汽车自动清洗装置解读

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：5v 28Hz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。

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3-6 74LS161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3-6 74LS161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Q D和Q B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Q C和Q A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)