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 Altium Designer 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
课程设计成绩评定表。