学位论文-—数字电路课程设计洗衣机电路设计-—论文.doc

数电课程设计论文 论文题目： 洗衣机控制电路设计 课程名称 数字电子技术基础课程设计 学 院 专业班级 学 号 姓 名 指导教师 2013年 05月26 日一、设计题目 31、设计的目的：3二、设计任务与要求3三、设计思路3四、 单元模块的设计41、脉冲发生器42、60s计数器模块51）芯片说明52）60进制异步减法计数器63、定时模块74、 显示模块91）CD451192）8段数码管105、 洗衣机正反转模块116、其他模块121）蜂鸣器122）正反转停止12五、 作品及元件清单：15六、 总结及心得16一、设计题目 洗衣机控制电路设计1、设计的目的：1.)掌握洗衣机控制电路的设计、组装与调试方法。2.) 熟悉数字和模拟集成电路的设计和使用方法。二、设计任务与要求设计制作一个洗衣机控制器，具有如下功能：1)采用中小规模集成芯片设计洗衣机的控制定时器，控制洗衣机电机作如下运转：2)洗涤电机用两个继电器控制。3)用两位数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直至时间到而停机。洗涤定时时间在010min内用户任意设定。4)当定时时间到达终点时，一方面使电机停转，同时发出音响信号提醒用户注意。5)洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。三、设计思路本定时器包括两级定时：一是总洗涤过程的定时；二是在总洗涤过程中包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至总定时时间到为止。总的洗涤时间定时器负责整个电路的时间定时功能，按照设计要求，需要可以自由设定1-10分钟的洗涤时间。第二个定时是电机的正反转定时，要求按照2s暂停，8s正转，8s反转，并且不断的循环下去，直到定时时间到。根据思路：我们的设计模块电路为：计数器一级定时器二级定时器暂停反转正转显示定时四、 单元模块的设计1、脉冲发生器用555定时器组成的多谐振荡器的原理图如图所示。R1、R2、C是外接电阻元件。当uc因电源接通对C充电而上升到时，比较器A1输出为低电平，使R-S触发器输出置0，T导通，电容C通过T放电；当uc因电容放电而减小到略低于时，比较器A2输出为低电平，使R-S触发器输出置1，T截止，电容C继续充电直到uc略高于时，触发器又翻转到0，从而完成一个周期振荡。其振荡周期可用下式计算： T=ln2*（R1+2R2）CT=Ln2*(8.2k+2*68K)*10uf1sUc 555连接电路 555脉冲产生周期 5kW-+A1-+A2-15kW5kWRD-SD-QQUCC电源地WR485627 555定时器的原理图3OUTGNDDISTLTHVC复位端输出端高触发端放电端低触发端电压控制端电源端T 55512345678 555定时器的引脚图2、60s计数器模块 1）芯片说明 74HC192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数的功能。其引脚及功能如图所示：功能表如图2）60进制异步减法计数器根据功能表，要实现60进制的功能，则只需要使用2个192计数器，便可以组合成60进制异步减法计数器。该电路图的时序表如下第一个芯片为10进制计数器，第二个计数器为6进制计数器，脉冲电路状态等效十进制借位0Q3 Q2 Q1 Q011 0 1 010021 0 0 19031 0 0 080 0100 0 0 001脉冲电路状态等效十进制借位0Q3 Q2 Q1 Q010 1 1 06020 1 0 15030 1 0 040 060 0 0 001当第一个192从10减到0之后，13脚会产生一个脉冲，此脉冲接入第二192的cpd脚，充当计数脉冲。当第二计数脉冲从6减为0时，U1 U2输出端输出0000 0000，此时通过与非和反相器组成的电路，接入U1 和U2的11脚，置为初始值，开始下一轮计数。真值表如图：QA QB QC QDQA QB QC QDPL10010110110000101110000000003、定时模块74HC192具有置数的功能，可以利用置数功能实现定时器的功能。其中，0-9分钟定时电路如图1所示。当开关S1打开时，U4脚接入低电平，允许置数，此时，脉冲对计数器无效，不计数。开关S2接高电平和U1的第5脚，按键按下时，充当计数脉冲。每按一次，计数器加1。U1的QA,QB,QC,QD端分别连接U4的A,B,C,D端，在U1计数时，同时将U4实时置数，实现定时功能。10分钟定时：由于10进制计数器只能定时0-9分钟，所以要实现10分钟的计数，还需要另外一个计数器74HC192。原理同0-9分钟的相似，由于该位只显示1和0两种状态，所以不需要使用另外的计数器来实现置数功能，使用单刀双掷开关，显示1时接高电平，显示0时连接低电平，实现置数功能。 电路如图：3、 显示模块显示模块使用CD4511和8位数码管。1）CD4511CD4511 是一片 CMOS 的七段译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴LED数码管。引进功能如图所示。真值表如图所示LEBLLTDCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111110019 2）8段数码管数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。当使用cd4511为译码器，必须使用共阴的数码管。显示电路如图所示5、 洗衣机正反转模块 设计要求该电路控制电机正转8s，暂停2s，反转8s，并不断循环直至定时时间到时显示暂停。该模块与一级定时模块连接。十位数字（二进制）A个位数字（二进制）B转动方向0100001000000111反转0110010101000011001000010000可以得到真值表如下图十位数字（二进制）A个位数字（二进制）B转动方向0101001100010111正转0110010101000011001000010000十位数字（二进制）A个位数字（二进制）BAB反转正转暂停转动方向0101010000110010000100001001图-5-1暂停 1000由真值表经过化简得到的公式，可以得到图5-1的电路图，其中A连接十位计数器的QA输出脚，B连接个位计数器的QD输出脚，即可以实现正反转的功能。6、其他模块1）蜂鸣器当定时时间结束之后，蜂鸣器启动，提醒用户定时时间到。当计数结束时，定时器应显示00状态。可以得到如下的真值表（6-1）定时器时间74HC192输出（U2 U1）蜂鸣器状态Y（0为停止，1启动）100001 00000090000 100100000000 00001由上表可以得到公式有公式可得电路图：A2p蜂鸣器A1 B1 C1 D1其中，A1 B1 C1 D1 分别连接定时器74HC192的QA QB QC QD端2）正反转停止当定时器时间到时，需要断开洗衣机正反转功能，并让洗衣机处于暂停状态。由真值表（6-1）可得，所需要的公式为可以利用蜂鸣器模块，利用三极管充当开关的功能，组合实现对计数器的停止功能。由蜂鸣器模块电路图可得，当定时时间未到时，p端为高电平，此时三极管导通，电路正常，洗衣机开始正反转。当定时器时间到，p端变为低电平，三极管截止，此时计数器暂停计数，洗衣机处于停止状态。电路如下所示三极管的集电极接74HC192的5脚，由192的真值表可得，当5脚恒定为低电平时，192暂停计数并置数为初始值。74HC192p各模块组合成的总电路图如下：五、 作品及元件清单：原件名称型号及大小作用封装数量（个）74HC192直插16脚计数器DIP_165 NE555 直插8脚产生脉冲DIP_81CD4511直插16脚译码器DIP_16174HC00直插14脚与非门DIP_14174HC02直插14脚或非门DIP_14374HC04直插14脚反相器DIP_143数码管-显示RED_4GND1可调电阻 10k调节脉冲频率-1电阻 300限流AXIAL_0.48 68k-AXIAL_0.41开关-断开与连接-2按键-定时器按键-1Led灯红、绿、蓝旋转的提示灯LED-0各1个LED灯红作0和1的提示LED-01三极管S8050作暂停开关TO-92A1电容10uF-RAD_0.31103-RAD_0.31 PCB：总结及心得 总结： 经过测试，该电路基本符合课程设计的要求，其中，时间可在019分钟内自由定时，正反转时间准确为8s，暂停为2s。当定时时间到时，洗衣机暂停，蜂鸣器响起，提醒用户定时时间到。电路是有3个按钮，分别为十分钟定时按钮，个位定时按钮和启动按钮，操作方便。参考文献： 数字电子技术基础（第五版） 阎石 高等教育出版社数字电子技术课程设计指导书(第二版） 物理与光电工程学院电工电子部