数字逻辑实验——洗衣机定时控制器设计报告(5)

2019-03-11 15:03

要观察显示洗涤状态转换的小灯在洗涤过程中是否每十秒闪亮一下,并在洗衣完成后一直闪亮,直到整个系统被关闭。

d.附加功能中,在倒计时还剩10秒时,会有设定好的一个小灯亮,故仔细观察小灯在指定时间是否亮起,并一直亮,直至整个系统被关闭。

e.在进行计数器的倒计时最后一秒时,洗衣机洗衣功能即将结束,蜂鸣器发出音响,所以仔细观察蜂鸣器是否发出声响,且负责倒计时的三个数码管在工作结束后应该同时清零,故也要观察数码器是否处于000状态,且保持此状态不变,另外,每十秒一亮的小灯一直闪亮,倒计时10秒的小灯一直亮但不闪。 测试数据:

(若测试成功用“1”表示,若不成功用“0”表示) (1)甩干功能的数据测试:

测试的序号 1 测试的功能 两个数码管分别显示5、9 测试的结果 1 2 计数器开始进行倒计时计数 1

4 3 倒数第十秒时,小灯闪亮一下 工作结束,两个数码管均显示0且小灯一直发亮 1 1 (2)洗衣机进行洗衣共能时的数据测试:

测试的序号 测试的功能内容 测试的结果 1 预置时间,并让数码管显示预置的时间 1 - 20 -

2 倒计时计数器正常工作,借位及六十进制均正常工作 1 3 附加功能,小灯每10秒闪亮一下,且工作结束后一直闪亮,直至整个系统关闭 1 4 附加功能,在倒计时还有10秒时,会有小灯亮,且直到整个工作系统关闭 1 5 蜂鸣器在洗衣机结束工作时发出声响,三个数码管均显示000,且不再变化,一个小灯一直闪亮,一个小灯一直亮 1

测试结果分析:

(1)洗衣机甩干电路的结果分析:

1.预置甩干时间一分钟即从59秒到0.同时,两个数码管分别显示5、9,这部分正确。

2.打开置数端的开关,发现计数器开始进行倒计时计数,且倒计时正确,这部分电路功能也正确 。

3.当计数器倒计时到倒数第十秒时,设定好的小灯会闪亮一下,提醒用户甩干即将完成,电路功能正确。

4.甩干功能结束时,两个数码管均显示00,并且小灯一直发亮,直至整个电路系统被关闭,电路功能正确。

小结:这部分电路正确,且实现了甩干的功能,这部分电路实验完成。

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(2)洗衣机洗衣功能电路结果分析:

1.预置时间,并让数码管显示预置的时间,此部分结果正确,电路正确。 2.倒计时计数器正常工作,借位及六十进制均正常工作,电路正确,功能正确。

3.附加功能,小灯每10秒闪亮一下,且工作结束后一直闪亮,直至整个系统关闭,电路正确,功能正确。

4.附加功能,在倒计时还有10秒时,会有小灯亮,且直到整个工作系统关闭,电路正确,功能正确。

5.蜂鸣器在洗衣机结束工作时发出声响,三个数码管均显示000,且不再变化,一个小灯一直闪亮,一个小灯一直亮,电路正确,功能正确。

小结:通过测试,及各部分的电路结果分析,此洗衣机洗衣功能正确无误,此部分实验完成。

3.3 系统最终电路图

总的电路图:

电路工作原理分析:

1. 洗衣机洗涤定时控制系统

具体包含倒计时电路,LED灯和蜂鸣器提示电路;

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电路工作原理:

首先进行置数设置,假设预置为6分钟59秒,因为倒计时一般都是从xx分59秒开始。接着,把频率为1HZ的脉冲接近电路。然后,?是代表秒的低位,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,而不是9到0的转换,所以需要设计一个逻辑电路将十进制的转换为6进制的。在此,我们小组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。此外,当高位的秒计数减到0以后,需要向更高位的分钟位?借位,此时,最高位的分钟计数器就会减一,所以,最高位的分钟也用到了74ls192芯片。当最高位分钟减到0,两位秒也减到0时,分钟不借位,也不可让分钟这位进行9到0的循环,所以需要从分钟的输出Q3Q2Q1Q0的最高位Q3与最低位Q0引出两根导线,接入一个二输入与门并给一个“1”信号,从秒十位的输出Q3Q2Q1Q0的Q2与最低位Q0引出两根导线,接入一个二输入与门并给一个“1”信号,同时从秒个位的输出Q3Q2Q1Q0的最高位Q3与最低位Q0引出两根导线,接入一个二输入与门并给一个“1”信号,这三个输输出经过74ls11芯片进行三输入与的逻辑运算,将此时的输出结果“1”信号给三个74ls192的清零端。通过74LS11芯片清零端高电位有效,于是控制三个数码管全部显示为数字0。

在倒计时可以正常工作的基础上,我们进一步完善电路,这部分是可以在工作结束时,让蜂鸣器发出响声,提醒用户洗衣结束。另外,这部分电路还包括一个附加功能,即在洗衣服进行到倒数第九秒时,会有设定的小灯亮,直至洗衣功能被关闭为止。这部分的电路用到了74ls27芯片、74ls32芯片、74ls11芯片等。

通过分析LED灯真值表,对于分位我们发现必须要使其为0时才能传递信号,而其他情况均不能传递,故我们将分位的Q0和Q1接入二输入或门,Q3和Q4也接入二输入或门,并将两个输出连同一个置高电位的开关输入74ls27芯片的三

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输入或非逻辑运算,输出“1”;与此同时秒十位输出Q2Q1Q0也全为000时才传递信号,同样通过74ls27芯片的三输入或非逻辑运算,输出“1”,此时这两个输出端作为输入端,连同一个置高电位的开关输入的一个“1”信号,通过74ls11芯片做与运算,输出“1”信号,此时这个“1”信号会输出给小灯X1,小灯会亮,直至低位的秒由9减到0,并保持闪亮直到洗涤功能被关闭,这个附加功能到此结束。基础功能中蜂鸣器在工作完成时会发出声音,现在介绍这部分的具体设计内容。当低位秒的四个输入Q3Q2Q1Q0为0001时,这时洗衣机进行最后一秒时,蜂鸣器响起,发出声音,洗衣机停止工作,蜂鸣器一直发出声响直至整个系统被关闭。通过74ls27等芯片输出“1”信号并将此信号作为输入信号,同时将我们上面说到的前面的74ls11芯片的输出也作为输入信号,我们再提供一个置高电位的开关输入的“1”信号,再通过另一个74ls11芯片做与的逻辑运算,这时候输出信号“1”,并将这个信号“1”作为输入,连同脉冲信号输入给二输入与门,再输出给蜂鸣器(此电路图中用小灯来代替蜂鸣器),此时会发现蜂鸣器按脉冲信号频率发出响声(即小灯会发出亮光)。到此,第二部分的电路设计的详细介绍已经完成,包括蜂鸣器在工作终点发出声音和附加功能——让小灯在洗衣机工作后10秒一直发光,来达到提醒用户洗衣机即将完成工作,用户可以稍等片刻取衣物的目的。

2. 洗衣机状态转换提示电路

具体包含计时电路和LED灯提示电路;

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

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