汽车自动清洗装置.docx
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汽车自动清洗装置
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!
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