器材表:
表2.2.3 芯片表
芯片名称 7490 74LS04 74LS11 实际接线图:
芯片个数 1 1 1 芯片功能 十进制计数器 反相器 三输入与门
关键芯片功能表:
表2.2.4 74LS90功能表
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电路工作原理:
这部分电路,是提醒用户洗衣机状态的转换。它使用的脉冲与倒计时使用的
是同一个脉冲(因为是局部图,所以就人为单独给了它),起初给R01、R02分别为1、1,R91、R92分别为0、1,此时是清零。因为此时R01与R02必须不同时为1时才开始计数,所以通过反相器将1信号变为0,此时既达到了此电路开始计数,也达到与倒计时电路相应同步,以使两个部分能够使用同一个开关启动。当此电路从0计数到9时,小灯每十秒应该亮一下,通过将输出端Q3和输出端Q0作为两个输入,并通过一个置高电平的开关提供“1”信号的输入,通过74ls11芯片的与逻辑运算,输出“1”信号给小灯,使小灯成功每十秒闪亮。当洗衣机工作结束时会输出一个置零信号,将那个信号也连接到7490的2号端口,其对应数码管则同时也进入置零状态。
2.2.3洗衣机甩干定时控制系统
具体包含倒计时电路,LED灯和蜂鸣器提示电路; 器材表:
表2.2.5 芯片表
芯片名称 74LS192 芯片个数 2 1 1 1 芯片功能 十进制同步可逆双时钟计数器 三输入或非门 三输入与门 二输入与门 74LS27 74LS11 74LS08 实际连线图:
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电路工作原理:
秒的低位,用到了74ls192芯片,实现了从9到0的减计数功能,当这位的计数减到0时,向高位的秒位借位,故又需用到74ls192芯片,同时这位的秒继续进行倒计时减计数。因为这位的秒,我们要实现5到0的循环转换,其5到0的循环与上面提到的洗衣机洗涤倒计时电路的设计基本一样,通过使用反馈复位法来实现5到0的循环过程,因为10进制时0的下一位是9即1001,故从Q3Q2Q1Q0的最高位Q3和最低位Q0引出导线通过74ls00芯片进行与非逻辑运算,故74ls00芯片会输出0,并将此输出与原本需要接到秒十位的置数端的高电平信号(此信号从一个开关引出)接入一个二输入与门,再将输出接到秒十位的置数端,以此反馈预置法来实现5到0的循环转换。蜂鸣器和LED灯提醒部分也与洗涤提醒电路相似,主要采用74ls27芯片实现,在甩干到倒数第八秒时小灯会闪亮一下,同时蜂鸣器鸣响一声,在甩干结束后,小灯会一直亮,并且蜂鸣器会按脉冲信号鸣响,直至整个系统被关闭。
3 系统实现
3.1 系统实现过程
实现的主要方法有:
反馈预置法:实现所需进制的循环转换; 步骤:
1.分析这个实验的目的有哪些。
2.根据实验目的在草纸上设计电路初步的原始电路。
3.通过分析电路,列出该过程中可能会用到哪些芯片以及肯定会用到哪些芯片,然后,将列出的芯片与实验室所给的芯片进行比对,挑选符合实验要求的芯片,并记录下芯片的个数及类型。
4.按照提前画好的物理导线图接实际的导线。
5.接好线后,检查这部分电路的功能。每次接好一部分的功能电路时,都要进行这部分的功能测试,看看这部分的设计成功与否,若成功继续做,否则,检
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查错误,并进行改正。切忌全部连好之后在测试功能是否达到。另外注意:不同功能部分的电路,最好使用不同颜色的导线,以免出现错误。
6.重复第四步和第五步,直至这个实验所要求的基本功全部都能够顺利地完成任务。
7.进行附加功能的设计,列出想要附加功能的基本要求。 8.根据列出的要求,进行电路的设计。
9.重复第四步和第五步的内容,直至设计的这些附加功能全部按要求成功的实现。
遇到的问题以及解决办法:
1) 在实现5到0的循环转换时,需要把十进制的计数器转换成六进制的计
数器,我们开始想要在5减到0时,下一刻通过反馈预置将数重新置成5,但那时忽略了反馈预置是将下一个时刻的输出作为反馈预置端的输入。发现错误后,我与小组成员开始重新设计,将输出端Q3与输出端Q0通过与非门进行逻辑运算,输出信号“0”,起到反馈预置的功能。 2) 通过反馈预置后,我们仍旧没有实现60进制,反复查找错误后,发现我
们直接将反馈回来的低电位信号也连在192的置数端,但是该端口同时还连接了一个置高电位的开关,故低点位信号被高电位信号给掩盖了,所以没能实现60进制的功能。最后我们添加了一个与门解决了该问题。 3) 当倒计时结束的时候,我们最初仅是通过分钟位下一脉冲会变为9来控
制3个192的置零操作,这样就导致我们的电路无法设置为0分钟的洗涤时间,显然,这不符合我们的基本要求。最后,我们还从秒十位和秒个位各引出了两个信号到与门,通过三输入与门的输出来控制3个192的置零操作。
4) 对于洗涤电路的提示电路部分,我们一开始对分钟位仅将其后3位连入
了27芯片,这样,一旦分钟为8时即会出现和0时相同的情况,这样当倒计时到8分9秒时,LED灯也会闪亮10秒。最后,我们把分钟位两位两位输入到与门内,再将两个输出以及一个置高电位的开关输入到27芯片,这样仅当分钟位为0时才会给出高电位信号。
5) 在设计电路的后期阶段,我们出现了竞争与冒险的现象。比如:在进行
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附加功能每十秒小灯亮一次的这部分电路中,我们发现两个计时器没有达到相对应的同步,倒计时的电路已经倒计时了8个数字了,而加计数的这部分却只进行了6个计数,速度上有很大的时间差。所以,针对这个问题,我们进行改正。出现这种现象的情况可能是由于各种门电路,造成了竞争与冒险,所以,我们将电路进一步改进,减少了逻辑门的使用,尽量使用最少,然后,进行测试,发现情况有所好转,这两个计时器虽然没有达到到百分百的同步,但是 ,时间差不会超过2秒 。
3.2 系统测试
测试方案:
(1)如果用户只进行甩干功能,这种情况下测试:
a.因为是模拟现实世界中的洗衣机,所以预置时间没有设太长,预置为1分钟,即从59秒减到0。我们发现,两个数码管上分别显示数字5、9。5为秒的高位即10位,9为秒的低位即个位。
b.打开相对应的开关,置数,此时,开始进行甩干功能的减计数,通过观察,看计数器是否正常工作,数码管是否显示正常及是否显示正确。
c.此电路的倒计时计数器在还剩下10秒,也就是高位的秒此时为0,低位的秒此时为9,认真观察先前设好的指定小灯有没有闪亮一下。
d.当计数器的倒计时结束时,观察上面提到的两个数码管有没有同时清零,且观察先前设定好的小灯有没有一直发亮,直至关闭整个系统。 (2)洗衣机的洗衣服时的功能测试:
a.预置洗衣时间为6分钟59秒,观察三个数码管的显示,看是否分别为6、5、9,其中6为分钟,是最高位,5为秒的高位代表10位,9是最低位,代表秒的个位。
b.打开开关,开始进行置数,接着,进行计数器的倒计时功能,仔细观察,看三个数码管的倒计时是否正确,以及分与秒之间的关系是否是六十进制,还要观察再次重新置数和借位是否正确进行。
c.附加功能中洗衣机状态转换,设定好的小灯是每10秒,闪亮一下,所以,
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