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