA和QB連接，再有一個兩輸入的與門將其輸出與求反后的QC連接送到停滯狀態(tài)顯示燈上，當(dāng)十位的輸出為0011（3）或者0000（0）時X2=1，此時顯示洗衣機(jī)處于停滯狀態(tài)，同樣我們也可以控制反轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣，一個周期也就是六十秒完成后秒十位再向高位借數(shù)繼續(xù)循環(huán)以上過程，仿真結(jié)果如下圖所示如下圖所示；圖1-8 循環(huán)控制模塊其中寄存器74LS194的管腳圖如下所示 圖1-9 74LS194的管腳圖A,B

12、,C,D為并行輸入端，QA,QB,QC,QD位并行輸出端，Sr,Sl分別為右移和左移串行輸入端，因?yàn)樵摻M合電路主要有四種工作模式，并行輸出，右移輸出，左移輸出和保持，所以管腳S1,S0用來控制工作模式，CLR為異步清零端，CLK為時鐘脈沖輸入端，當(dāng)CLR接高電平（低電平有效）,S1,S2接高電平時，它將輸進(jìn)的數(shù)平行再輸出去。其邏輯功能如下圖所示：功能輸 入輸 出CLRS1S0SLSRABCDQ0Q1Q2Q3送數(shù)111*abcdabcd右移101*DrabcdDrabc左移110Dl*abcdbcdDl保持100*Q0Q1Q2Q3表1-2 74LS194的邏輯功能表在我們的實(shí)驗(yàn)中因?yàn)槲覀冃枰氖?/p>

13、寄存器的并行輸出功能，所以我們讓S1,S0均接到高電平上 。二.總電路對于總控制電路，我們只需將各個模塊連接起來即可，如前面模塊設(shè)置所示，我們將雙向開關(guān)連到第一塊減數(shù)器即分十位減數(shù)器的四個輸入端A,B,C,D，當(dāng)然預(yù)置數(shù)端LOAD也不能少。因?yàn)槲覀円妹胧簧系娘@示數(shù)據(jù)來控制洗衣機(jī)的三種狀態(tài)的顯示燈，為方便起見我們將十位上的數(shù)輸出到一個移位寄存器上，利用其并行輸出功能將數(shù)據(jù)輸出給各個門電路，經(jīng)過組合仿真即可得到如下仿真結(jié)果； eq oac(,1)正轉(zhuǎn)仿真 圖1-10 正轉(zhuǎn)仿真 eq oac(,2)反轉(zhuǎn)仿真 圖-11 反轉(zhuǎn)仿真 eq oac(,3)停止仿真 圖1-12 停止仿真三.仿真調(diào)試遇到的

14、問題以及分析其實(shí)開始的時候我們就認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)如題所示功能其基本上就是兩大模塊的問題，六十和一百進(jìn)制減計(jì)數(shù)器和正反轉(zhuǎn)停循環(huán)控制模塊，計(jì)數(shù)器相對來說比較簡單，而到了循環(huán)控制這個模塊，因?yàn)樗腥N狀態(tài)，開始我們是想著用時序邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，但最后又想到它的三種狀態(tài)剛好是一個周期，我們就簡化了一下問題即用時間來控制三種狀態(tài)的燈亮就行了。再如前面模塊設(shè)計(jì)可知我們是利用秒十位上數(shù)值的變化來控制電路的正反轉(zhuǎn)停狀態(tài)的顯示燈亮，理論上這個的確是成立的，但是當(dāng)我們連接好各個模塊開始仿真時我們發(fā)現(xiàn)，9s0s（顯示器顯示時間）是停止燈亮 ，59s40s之間時正燈亮，而在六十秒那一秒之內(nèi)正轉(zhuǎn)狀態(tài)的燈亮了一下，然后是停止的燈

15、亮，然后再到59s正轉(zhuǎn)燈亮，經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)谝幻爰淳褪亲詈笠幻腼@示完后，顯示器清零，也就是說從9秒到0秒一共是用了9秒，六十秒那一秒應(yīng)該是停止才對，但是我們沒有將其考慮在內(nèi)，所以狀態(tài)顯示燈就隨機(jī)亮。所以我們又將六十秒那一秒考慮到停止?fàn)顟B(tài)就實(shí)現(xiàn)了總圖所示完整電路。還有，雖然這個軟件用起來比較方便但畢竟是初次接觸，好多東西都不熟悉，就象我們在用門電路來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)燈時，開始我們選用的與門是74LS08D,但是當(dāng)我們把它連接上以后，結(jié)果卻出不來，但理論絕對是沒有問題的，然后我們發(fā)現(xiàn)我們使用的與門有兩種，還有一種是7408N，于是我們就試著全用7408N，結(jié)果燈就亮了，為什么用74LS08D就出不來呢？我們分析可能是這種74LS08D只能夠用于特定的組合邏輯電路吧。四收獲以及體會由于以前接觸過仿真軟件proteus，對于同一類的仿真軟件Multisim上手比較快，所以在較短時間內(nèi)，就可以簡單的應(yīng)用該軟件。雖然會用軟件，但畫圖也不是件容易的事，用時序電路來設(shè)計(jì)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時，仿真圖畫了一次又一次，檢查了一遍又一遍結(jié)果就是出不來，最后我們就簡化了一下問題將其改為用門電路控制狀態(tài)燈亮，就成了現(xiàn)在的結(jié)果。我們剛剛做完計(jì)數(shù)器和時序邏輯電路的實(shí)驗(yàn)，我們對其用法都還算都比較熟悉，特別是計(jì)數(shù)器部分，所以我們很快就做出來了六十進(jìn)制和百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。想到將計(jì)數(shù)器的數(shù)