数电课程设计报告_洗衣机控制电路.doc-资料库

一．设计总体思路，基本原理和框图 1.设计总体思路课程设计要求实现电机的正传、反转、暂停，用两个 LED 灯的三种状态来表示，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，正好一个 60 秒减计数器可以构成一个循环结构。循环的总时间可以用一个外围 100 进制减计数器解决，并用两个数码管显示时间。这样一个电路的主体电路就构造出来了，然后一步步实现其具体的功能。用一个 74L S74 触发器控制整个电路的停止和清零以及连接蜂鸣器计构成报警模块。信号发生器仿真时就直接用方波信号代替，安装电路的时候就直接用脉冲信号。设置两个开关以控制电路的启动和随时停止。现在大体上就这样计划，下面说说基本原理。 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.系统设计框图 1

二．仿真设计：（一） .单元电路的设计 1. 分、秒计数器模块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 74L S192 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 端接到高电平上去 ,DOWN 端接到秒脉冲上；十分秒位上的输入端 B 、C 端接到高电平上，即从输入端置入 0110（十进制的 6），秒十位的 LD 端和借位端 BO 联在一起，再把秒位的 BO 端和十秒位的 DOW N 联在一起。当秒脉冲从秒位的 DOWN 端输入的时候秒计数的 192 开始从 9 减到 0；这时，它的借位端 BO 会发出一个低电平到秒十位的输入端 DOW N ，秒十位的计数从 6 变到 5，一直到变为 0；当高低位全为零的时候，秒十位的 BO 发出一个低电平信号， DO WN 为零时，置数端 LD 等于零，秒十位完成并行置数，下一个 DO WN 脉冲来到时，计数器进入下一个循环减计数工作中。对于分计数来说，道理也是一样的；只是要求，当秒计数完成了，分可以自动减少，需要把秒十位的借位端 BO 端接到分计数的 DOWN 端作为分计数的输入信号来实现秒从分计数上的借位。当然，这些计数器工作，其中的清零端 CR 要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平。这是一个独立工作的最高可以显示 101 分钟的计时器。把四个 192 的 QA/QB/Q C/QD 都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。作为洗衣机控制器的一个模块，它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作，分计数的清零端 LD 是接在一起的；秒的清零端 LD 又是接在一起的，所以当要从外部把它们强制清零时，可以用一个三极管（ NP N）或者两个或门就可以实现该功能。还有我们可以利用分计数的 UP 端来进行外部置数，当把它们各接到一个低触发（平时保持高电平，外部给一个力就输入一个低电平）的脉冲上就可以实现从 0－ 9 的数字输入。 2

分秒电路图如下： 3

2. 指示灯显示模块用 2 片 74LS151 数据选择器，将秒针的十位输出信号的低三位依次连接到 74 LS151 的 A、 B、 C 输入端， 74LS151 的输出端分别连接一个 LED 灯。其模块如下： 4

（二） .总电路图设计现在各单元电路完成了，最后要把它们有效的结合起来联合工作，实现目的功能。我们要求在给分钟置数的同时秒要显示为零；外部还要有强制停止并清零；还有停止报警功能。对于置数来说，我们可以在分钟计数器的 UP 端到高电平之间各用一个开关接上，就当给它一个低电平时，计数器就往上增加 1。但时， 192 要求在 UP 端工作的同时，其 DOWN 端要为高电平，且秒计数器要为零，我们可以让秒计数器清零，同时把脉冲停止了。在高电平上接上一个开关，让它接到一个 JK 触发器上，同时把 JK 触发器的 JK 端接 1，让它实现触发功能。让它的 Q 端输出到秒计数器的清零端，这样刚开机或者再按一下开机键就可以对秒计数器清零。把 JK 触发器的 Q 反端和从分计数器借位端 Bo 反相出来的信号接到一个与非门上，从与非门出来的信号接到分计数器的 DOWN 端来保证置数的时候 DOWN 是高电平。但是如果仅是这样的话，当置数完成再一次按开机键（如图中的 J3 所示）时，没有脉冲信号输入到秒计数器的 DOWN 端， 192 并不可以工作。我们可以把脉冲和 JK 触发器 Q 反端接到一个与门上，然后把它上输出端接到秒计数器的 DO W N 端以控制计数。先歇息一下。最后要解决一个大问题，当所置的洗衣时间完成后，要发出报警并自动清零。至于报警电路我们知道当计数器全为零的时候，从秒位会发出一个借位信号，一直接到十分位上去，十分位会发出一个借位信号，我们可以用这个信号来作为报警并清零的信号，平时 192 的借位端保持的是高电平，当有借位信号时，其变成 0，我们在分十位借位端接一个非门，再它和分位的 CLR 端一起接到一个与门，也需要把它接到一个 D 触发器（ 74LS74 ）上作为其时钟信号，在触发器和分十位之间用一个开关控制，构成停止清零按键。输出端加上适当的门电路接到蜂鸣器以及秒位 74LS 的清零端。现在控制端也连起来了，这样，一个完整的洗衣机控制电路就完成了。最后用一个按键与门电路实现 4 个计数器的置数功能。 5

(三 ).仿真结果 1. 正转 6

2. 反转 7

3. 暂停 8

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