洗衣機(jī)的時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)書

1、洗衣機(jī)的時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)書1設(shè)計(jì)要求分析與方案選擇1.1設(shè)計(jì)要求分析本設(shè)計(jì)要求完成洗衣機(jī)時(shí)間控制電路的設(shè)計(jì)?？刂葡匆聶C(jī)按定時(shí)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn) 20秒、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、暫停10秒的洗滌模式不停的循環(huán)，到達(dá)定時(shí)時(shí) 間后停止。并要求有數(shù)碼管顯示時(shí)間，LED顯示狀態(tài)，聲音報(bào)警。通過以上要求，洗衣機(jī)洗滌模式是以 60秒鐘即一分鐘作為循環(huán)。計(jì)時(shí)方式 是通過預(yù)置時(shí)間定時(shí)，因而初步設(shè)想使用一個(gè)六十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)電路作為核心控 制。預(yù)置時(shí)間以分為單位，則還需要分計(jì)時(shí)器，并且要能預(yù)置時(shí)間。同時(shí)，時(shí)間 的計(jì)時(shí)按秒來進(jìn)行，則需要用一個(gè)秒信號(hào)發(fā)生器。最后，用兩位數(shù)碼管作為時(shí)間 顯示電路，三個(gè)LED燈作為狀態(tài)顯示電路，蜂鳴

2、器作為報(bào)警電路。根據(jù)以上分析， 設(shè)計(jì)電路基本框圖如下：LED顯示電路數(shù)碼管顯示電路秒信號(hào)發(fā)生電路060進(jìn)制定時(shí)電路分鐘定時(shí)電路匕定時(shí)預(yù)置電路洗滌模式控制電路蜂鳴器報(bào)警電路圖1.1電路框圖1.2 方案選擇洗衣機(jī)控制電路整體思路簡單，成型產(chǎn)品眾多，參考電路也十分普遍。在獨(dú) 自設(shè)計(jì)過程中，通過小組討論，決定采取數(shù)字電路方案設(shè)計(jì)。數(shù)字電路方案：數(shù)字電路并沒有因?yàn)榭删幊踢壿嬈骷某霈F(xiàn)而退出市場(chǎng)， 而且大有繼續(xù)發(fā)展 的勢(shì)頭，數(shù)字電路之所以能應(yīng)用廣泛， 是因?yàn)樗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 電路的各個(gè)模塊 清晰，運(yùn)算速度高，而且不用編程，在許多功能實(shí)現(xiàn)上有軟件可望不可及的優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)要求中， 均可運(yùn)用中規(guī)模集成邏輯電路實(shí)

3、現(xiàn)， 而且成本不高， 穩(wěn)定性 很好，使用數(shù)字電路直接進(jìn)行設(shè)計(jì)，在我們知識(shí)能力圍之，可行性十分高，因而 采用數(shù)字電路方案實(shí)現(xiàn)。2 方案總體框圖設(shè)計(jì)2.1 方案總體設(shè)計(jì)思路各模塊器件選擇1 . 秒信號(hào)發(fā)生器選擇根據(jù)要求，信號(hào)發(fā)生器須由 555 時(shí)基電路構(gòu)成，故采取由 555 定時(shí)器構(gòu)成 的多諧振蕩器組成秒脈沖信號(hào)發(fā)生器；由于 555 定時(shí)器部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且 采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定， 不易受干擾。并且 555定時(shí)器使用成 熟，參考資料頗多，因此采用此方案。2 . 計(jì)時(shí)器芯片選擇采

4、用74LS192芯片實(shí)現(xiàn)中規(guī)模集成電路74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡便，74LS192是十進(jìn)制可編程同步 加減計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)。加/減計(jì) 數(shù)功能，為雙時(shí)鐘芯片，計(jì)數(shù)采用 DOW時(shí)鐘，而置數(shù)可以采用UP時(shí)鐘，因而置 數(shù)顯得十分簡單，是很好的選擇。3 . 顯示電路選擇顯示電路用單位的數(shù)碼管和相適應(yīng)的顯示譯碼器，這兒采用共陰極的單位數(shù) 碼管和74LS48作為顯示電路，應(yīng)用十分簡單。4 . 狀態(tài)顯示電路使用三個(gè)不同顏色的數(shù)碼管來表示不同的洗滌狀態(tài)，通過74LS138作為譯碼器，來實(shí)現(xiàn)該功能。5 . 洗衣機(jī)控制電路通過不同的門電路進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的不同組合輸

5、出。6 蜂鳴器控制電路定時(shí)時(shí)間到，用高電平觸發(fā)蜂鳴器，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能模塊總體電路實(shí)現(xiàn)經(jīng)過以上分析，采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)秒脈沖信號(hào)的發(fā)生， 為其它的芯片提供工作脈沖信號(hào)； 計(jì)時(shí)電路采用四片74LS192芯片實(shí)現(xiàn)，兩片組 成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿六十秒后向前借位。另外兩片構(gòu)成一 百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來計(jì)數(shù)秒的借位信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)功能。數(shù)碼管、報(bào)警電路 和LED丁分別與邏輯電路進(jìn)行組合，接到74LS192的輸出，以完成時(shí)間顯示、報(bào) 警和狀態(tài)顯示功能，洗衣機(jī)控制則使用 74LS138作為譯碼輸出進(jìn)行不同的組合， 完成控制。2.2方案總體電路圖i HiLrtfi*74111*

6、-UJB LHl? ± AK*j ± Imo#KFT«nhAa3電路各模塊設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇3.1秒脈沖電路秒信號(hào)發(fā)生器采用555定時(shí)器，555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié) 合的中規(guī)模集成器件。其性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以 實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器。555定時(shí)器的外引腳排列圖和部電路框圖分別如圖和圖所示。它部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3和2VCC /3。555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，

7、則電壓比較器 C1的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2的反相輸入端的電 壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR的電壓小于 VCC /3，貝吐匕較器 C2的輸出 為0 ,可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端 0UT=1。如果閾值輸入端 TH的電 壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于 VCC/3，則C1的輸出為0 , C2的 輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖所示，其中R、R和電容C為外接元件。其工作波如圖(D)所示。設(shè)電容的初始電壓Uc =0, t = 0時(shí)接通電源，1由于電容電壓不能突變，所以咼、低觸發(fā)端 Vth = VTL =0 <- V

8、cc，比較器A i輸3出為高電平，A 2輸出為低電平，即Rd 1 , Sd 0 ( 1表示高電位，0表示低電 位)，R S觸發(fā)器置1，定時(shí)器輸出Uo 1此時(shí)Q 0,定時(shí)器部放電三極管截止，1電源Vcc經(jīng)R，R2向電容C充電，Uc逐漸升高。當(dāng)Uc上升到-VCc時(shí)，A2輸出由30翻轉(zhuǎn)為1，這時(shí)Rd Sd 1， R S觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t< t1期間， 定時(shí)器輸出Uo為高電平1。2 _ _t時(shí)刻，uc上升到齊，比較器A的輸出由1變?yōu)?,這時(shí)Rd o,Sd 1，R S觸發(fā)器復(fù)0,定時(shí)器輸出uo 0。t1 t t2期間，Q 1，放電三極管T導(dǎo)通，電容C通過 R2放電。Uc按指數(shù) 規(guī)

9、律下降，當(dāng)Uc 2Vcc時(shí)比較器A輸出由0變?yōu)? , R S觸發(fā)器的3Rd Sd 1 ,Q的狀態(tài)不變，U0的狀態(tài)仍為低電平。1t t2時(shí)刻，Uc下降到-Vcc,比較器A2輸出由1變?yōu)?, R-S觸發(fā)器的3Rd 1 , Sd 0,觸發(fā)器處于1,定時(shí)器輸出U0 1。此時(shí)電源再次向電容C放電， 重復(fù)上述過程。通過上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出U0 1，電容放電時(shí)，U0 0, 電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號(hào)輸入， 卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋Ｓ蓤D 知，振蕩周期T T1 T2。T為電容充電時(shí)間，T2為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間=(R1

10、+R)CIn2 0.7(R1+R)C放電時(shí)間T2=RCIn20.7R2C矩形波的振蕩周期T= T計(jì)T2=ln20.7(R 1+2F2)C因此改變R、R2和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。本設(shè)計(jì)需要秒信號(hào)，則令T=1s,C=10Uf,可得R1=12K,R2=68K為常用電阻值， 可得到秒信號(hào)。r'-r1r1 I i,I %I- t圖3.1.3由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路及其輸出波形VCC555L R1Ri 6( BL：StlduFVCCVCDRSTTRI-GUDrOUT定時(shí)器多諧振蕩電路A1VIRT3.2計(jì)時(shí)電路計(jì)時(shí)電路采用的是74LS192可預(yù)置同步可逆BCD碼計(jì)數(shù)器。其

11、引腳圖和部結(jié) 構(gòu)原理圖以及真值表如圖、圖、圖所示：Vcc DI CLR EO CO LD DM D4ininininininimTD2 Qb Qh C肚 Cup Qc Qd GND圖321 74IS192 引腳圖IXFLAIMBl.DGj D3, D4DATA INPUTS 4,靡弋t, 4OUTPUTS. Cdn-cowrr mu.C噸-COWIT IP.一一一EOEM'W OUTPUT.CO 一-CABRT OUTTUr.Qc13tt |p圖3.2.2 74IS192 部結(jié)構(gòu)原理圖IQI tLD -LOADCountClearLoadFunctionUpDowntHLHCount

12、UpHrLHCount DownXXHXClearXXLLLoad圖真值表使用74LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器 的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進(jìn)制不同而已。我們用四片 74LS192來實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，對(duì)于秒信號(hào)，我們要的只是減計(jì)數(shù)，所以 我們把兩片秒計(jì)數(shù)的74LS192芯片的UP端接到高電平上去，DOWN端接到秒脈沖 上；十分秒位上的輸入端B、C端接到高電平上，即從輸入端置入 0110 （十進(jìn)制 的6）,秒十位的LD端和借位端BO聯(lián)在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN 聯(lián)在一起。由圖可知，LD低電平有效，產(chǎn)生借位信號(hào)時(shí)，BO也是低電平

13、 有效。當(dāng)秒脈沖從秒位的DOWIN輸入的時(shí)候秒計(jì)數(shù)的74LS192開始從9減到0；這時(shí)，它的借位端BO會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平到秒十位的輸入端 DOWN秒十位的計(jì)數(shù) 從6變到5, 一直到變?yōu)?；當(dāng)高低位全為零的時(shí)候，秒十位的B0發(fā)出一個(gè)低電 平信號(hào)，DOWI為零時(shí)，置數(shù)端LD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個(gè) DOWN 脈沖來到時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。對(duì)于分計(jì)數(shù)來說，道理也是一樣的；只是要求，當(dāng)秒計(jì)數(shù)完成了，分可以 自動(dòng)減少，需要把秒十位的借位端B0 端接到分計(jì)數(shù)的DOW端作為分計(jì)數(shù)的輸入 信號(hào)來實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位。當(dāng)然，這些計(jì)數(shù)器工作，其中的清零端CR要處于低電平，置數(shù)端不置數(shù)時(shí)要

14、處于高電平。這是一個(gè)獨(dú)立工作的最高可以顯示 99分鐘的計(jì)時(shí)器。把四個(gè)74LS192的QA/QB/QC/Q聊接到外部的顯示電路上就 可以看到時(shí)間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個(gè)模塊，它還得有一定的接口來 和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，我們可以利用分計(jì)數(shù)的UP端來進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個(gè)與非門的輸出上，與非門的輸入一端接脈沖信號(hào)，一端接低電平，當(dāng)要置數(shù)時(shí)，將與非門的輸入端從低變?yōu)楦?，打開與非門，另一輸入 端的的脈沖上就可以實(shí)現(xiàn)從 0 9的數(shù)字輸入。如圖所示，為計(jì)時(shí)電路電 路原理圖。圖3.2.5 四片74LS192組成的計(jì)時(shí)電路J4IIt I H IJ 1 H I liB BlIA hIL

15、 aLJa：仁| 二 MtS慣B 二 '3.3顯示電路顯示電路采用了兩片一位的共陰極七段數(shù)碼管（如圖所示），來分別顯示分鐘計(jì)時(shí)的十位和各位，完成預(yù)置和顯示功能。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路采用的共 陰極的七段譯碼器74LS48,它部有上拉電阻，可以直接與共陰極的數(shù)碼管相連 接。其管腳圖和真值表分別如圖 、圖所示：taw Atat»岀LTJWJJJ C K Aahvd*g幣MHL L L LHH H H H H H L0i!1XLLL HHL H H L L LL112MXLL HLHH H L H H L H23HKL L H HHH H H H L L H34HXL K L LHL H

16、 H L L H H峠5HXL H L HHH L H H L ti HeHXL H H LHL L H H H H Hb7HXL K H HHH H HL L LiHXH L L LHH H H H H H H&HXH L L HHH H H H L H Kg10HXHL H LHL L L H H L HcnHXH L H HHL L H H L L Hni?HXHULLHL H LI.L H HLt門H*H H L HH L L H L H HcuHH H K LHL L L H H H HwEl囂H H H HHL L L I. L L Lt(ri »XXXXKLLL

17、 LLL LLL1. L L LLL L L L L L Lfl H iZLXXXXXHH H NH M H H8Dual-In-Line PackageO 'IA一1te_vccA2 215fn-314gbi/rbo413R&l 512一 bA3611"CAO 110一dGND 8g圖3.3.1 74LS48 引腳圖圖332八段數(shù)碼管圖圖真值表由于數(shù)碼管只用顯示09的數(shù)字，貝U LT、LBI、BI/RBO三個(gè)腳都接高電 平，A B C D四個(gè)輸入端連接74LS192的輸出，就能顯示出預(yù)置的時(shí)間和定時(shí)的 剩余時(shí)間。其連接電路圖如圖所示：ue74LS4BNU7 74L5

18、4BN-* * * *圖334數(shù)碼管顯示電路連接彳£ f-i ia ri J R 4 山 3 凸 i0 Q . * 口口c E-xE. F.CII!I1、E 甲1 -LA.3.4狀態(tài)顯示電路洗衣機(jī)洗滌共有三個(gè)狀態(tài)，分別為正轉(zhuǎn)，暫停，反轉(zhuǎn)，用三個(gè)不同的顏色的 LED燈來表示。在三個(gè)狀態(tài)中，40 60秒為正轉(zhuǎn)、30 40秒鐘為暫停、10 30 秒為反轉(zhuǎn)、0-10秒為暫停。分別有紅綠黃來表示正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和暫停三個(gè)狀態(tài)。三個(gè)狀態(tài)區(qū)分的標(biāo)志位為秒信號(hào)的十分位，當(dāng)74LS 192輸出為0000 0001為暫停；輸出為 00010011為反轉(zhuǎn)；輸出為 00110100為暫停；輸出為 0100 0110

19、為正轉(zhuǎn)。有效區(qū)分狀態(tài)為三位，然而直接區(qū)分，難度很大，門電路 會(huì)使用大很多。根據(jù)這些，因而采用 3-8譯碼器芯片74LS138經(jīng)過譯碼后有八 位，容易進(jìn)行區(qū)分。其區(qū)分框圖如圖所示：000001010 0111001011100 1 2345正轉(zhuǎn)紅燈亮反轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)和｜S燈亮圖341 狀態(tài)電路譯碼顯示框圖74LS138引腳圖和真值表如圖，圖:Dual-In-Line PackageVcc ¥0 Y1 TZ Y3 Y4 ¥5 Y6|9f1id!) <> (4c? <y<12345G廳IA BCCZB 61 V7 GND*'&#

20、39;' OUTPUT SELECTENABLE圖譯碼器引腳圖InputsOutputsEnableSelectG1G2*CBAYOY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7XHXXXHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHHHHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLHHLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL圖343 74LS138 譯碼器真值表在此處74LS138作為譯碼器，G1接高電平，G2接低電平。A B C譯碼輸入端分 別接到74LS192的輸出的低三位。丫0-Y7作為

21、輸出，低電平有效，貝U通過門電 路，將丫4 丫5與非后作為紅燈輸入，表示為正轉(zhuǎn)狀態(tài)；將 丫3 Y0與非后作為黃 燈輸入，表示暫停狀態(tài)、將丫1丫2與非后作為綠燈輸入，表示反轉(zhuǎn)。其總體電路圖如圖、圖所示：圖344 狀態(tài)顯示電路（1）4A4E 47 3JL3E 3Y I lJ I I 11 a | g 7 74LS00D33R42QQL：42R6乂訃鋼匕嚕聲LED圖狀態(tài)顯示電路（2）3.5洗衣機(jī)電機(jī)控制電路洗衣機(jī)控制電路要元成功能有時(shí)間預(yù)置，疋時(shí)報(bào)警，正反暫停狀態(tài)控制，疋時(shí)時(shí)間到后停止洗衣機(jī)運(yùn)行。因此使用三個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)時(shí)間的分個(gè)位、分十位和開始工作功能。時(shí)間預(yù)置是通過按鍵經(jīng)過一個(gè)非門， 在接入二

22、輸入與非門 電路的一個(gè)輸入，另一個(gè)接與非門輸入端接入秒脈沖信號(hào)，當(dāng)按鍵按下時(shí)，們電路打開，秒信號(hào)能夠進(jìn)入74LS192的UP端進(jìn)行計(jì)數(shù)。起到時(shí)間預(yù)置功能。狀態(tài) 的控制可以使用上面的狀態(tài)LED燈的輸入作為繼電器的輸入，當(dāng)紅燈亮?xí)r，信號(hào) 同時(shí)到達(dá)繼電器，是電機(jī)接正的 5V電源，當(dāng)綠燈亮的時(shí)候，信號(hào)到達(dá)另一個(gè)繼 電器，電機(jī)接到-5V,電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)為黃燈的時(shí)候，亮電平都為低電平，繼電器不 工作，電機(jī)暫停。電路的啟動(dòng)與停止時(shí)本設(shè)計(jì)的獨(dú)特點(diǎn)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到了之后，高位 74LS192 的B0輸出端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，把這個(gè)信號(hào)送給RS觸發(fā)器的R端，并把RS觸發(fā)器的Q輸出作為一個(gè)二輸入與非門的輸入端，另一個(gè)

23、輸入一個(gè)秒信號(hào)， 與非門的輸出接入到低位的74LS192的DOW端作為信號(hào)輸入。這時(shí)，RS觸發(fā)器 會(huì)置0，封鎖了與非門，是秒信號(hào)不能進(jìn)入 74LS192,電路停止。同時(shí)，用一個(gè) 按鍵來控制RS觸發(fā)器的S端，在設(shè)置時(shí)間過程中，BO信號(hào)會(huì)消失，但是RS此 時(shí)輸入為1 1，為保持狀態(tài)，即RS輸出為低電平，電路仍然不能計(jì)時(shí)。當(dāng)時(shí)設(shè) 置好時(shí)間后，按下按鍵，RS置 1,與非門打開，秒信號(hào)進(jìn)去。itR3.¥CC上Y6A2A6¥2YSA3A5¥3Y-dND4¥F4L604DU2c A 8 ¥ A B ¥ c 4 4 4 3 3 3 :V:D A B

24、¥ A B ¥ N 上上上z 2 2 s74LS00D圖3.5.1 控制電路圖-.M 8_.8 il U1上旦2.xa-.顯£ 02Y'GND 31-74LS06D3.6洗衣機(jī)蜂鳴器電路報(bào)警電路采用蜂鳴器，蜂鳴器的正極接到RS觸發(fā)器的反相輸出端，在到達(dá)定 時(shí)的時(shí)間后，方向輸出為高電平，蜂鳴器報(bào)警。112w k 田 Y i 5 Y Fr w "T* BOB n u-i:'n2i-mn' 二二一 一 一wnU131 U12£2BUZZERI B I F I4仿真調(diào)試分析4.1仿真軟件介紹這個(gè)課程設(shè)計(jì)采用的是美國國家儀器（NI

25、）推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具multisimlO.O°NI Multisim 軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW 和 Sig nalExpress 軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比 較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。Multisim 易學(xué)易用，便于自學(xué)、便于開展綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)

26、驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。完全能夠適應(yīng)這次課程設(shè)計(jì)的要求，且老師在課程設(shè)計(jì)開始時(shí)，系統(tǒng)介紹了該軟件的用法，因而采用這款軟件來進(jìn)行仿真 調(diào)試。4.2仿真總體電路圖分析整體仿真圖VW192計(jì)時(shí)電路 高位計(jì)時(shí)器192計(jì)時(shí)電路高位計(jì)時(shí)器CJ&MJ X Lp«4t調(diào)時(shí)電路數(shù)碼管顯示電路，為方便 觀察使用了四個(gè)數(shù)碼管U4741HWDWi .WTUM r ti rMrLED狀態(tài)顯示電路4.3仿真結(jié)果分析設(shè)計(jì)的每一個(gè)模塊的功能都能實(shí)現(xiàn)，但是由于multisim 的蜂鳴和電機(jī)模難得實(shí)現(xiàn)，因而存在缺陷。5方案的分析與總結(jié)體會(huì)5.1方案選擇總結(jié)與分析在方案的選擇過程中，根據(jù)題目

27、要求，采用 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩電 路作為脈沖發(fā)生器發(fā)出秒信號(hào)，至于計(jì)數(shù)功能，則采用四片74LS192來實(shí)現(xiàn)加減 數(shù)功能，并通過數(shù)碼管顯示，采用三個(gè) LED燈分別顯示電機(jī)的正轉(zhuǎn)、暫停、反轉(zhuǎn) 功能，這樣，一個(gè)清晰的設(shè)計(jì)方案就很容易得出了。另外，通過參考網(wǎng)絡(luò)資源， 很清晰地設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的整體電路圖。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，時(shí)鐘芯片比較簡單，一方面 555 定時(shí)器應(yīng)用很成熟， 資料很多，以前電工學(xué)課程中有過系統(tǒng)的介紹， 對(duì) 555定時(shí)器有比較清晰的印象， 通過圖書館查詢資料， 利用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路有第一手資料， 容易設(shè) 計(jì)。而與時(shí)鐘芯片不同，計(jì)時(shí)芯片的比較是十分麻煩的，要考慮可行性

28、，經(jīng)過比 較，只有選擇可逆的計(jì)數(shù)器，而可逆的只需要十位計(jì)數(shù)就夠了，因此選擇了 74 系列的74LS192剛開始選擇的時(shí)候，還沒有考慮到置數(shù)問題，認(rèn)為就用一個(gè)DOWN 就夠了，在之后的設(shè)計(jì)中，才發(fā)現(xiàn)，可以用 UP端進(jìn)行置數(shù)，是一個(gè)意外的收獲。顯示電路還比較簡單，因?yàn)橐?guī)定了用數(shù)碼管，用共陰極和共陽極都是一樣 的，因而選擇了共陰極的，因?yàn)橐郧半姽?shí)驗(yàn)課上做過，而且書上也有說明，容 易入手。譯碼芯片書上也有介紹， 不過沒有具體的連結(jié)電路圖， 在連接電路的過 程中還是出現(xiàn)了一些問題，在網(wǎng)上有用上拉電阻的，但是其實(shí)74LS48部已經(jīng)有上拉電阻了，直接連結(jié)就夠了?？刂?、顯示電路十分困難。按鍵電路時(shí)參考了書上

29、的知識(shí)，之前是準(zhǔn)備直 接用按鍵給脈沖信號(hào)， 不過這種方法缺點(diǎn)很多， 很不易控制， 在書上看到了時(shí)鐘 調(diào)試電路的按鍵電路之后， 經(jīng)過借鑒改進(jìn)， 于是用了這種電路， 也因而讓調(diào)試電 路一下子豁然開朗。 狀態(tài)顯示也比較簡單， 就是要用到十分位的三個(gè)輸出， 因?yàn)?3-8 譯碼器之前用過，所以很容易的就想到了，在經(jīng)過了邏輯表達(dá)式的換算，最 后又用了兩個(gè)與非門完成了設(shè)計(jì)。 停止和開始電路用費(fèi)了很大的周折， 想過很多 方案，但是都很難達(dá)到要求，當(dāng)考慮到有一個(gè)狀態(tài)要保持時(shí)，想到了用RS觸發(fā)器，因?yàn)镽S觸發(fā)器有一個(gè)輸入時(shí)保持的，經(jīng)過驗(yàn)證，方案可行。于是以后的工 作就是要加入與非門、非門之類的。設(shè)計(jì)一下子就快完成

30、了。整個(gè)設(shè)計(jì)過程都十分值得回味，當(dāng)一切都設(shè)計(jì)出來了之后，才開始著手方 案的可行性，還得到了不少意外的收獲。總之整個(gè)設(shè)計(jì)收獲都很多。5.2 仿真調(diào)試總結(jié)與體會(huì)Multisim 軟件不知怎么有一個(gè)缺點(diǎn)，就是有時(shí)候，兩個(gè)元器件的管腳直接 放在了一起，結(jié)果又得連上了，而有的是沒有連上的，這是很頭疼的事情，經(jīng)常 幾個(gè)一模一樣的元器件， 一模一樣的操作放置， 最后它就是有問題， 而且很難查 出來。要把原件拉開才能發(fā)現(xiàn)。不過整體上 multisim 軟件用起來比其它軟件簡 單，和以前用過的MATLAB!的simiulink 仿真差不多，所以比較容易上手。根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行仿真的過程中，計(jì)數(shù)電路比較好做，各

31、種門電路的連 接也比較容易， 但連好后發(fā)現(xiàn)控制計(jì)數(shù)開始的開關(guān)沒有用上， 即不合開關(guān)仍然開 始計(jì)數(shù)，最后實(shí)在找不出連接的問題， 換了一個(gè)開關(guān)后就解決了這個(gè)頭疼的問題。還有一個(gè)問題就是蜂鳴器的連接。 蜂鳴器需要高電平觸發(fā)才會(huì)發(fā)出聲音， 開 始時(shí)我們都在從4片74LS192的引腳上試圖尋找計(jì)時(shí)結(jié)束后才會(huì)出現(xiàn)高電平的引 腳，花費(fèi)很長時(shí)間仍然沒有成功， 最后通過整體分析電路， 在與非門的一個(gè)輸出 端接上蜂鳴器，終于成功了。Multisim 還有一個(gè)問題就是時(shí)間比較慢，開始的時(shí)候設(shè)計(jì)555 定時(shí)器用了很多的時(shí)間，都沒有出來，因?yàn)闆]有等到一秒鐘，沒有出現(xiàn)跳變。以為設(shè)計(jì)出錯(cuò)了，最后通過查閱資料才知道可以通過直

32、接調(diào)節(jié) 555 定時(shí)器的頻率來控制時(shí)間， 這樣就很容易實(shí)現(xiàn)了。5.3 實(shí)物制作總結(jié)與體會(huì)實(shí)物制作是很頭疼的一件事情， 因?yàn)橛布娐肥謴?fù)雜， 稍有不慎就會(huì)前功 盡棄。在連接的過程中， 最開始我們六個(gè)人進(jìn)行了分工， 三個(gè)人負(fù)責(zé)連接計(jì)數(shù)部 分，另外三個(gè)人負(fù)責(zé)連接各種門電路和 LED燈。為了連接效率，我們分別在兩個(gè) 面包板上進(jìn)行電路的連接，分別連接好電路后，我們開始進(jìn)行電路的測(cè)試。不得不說， 電路的測(cè)試工作是最令人頭疼的事情。 連好計(jì)時(shí)電路后， 加上脈 沖信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)置數(shù)功能，但秒位上卻不能計(jì)數(shù)，反復(fù)檢查，卻發(fā)現(xiàn)不了任何 錯(cuò)誤。最后我們進(jìn)行單個(gè)74LS192的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)連好電路后仍然不能進(jìn)行計(jì)數(shù)，

33、 無奈之下只好請(qǐng)教老師，終于發(fā)現(xiàn)192芯片的CLR端未接地，因而不能實(shí)現(xiàn)正常 計(jì)數(shù)功能， 重新改正錯(cuò)誤后， 計(jì)時(shí)電路終于能夠?qū)崿F(xiàn)正常的置數(shù)和計(jì)數(shù)功能， 但 由于電路板的老化等原因， 電路很不穩(wěn)定， 往往計(jì)數(shù)時(shí)秒位直接向分位進(jìn)位而不 是借位，通過逐個(gè)檢查芯片引腳的連接情況， 確定沒有錯(cuò)誤， 因此我們把錯(cuò)誤歸 結(jié)為電路板的原因， 只好忍痛把已經(jīng)連接好的計(jì)時(shí)電路拆除， 換另外一個(gè)電路板 重新進(jìn)行連接，功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過努力，終于把計(jì)時(shí)電路連接好了。剩下的就是把兩個(gè)面包板連接起來實(shí)現(xiàn)功能了。 將兩個(gè)面包板連接好后， 問 題又出現(xiàn)了。計(jì)時(shí)電路能夠置數(shù)，卻不能計(jì)數(shù)了，真是很頭疼的事情，沒辦法， 檢查不出任何連接錯(cuò)誤來， 我們只好把已經(jīng)連接好的電路拆除， 換另一個(gè)面包板 進(jìn)行重新連接， 到了這個(gè)時(shí)候真有種崩潰的感覺， 特別是已經(jīng)有好幾個(gè)小組已經(jīng) 調(diào)試完成的情況下， 此次我們慎而又慎， 決定在一個(gè)面包板上完成所有電路的連 接，開始連接之前，首先進(jìn)行各芯片74LS0074LS0474LS138的檢測(cè)，確保各芯