数电课程设计 洗衣机定时控制器.docx
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数电课程设计洗衣机定时控制器
数字电子技术课程设计报告
题目:
洗衣机定时控制器
班级:
洗衣机定时控制器
一、设计任务及要求:
1.设计脉冲信号源(秒脉冲)
2.至少能显示1:
00—12:
59
3.具备校时功能
4.附加特殊功能设计(报时功能)
二、方案设计与论证:
所谓数字钟,是指利用电子电路构成的计时器。
相对机械钟而言,数字钟能达到准确计时,并显示小时、分、秒,同时能对该钟进行调整。
在此基础上,还能够实现整点报时的功能。
其中有振荡器,分频器,校时电路,报时电路,计数器,译码器和显示器七部分组成。
振荡器和分频器组成标准秒信号发生器,不同进制的计数器产生计数,译码器和显示器进行显示,通过校时电路实现对时,分的校准
方案一:
使用COMS数字芯片,使用专用时钟芯片,使用十进制计数器,以及使用万用板焊接电路,分模块搭建电路,使用专用电源供电。
优点:
计时准确,反应灵敏,思路简单,性能稳定,成功率高,便于调试。
缺点:
驱动能力弱,走线复杂,对数电知识的利用并不充分。
方案二:
使用TTL数字芯片,使用74LS93多进制计数器,用555定时器自建时钟模块,使用USB供电,使用PCB制板。
优点:
电路驱动能力强,不必考虑输入脚悬空的问题,充分利用了模电、数电的知识,外观漂亮,供电方便。
缺点:
整体布局比较麻烦,排查错误比较麻烦,时钟性能一般。
在比较两个方案的优缺点后,选择了第二个方案,进行由上而下层次化的设计,先定义和规定各个模块的结构,再对模块内部进行详细设计。
通过仿真,原理图设计,PCB制作,分步骤调试,来解决方案二的不足。
使做出来的效果又好,又能充分利用学过的数电知识。
可以体现数电课设的真正内涵。
我们设计的电子钟,严格按照设计要求,具有整点报时,调时,调分等功能;特别是,我们的调时调分开关,都加上了消抖电路,使用了模拟电路消抖,省去了一些数字芯片,这些都是我们组,区别于其他组的地方。
设计原理及框图
定时控制器实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路,由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1kHZ时间信号必须做到准确稳定。
构成方框图如下:
由图可见:
本数字钟电路主要由震荡器、分频器、校时电路、时分秒计数器、译码显示器及整点报时电路、定时控制电路构成。
它们的工作原理是:
由震荡产生的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准,再经过分频器输出标准“秒脉冲”送入秒计数器,秒计数器采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号作为分计数器的脉冲信号,分计数器也采用60进制计数器,每累计60分钟发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到时计数器,时计数器采用24进制计数器。
译码显示电路将时、分、秒计数器的输出状态送到七段译码显示器,通过六位LED七段显示器显示出来。
校时电路用来对时、分显示数字进行调整;整点报时电路则根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发音频发生器实现报时。
三、各单元电路设计与分析:
1.计数器的设计:
本电路统一采用74LS192计数器,该计数器是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除8的3位2进制计数器所用的附加选通所组成的;有了时间标准“秒”信号后,就可以根据设计要求设定时、分、秒计数器:
分和秒计数器都采用60进制计数器,计数规律000102------58,59,00,01------,个位由与非门电路组成接在QB、QD,十位用与非门接在QB、QC,再将它们级联则可组成60进制计数器。
小时位为10进制和24进制计数器,分秒为60进制计数器,如图所示:
2.译码显示电路:
译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地放映出来,被人们的视觉器官所接受,它的任务就是将计数器输出的8421BCD码译成数码器显示所需要的高低电平。
这里所选用的译码器就是常用的BCD译码/驱动器74其中A、B、C、D与计数器的四个输出端QA、QB、QC、QD按设计要求相连,a、b、c、d、e、f、g则与七段数码显示器对应端相连。
四、总体电路原理图及元器件清单:
1.原理图
2.元器清单
五、电路仿真及仿真结果分析:
方针结果比较理想,有些原件并不是和实际电路中一模一样,在实际电路中用与非门代替了非门以方便走线,而且仿真中不会出现按键抖动等问题,只可以作为原理上的参考:
六、电路功能测试方案与测试结果:
方案:
电路采用焊接一部分就测试一部分的方案,这样可以方便排查错误,排除其它因素的干扰,本电路先焊接时钟电路,再焊接计时显示电路,后焊接校时及报时电路。
结果:
时钟产生电路出现了问题,分频电路工作不正常,经过反复排查,发现电源电路要并连一个电容,因为此电路用开关电源供电不太稳定所以需要滤波电容,使计数器正常工作。
计时准确,校时正常。
七、作品照片图
八、结论与心得体会:
定时控制器,原理并不难,它的复杂在于用的原件多,电路连接复杂,PCB板子面积大,分模块做容易出问题,感官效果不好,因此我们采用了风险较大的在一张板子画PCB的方案。
仿真电路很简单,只要原理正确,得到的结果就非常理想,但是在实际画板子做电路的过程中还是遇到了不少问题。
首先AltiumDesigner软件中缺乏需要的原理图库以及对应的封装库,因此这就需要耗费不少时间来制作原理图库以及封装库。
在制作PCB的过程中打印是一个重要的环节,因为实验室条件有限,而电路对打印机以及打印纸的要求比较高,我们尝试了好多种打印纸才得到了比较理想的图,转印和腐蚀也是一个重要环节,对于没有转印好的地方还要用黑笔描出来。
在焊接电路的时候,时钟产生电路出现了问题,分频电路工作不正常,经过反复排查,发现电源电路要并连一个电容,因为此电路用开关电源供电不太稳定所以需要滤波电容,使计数器正常工作。
校时的按键有机械抖动,这是仿真过程中不会遇到的,因此我门只能靠附加电路的方法来解决,我们采用了模拟电路的方法解决了抖动的问题,比其它方法要简洁得多效果却并不差。
通过这次课设我们学习了很多,也进步了不少,通过团队合作我们学会了许多在书本上学不到的知识。
九、参考文献:
1.武俊鹏刘书勇付小晶。
《数字电路实验与实践教程》北京:
高等教育出版社,2000
2.康华光。
《数字电子技术基础》北京:
高等教育出版社,2000
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