数电课程设计报告_洗衣机控制电路.doc

### 数电课程设计报告——洗衣机控制电路的关键知识点 #### 一、设计总体思路与基本原理 **设计背景与目标：** 本次课程设计的目标是通过数字电子技术实现洗衣机控制电路的基本功能，包括电机的正转、反转及暂停等功能，并通过LED灯的不同状态来直观展示洗衣机的工作模式。此外，还需要设计一个能够显示工作时间的计时器，并在设定时间到达后发出报警信号。 **设计总体思路：** 1. **时间控制逻辑：** - 设计一个60秒的减计数器来构成循环结构，通过这个结构来控制电机的状态变化(正转、暂停、反转)。 - 使用一个100进制的减计数器来记录总的循环次数，并通过两个数码管来显示当前的剩余时间。 - 整个控制电路由74LS74触发器控制，用于停止和清零功能，并连接蜂鸣器以实现报警。 2. **基本原理概述：** - 从秒脉冲信号出发，通过控制电路进入秒计数器进行计数。 - 用户设定洗涤时间后，按下开始按钮，洗衣机开始工作。 - 当秒计数器归零时，向分钟计数器借数，同时根据十秒位的信号变化控制LED灯的状态，从而表示电机的运行状态。 - 洗涤时间结束时，电路报警并清零，电机指示灯熄灭。 #### 二、系统设计框图 系统设计框图是整个设计的基础，它包含了各个模块之间的连接方式及其相互作用机制。 #### 三、仿真设计 ##### (一) 单元电路的设计 1. **分、秒计数器模块** - **计数器选择与配置：** - 采用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，主要关注其减计数功能。 - 为了实现60秒计数器，需要将秒计数器的UP端接到高电平，DOWN端接到秒脉冲信号。 - 十秒位的输入端B、C接到高电平，即输入0110(十六进制表示的6)，以实现每十秒的计数。 - **计数逻辑：** - 秒计数器从9减至0时，其借位端BO会发出一个低电平信号，触发十秒位的减计数。 - 分计数器的输入信号来自秒计数器的借位端BO，从而实现了秒从分计数器的借位。 - **外部接口与控制：** - 为了实现外部清零功能，可以使用三极管(NPN)或两个或门来控制分计数器和秒计数器的清零端LD。 - 分计数器的UP端可用于外部置数，通过将各个UP端接到低电平触发的脉冲上实现数字输入。 2. **指示灯显示模块** - 采用2片74LS151数据选择器，将秒针的十位输出信号的低三位(A、B、C)连接到74LS151的输入端，通过不同的输入组合来控制LED灯的状态，从而直观地表示电机的工作模式。 ##### (二) 总电路图设计 1. **置数与控制逻辑：** - 在分钟计数器的UP端接上开关，当给其一个低电平时，计数器就会往上增加1。 - 为了保证置数时秒计数器为零且秒脉冲停止，可以通过一个JK触发器来控制秒计数器的清零端。 - 使用与非门来确保置数过程中分计数器的DOWN端保持高电平。 - 为了在置数完成后重启计数器，需要将脉冲信号和JK触发器的Q反端接到一个与门上，控制秒计数器的DOWN端。 2. **报警与清零功能：** - 当计数器全为零时，秒位会发出借位信号，通过这一信号可以触发报警电路。 - 报警电路通常由蜂鸣器组成，当接收到借位信号时，蜂鸣器启动，同时触发整个系统的清零操作。 通过以上设计，不仅实现了洗衣机控制电路的基本功能，还构建了一个完整的数字控制系统，能够准确地控制电机的运行状态，并在设定的时间到达后自动报警并复位。这种设计方法不仅适用于学术研究，也为实际应用提供了可靠的解决方案。