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電子技術課程設計 題目：醫院病人緊急呼叫系統的設計 姓 名： 劉*
學 號： 20155102096 院 系： 物理與電子工程學院 專 業：電子信息科學與技術二班 年 級： 2015級 指導教師： 李*
摘 要 從課程設計要求來看，要求實現電機的正傳、反轉、暫停，當顯示時間前20秒正傳、暫停10秒、反轉20秒、再暫停10秒，如此一來，周期恰好是60秒，理所當然的分鐘計數器、秒計數器是一定要有的。接下來脈沖是一定要有的，我們可以用555定時器構成的多諧振蕩器來產生脈沖。除了這些，還要求在定時結束后有一個指示燈亮來提示定時時間到，還要求電路有清零和置數的功能，這些用邏輯電平開關即可以實現。
目錄
第一章 設計任務與要求 第二章 基本原理 第三章 設計方案 第四章 單元電路的設計和元件的選擇 4.1秒脈沖發生器 4.2分秒計數器 4.3時間譯碼及控制門 4.4總電路圖 第五章 仿真結果 5.1秒脈沖發生器 5.2分秒計數器 5.2.1正轉 第六章 真結果分析 第七章 體會小結 第八章 元器件清單
洗衣機控制器設計 第一章 設計任務與要求設計一個電子定時器，控制洗衣機按如圖1洗滌模式進行工作
圖1 洗滌模式
（1）當定時時間達到終點時，一方面使電機停機，同時發出音響信號（可換成指示燈）提醒用戶注意。 （2）用兩位數碼管顯示洗滌的預置時間（以分鐘為單位），按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到而停機。 （3）三只LED燈表示“正轉”、“反轉”和“暫停”3個狀態。 第二章 基本原理首先，從秒脈沖出來的信號，經過一個控制電路后進入秒計數器進行秒計數，進行清零，這時用戶置入洗滌時間，并按開始按鈕，洗衣機開始工作。當秒計數器變為零的時候，去分鐘計數器上面借數；與此同時，從十秒位轉化出來的信號進入移位寄存器后，LED燈表示出電機運轉狀態；當用戶設定的洗滌時間結束后，電路報警并清零；同時電機指示燈熄滅。
第三章 設計方案方案一 框圖如圖2所示圖2 設計方案一
方框圖如圖3所示 圖3 設計方案二
本定時器實際上包含兩級定時的概念，一是總洗滌過程的定時，而是在總洗滌過程中又包含電機的正轉、反轉和暫停三種定時，并且這三種定時是反復循環直至所設定的總定時時間到位置。當總定時時間在0~99min以內設定一個書之后T為高電平1，然后用倒計時的方法每分鐘減1直至T變為0.在此期間，若Z1=1，Z2=0，實現正轉；若Z1=Z2=0，實現暫停；若Z1=0 ,Z2=1,實現反轉。實現定時的方法很多，比如采用單穩電路實現定時，又如將定時初值預置到計數器中，使計數器運行在減計數狀態，當減到全零時，則定時時間到。如圖所示的電路原理框圖就是采用這種方法實現的。由秒脈沖發生器產生的時鐘信號經60分頻后，得到分脈沖信號。洗滌定時的時間的初值先通過撥盤或數碼開關設置到洗滌時間計數器中，每當分脈沖到來計數器減1，直至減到定時時間到為止。運行中間，剩余時間經譯碼后在數碼管上進行顯示。 經比較后，采用第二種方案。
第四章 單元電路的設計和元件的選擇4.1秒脈沖發生器方案一：由555定時器構成的多諧振蕩器 由555定時器構成的多諧振蕩器的電路圖如圖4所示，由于555定時器內部的比較器靈敏度高，輸出驅動電流大，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定時器構成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩定，不易受干擾。因此采用此方案。
圖4 由555定時器構成的多諧振蕩器
圖5 555定時器的引腳圖
方案二：由門電路構成的多諧振蕩器 圖6 由門電路構成的多諧振蕩器 由門電路構成的多諧振蕩器的電路，在此電路中，當電源電壓波動時，會使振蕩頻率不穩定，在Vth與VDD/2不相等時，影響尤為嚴重，而Vth容易受溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩定性較差，不宜采用此方案。 4.2分秒計數器圖7 分秒計數器
其中，74LS192的引腳圖如圖8所示
圖8 74LS192的引腳圖
74LS192的功能表如表1所示
表1 74LS192功能表
一百進制分計數器和六十秒計數器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進制不同而已，我們用四片74LS192來實現分計數和秒計數功能，我們要的只是減計數，所以我們把它的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（十進制的6），秒十位的LD端和借位端BO聯在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN聯在一起。當秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時候秒計數的192開始從9減到0；這時，它的借位端BO 會發出一個低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計數從6變到5，一直到變為0；當高低位全為零的時候，秒十位的BO發出一個低電平信號，DOWN為零時，置數端LD等于零，秒十位完成并行置數，下一個DOWN脈沖來到時，計數器進入下一個循環減計數工作中。 對于分計數來說，道理也是一樣的；只是要求，當秒計數完成了，分可以自動減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計數的DOWN端作為分計數的輸入信號來實現秒從分計數上的借位。當然，這些計數器工作，其中的清零端CR要處于低電平，置數端不置數時要處于高電平。這是一個獨立工作的最高可以顯示101分鐘的計時器。把四個192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時間的顯示了。作為洗衣機控制器的一個模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協調工作，分計數的清零端LD是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以當要從外部把它們強制清零時，可以用一個三極管（NPN）或者兩個或門就可以實現該功能。還有我們可以利用分計數的UP端來進行外部置數，當把它們各接到一個低觸發（平時保持高電平，外部給一個力就輸入一個低電平）的脈沖上 就可以實現從0－9的數字輸入。
4.3時間譯碼及控制門 圖9 時間譯碼及控制門 在此部分電路中，三個指示燈，從上至下依次代表“正轉”、“暫停”、“反轉”。從60秒到40秒內綠燈亮，從40到30秒內是兩個燈都不亮。在30到10秒內是黃燈亮，然后剩下的十秒鐘是兩個燈不亮，如此完成第一個循環，剛好一分鐘，之后的時間依次循環。 當時間減到0時，最上面的紅燈亮，提醒定時時間到。 4.4總電路圖 圖10 總電路圖
第五章 仿真結果5.2正傳時
反轉時 第六章 真結果分析在仿真的過程中，出現的結果基本符合要求，計數器的工作也很理想，“正轉”、“反轉”、“暫停”的指示燈動作也很好，定時結束時，自動清零，同時指示燈亮，提醒時間到。，唯一不足的是沒有將電路置數的功能設計好，只能按照預設的時間100分鐘開始工作。除此之外，由于555定時器的電阻值設定的不是很理想，以至于出現的脈沖波形不是標準的占空比為百分之五十的方波。 不過，總的來說，仿真結果還是比較令人滿意的，比較成功。 第七章 心得體會 本次課程設計，我花了很多時間，主要是在控制電路上，當時實在是想不到該怎樣用兩個燈分別表示三種狀態，后來在網上找的論文也有很多問題，要求也和本次課程設計的要求出入很大。可以說，這次課設的電路基本上是自己設計出來的。雖然花了不少的時間，但是收獲真的不小。它使我對課本以及以前學過的知識有了一個更好的總結與理解，也讓我知道了，光分開是不夠的，從外面學到的知識要形成一個整體，這也很好的訓練了外面對開發一個項目應該有怎樣的思路和準備更清晰。 計過程中，對設計方案進行了很多次的修改，雖然也有查閱資料，但更多的是自己的思考。記得在設計三種狀態的顯示燈的控制電路時，整整花了兩天的時間，試了好幾個方案，在網上查的資料都很繁瑣，且看不懂原理，到最后還是決定自己慢慢想，最終設計出來，雖然結果不是很完美，但還是比較滿意的。 本次課程設計，讓我對實驗原理也有了更多的了解，對數電中常用的芯片功能及設計方法如利用卡諾圖等有了更深刻的了解，對設計實驗也有了更深切的體會，以前在做數電實驗時也有部分是設計性的實驗，不過基本上到最后都是老師告訴我們設計電路，自己雖然也有思考，但基本上沒有想出來過，也沒起到讓自己真正來設計某個電路的目的，而這次有了足夠的時間，基本上都是自己一點一點設計的，從某方面來說，還是很有成就感的。 之外，它讓我對課本知識進行了融會貫通，畢竟，要設計一個完整的電路，單靠某一章節或某一部分的知識是不夠的，要在整本書中找自己需要的東西，簡單的說，就要做到學以致用。在考慮問題時，不要指望一次就能把問題考慮成熟，要做好不斷否定并不斷修改的準備。 有做課設之前，我對課本知識是很模糊的學習也是為了應付一下期末考試，現在讓我對課本知識有了更透徹的了解，也算是做到了理論聯系實際吧。 臨淵羨魚，不如退而結網，這也是我這次課設最大的體會，與其看著別人在設計仿真，不如自己做出電路板，為何要那樣做，不如自己用已有的知識，重新考慮并設計，按自己的思路，達到自己所需要的效果，我覺得，這才是課程設計真正的目的。 第八章 元器件清單
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