武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
由于数码管只用显示0—9的数字,则LT、LBI、BI/RBO三个脚都接高电平,A B C D 四个输入端连接74LS192的输出,就能显示出预置的时间和定时的剩余时间。其连接电路图如图3.3.4所示:
图3.3.4 数码管显示电路连接
3.4 状态显示电路
洗衣机洗涤共有三个状态,分别为暂停,正转,反转,用三个不同的颜色的LED灯来表示。在三个状态中,40——60秒为正转、30——40秒钟为暂停、10—30秒为反转、0-10秒为暂停。分别有红绿黄来表示正转反转和暂停三个状态。
三个状态区分的标志位为秒信号的十分位,当74LS 192输出为0000—0001 为暂停;输出为0001—0011 为反转;输出为0011—0100 为暂停;输出为0100—0110为正转。有效区分状态为三位,然而直接区分,难度很大,门电路会使用大很多。根据这些,因而采用3-8译码器芯片74LS138,经过译码后有八位,容易进行区分。其区分框图如图所示:
000 001 010 译码 011 100 101110 0 1 2 3 4 5 6 正转 红灯亮 反转 绿灯亮 暂停 黄灯亮
图3.4.1 状态电路译码显示框图
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74LS138引脚图和真值表如图3.4.2 图3.4.3
图3.4.2 74LS138译码器引脚图
图3.4.3 74LS138译码器真值表
在此处74LS138作为译码器,G1 接高电平,G2接低电平。A B C译码输入端分别接到74LS192的输出的低三位。Y0—Y7作为输出,低电平有效,则通过门电路,将Y4 Y5 与非后作为
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红灯输入,表示为正转状态;将Y3 Y0与非后作为黄灯输入,表示暂停状态、将Y1 Y2与
非后作为绿灯输入,表示反转。其总体电路图如图3.4.4、图3.4.5所示:
图3.4.4 状态显示电路(1)
图3.4.5 状态显示电路(2)
3.5 洗衣机电机控制电路
洗衣机控制电路要完成功能有时间预置,定时报警,正反暂停状态控制,定时时间到后停止洗衣机运行。 因此使用三个按键,分别实现时间的分个位、分十位和开始工作功能。按键接到门电路的输入,经过上拉电阻,未按下时,是高电平状态,当按下时,为低电平,按键两边并联一个0.1uf的磁片电容消除尖脉冲。
时间预置是通过按键经过一个非门,在接入二输入与非门电路的一个输入,另一个接与非门输入端接入秒脉冲信号,当按键按下时,们电路打开,秒信号能够进入74LS192的
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UP端进行计数。起到时间预置功能。状态的控制可以使用上面的状态LED灯的输入作为继电器的输入,当红灯亮时,信号同时到达继电器,是电机接正的5V电源,当绿灯亮的时候,信号到达另一个继电器,电机接到-5V,电机反转。当为黄灯的时候,亮电平都为低电平,继电器不工作,电机暂停。
电路的启动与停止时本设计的独特点,当定时时间到了之后,高位74LS192的BO输出端会产生一个低电平信号,把这个信号送给RS触发器的R端,并把RS触发器的Q输出作为一个二输入与非门的输入端,另一个输入一个秒信号,与非门的输出接入到低位的74LS192的DOWN端作为信号输入。这时,RS触发器会置0,封锁了与非门,是秒信号不能进入74LS192,电路停止。同时,用一个按键来控制RS触发器的S端,在设置时间过程中,BO信号会消失,但是RS此时输入为1 1 ,为保持状态,即RS输出为低电平,电路仍然不能计时。当时设置好时间后,按下按键,RS置1,与非门打开,秒信号进去。
报警电路采用蜂鸣器,蜂鸣器的正极接到RS触发器的反相输出端,在到达定时的时间后,方向输出为高电平,蜂鸣器报警。整体电路图如图3.5.1所示:
图3.5.1 控制电路图
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4 仿真调试分析
4.1 仿真软件介绍
这个课程设计采用的是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具multisim10.0 。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim,您可以立即创建具有完整组件库的电路图,并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器,您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证,从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成,完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
Multisim 易学易用,便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验,有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。完全能够适应这次课程设计的要求。因而采用这款软件。
4.2 仿真总体电路图分析
整体仿真图如图4.2.1所示:
数码管显示电路,为方便观察使用了四个数码管 192计时电路高位计时器 高位借位信号
192六进制计数电路 开始按键 低位 借位 信号
秒脉冲信号输入 调时电路 LED状态显示电路
图4.2.1 仿真整体电路分析图
根据之前的各模块论证,用multisim进行仿真画图,得到了图4.2.1 。由于电机模块和蜂鸣器模块仿真结果不容易表示,因此省略了。为了节约空间,将数码管电路简化。而multisim的仿真时间是以毫秒为单位的,十分的缓慢,在此,为了观察出电路的结果,