汽车自动清洗装置解读.docx
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汽车自动清洗装置解读
电子课程设计
——汽车自动清洗装置
学院:
电子信息工程学院
专业、班级:
姓名:
学号:
指导老师:
2014年12月
汽车自动清洗装置
一、设计任务与要求
汽车驶到清洗机M上,按下启动按钮START,清洗机M移动;清洗机移动,检测汽车的开关JC1闭合后,打开喷淋阀门P,同时启动旋转刷子S开始刷洗汽车,这时清洗机继续移动;移动到检测汽车的开关JC2闭合后,清洗机停止移动,刷子停止旋转,关闭阀门,清洗机后退;当JC3=1时,回到原位;随后延时10s,蜂鸣器鸣响,这时汽车可驶离清洗机;延时5s后,蜂鸣器停止鸣响。
任何时候按下按钮STOP,可停止所有动作。
二、总体框图
装置总体框图如图2所示。
图2装置总体框图
电源:
5v直流电源
清洗机:
用简单逻辑门、开关、灯泡等完成清洗机的各个工作状态
脉冲:
5v28Hz的方波脉冲
计数器:
用计数器实现延时功能
蜂鸣器
三、选择器件
表3-1为本次装置器件选择表。
表3-1器件选择表
编号
器件
1
同或门
2
非门
3
与门
4
与非门
5
74LS161
1、同或门。
图3-1为同或门的逻辑符号,表3-2为同或门功能表。
表3-2同或门功能表
图3-1同或门逻辑符号
功能:
当2个输入端中有且只有一个是低电平(逻辑0)时,输出为低电平。
亦即当输入电平相同时,输出为高电平(逻辑1)。
2、非门。
图3-2为非门逻辑符号,表3-3为非门功能表。
表3-3非门功能表
图3-2非门逻辑符号
功能:
当其输入端为高电平(逻辑1)时输出端为低电平(逻辑0),当其输入端为低电平时输出端为高电平。
3、与门。
图3-3为与门逻辑符号,表3-4为与门功能表。
表3-4与门功能表
图3-3与门逻辑符号
功能:
当所有的输入同时为高电平(逻辑1)时,输出才为高电平,否则输出为低电平(逻辑0)。
4、与非门。
图3-4为与非门逻辑符号,表3-5为与非门功能表。
表3-5与非门功能表
图3-4与非门逻辑符号
功能:
若当输入均为高电平
(1),则输出为低电平(0);若输入中至少有一个为低电平(0),则输出为高电平
(1)。
5、74LS161。
图3-5为74LS161逻辑符号,表3-6为74LS161功能表,图3-6为74LS161原理图。
图3-574LS161逻辑符号
表3-674LS161功能表
功能:
从74LS161功能表功能表中可以知道,当清零端CR=“0”,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时,在CP信号上升沿作用后,74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3,D2,D1,D0的状态一样,为同步置数功能。
而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后,计数器加1。
74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
图3-674LS161原理图
四、功能模块
电源VCC为整个清洗机供电,电阻R1为限流电阻,如图4-1。
当开关S闭合时,电路接通。
灯泡X1代替清洗机M的工作,X1亮时,表示M开始移动。
由于此时同或门的两个输入端为高电平,所以输出端为高电平,X1亮。
当开关1和P闭合时,灯泡X2和X3同时点亮,在此,用X3表示旋转刷子S,用X2表示喷淋器。
由与非门和与门的功能可知,U16与U15的输出端皆为高电平,此时,旋转刷子S与喷淋器同时工作。
当开关2闭合时,由于同或门输出端变为低电平,X1熄灭;与此同时,U15输出端也变为低电平,X3熄灭。
表示为清洗机M停止移动,旋转刷子S停止旋转。
打开开关P,喷淋器停止工作。
图4-2为清洗机模块。
图4-1电源模块
图4-2清洗机模块
(注:
由于技术原因,无法在此实现清洗机的实际运动过程,所以将JC3作为蜂鸣器工作的信号)
U3的清零端CLR、一个使能端ENT、置数端LOAD接VCC,A、B、C、D接地;U2的置数端LOAD、一个使能端ENP接高电平,A、B、C、D接地。
(U3,U2为74LS161)
开关3闭合,脉冲信号给U3和U2两个计数器输入脉冲,U2开始计数,R2为限流电阻,图4-3为脉冲信号。
图4-4为计数器模块(延迟10秒),如果输入脉冲信号周期为1S,那么可以粗略认为当计数器从1记到10时,时间过了10S。
在U2的输出端的QD和QB端用与门连接,输出端接两个非门,再接灯泡X5(用灯泡代替蜂鸣器,蜂鸣器模块如图4-4)。
当计数器记到10时,灯泡X5亮,表示为蜂鸣鸣响。
将U2的一个使能端ENT通过非门后与X5端连接,此时,U2的两个使能端不同时为高电平,所以输出端保持为1010。
图4-3脉冲模块
图4-4清洗机模块
图4-5蜂鸣器模块
图4-6为计数器模块(延时5秒),将U3的一个使能端ENP与X5端连接,在脉冲信号的作用下U3开始计数。
在其输出端的QC和QA端用与门连接,通过非门后与U2的清零端CLR连接,当U3计数到5时,U2输出高电平,经过非门后作用于U2的清零端。
由于U2为异步清零计数器,所以,在接收到信号的那一刻,U2输出端清零,X5熄灭,表示为蜂鸣器停止鸣响。
图4-6清洗机模块
(数码管的计数粗略表示延时时间,每记一个数代表时间走过1秒)
在此过程中,由于开关S处于电源VCC,脉冲信号和蜂鸣器所在的三条支路中,所以可控制三条支路的通断,故S打开,所有动作皆可停止。
五、总体设计电路图
图5为整个装置的电路图。
图5总体电路图
VCC为整个清洗机模块提供电能,开关S控制电源与清洗机之间,脉冲与计数器之间,计数器与蜂鸣器之间的通断。
清洗机模块与计数器模块之间相互独立。
JC1,JC2,P控制清洗机的具体运行。
脉冲信号可使计数器进行计数工作,通过控制周期使计数器达到延时功能。
利用计数器输出端的信号以及计数器的使能端、清零端的作用控制蜂鸣器的鸣响。
清洗机装置的工作步骤依次如(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
六、心得体会
通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在设计过程中,经常会遇到这样那样的情况,就是心里想着这样的接法可以行得通,但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。
我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映像深刻。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
经过两个星期的实习,过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过,也曾一度热情高涨。
从开始激情到最后饱含汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多专业知识问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。
同时,在老师的身上我们学也到很多实用的知识,在次我们表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
读书的好处
1、行万里路,读万卷书。
2、书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷,下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。
——达尔文
5、少壮不努力,老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早,白首方悔读书迟。
——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。
8、读书要三到:
心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器,人不学、不知义。
10、一日无书,百事荒废。
——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生,一日不写手生。
13、我扑在书上,就像饥饿的人扑在面包上。
——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。
——陆游
15、读一本好书,就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书,就是和许多高尚的人谈话。
——笛卡儿
17、学习永远不晚。
——高尔基
18、少而好学,如日出之阳;壮而好学,如日中之光;志而好学,如炳烛之光。
——刘向
19、学而不思则惘,思而不学则殆。
——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。
——培根