数字电子技术课程设计 简易洗衣机控制器设计.doc

数字电子技术课程设计 简易洗衣机控制器设计 原文地址：数字电子技术课程设计--简易洗衣机控制器设计作者：天际的战斧课程设计任务书 题目：简易洗衣机控制器设计 初始条件：设计一个电子定时器，控制洗衣机按如下洗涤模式进行工作 要求完成的主要任务： (1)当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号(可换成指示灯)提醒用户注意。 (2)用两位数码管显示洗涤的预置时间(以分钟为单位)，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。 (3)三只LED灯表示正转、反转和暂停3个状态。 (4)画出电路原理图。 (5)进行电路的仿真与调试。 指导教师签名：2008年月日 系主任(或责任教师)签名：年月日 目录 1设计任务与要求1 2基本原理1 3设计方案2 4单元电路的设计和元件的选择3 4.1秒脉冲发生器3 4.2分秒计数器6 4.3时间译码及控制门9 4.4总电路图10 5仿真结果11 5.1秒脉冲发生器11 5.2分秒计数器11 5.2.1正转12 5.2.2暂停13 5.2.3反转14 5.2.4定时时间到15 6仿真结果分析16 7体会16 8元器件清单17 9参考文献17 摘要 从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，当显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，如此一来，周期恰好是60秒，理所当然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的。接下来脉冲是一定发热了，我们可以用555定时器构成的多谐振荡器来产生脉冲。除了这些，还要求在定时结束后有一个指示灯亮来提示定时时间到，还要求电路有清零和置数的功能，这些用逻辑电平开关即可以实现。 简易洗衣机控制器设计 1设计任务与要求 设计一个电子定时器，控制洗衣机按如图1洗涤模式进行工作 图1洗涤模式 (1)当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号(可换成指示灯)提醒用户注意。 (2)用两位数码管显示洗涤的预置时间(以分钟为单位)，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。 (3)三只LED灯表示正转、反转和暂停3个状态。 2基本原理 首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。 3设计方案 方案一框图如图2所示 图2设计方案一 方案二框图如图3所示 清零 置数 图3设计方案二 本定时器实际上包含两级定时的概念，一是总洗涤过程的定时，而是在总洗涤过程中又包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至所设定的总定时时间到位置。当总定时时间在0~20min以内设定一个书之后T为高电平1，然后用倒计时的方法每分钟减1直至T变为0.在此期间，若Z1=Z2=1，实现正转；若Z1=Z2=0，实现暂停；若Z1=1,Z2=0,实现反转。实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现定时，又如将定时初值预置到计数器中，使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时间到。如图所示的电路原理框图就是采用这种方法实现的。由秒脉冲发生器产生的时钟信号经60分频后，得到分脉冲信号。洗涤定时的时间的初值先通过拨盘或数码开关设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减1，直至减到定时时间到为止。运行中间，剩余时间经译码后在数码管上进行显示。 经比较后，采用第二种方案。 4单元电路的设计和元件的选择 4.1秒脉冲发生器 方案一：由555定时器构成的多谐振荡器 由555定时器构成的多谐振荡器的电路图如图4所示，由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。 图4由555定时器构成的多谐振荡器 图5 555定时器的引脚图 方案二：由门电路构成的多谐振荡器 图6由门电路构成的多谐振荡器 由门电路构成的多谐振荡器的电路，在此电路中，当电源电压波动时，会使振荡频率不稳定，在Vth与VDD/2不相等时，影响尤为严重，而Vth容易受温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，不宜采用此方案。 4.2分秒计数器 图7分秒计数器 其中，74LS192的引脚图如图8所示 图8 74LS192的引脚图 74LS192的功能表如表1所示 表1 74LS192功能表 一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲和进制不同而已，我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是减计数，所以我们把它的UP端接到