【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 繼續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭，數(shù)字電路之所以能應(yīng)用廣泛，是因?yàn)樗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電路的各個(gè)模塊清晰，運(yùn)算速度高，而且不用編程，在許多功能實(shí)現(xiàn)上有軟件可望不可及的優(yōu)勢(shì)。 本設(shè)計(jì)要求中，均可運(yùn)用中規(guī)模集成邏輯電路實(shí)現(xiàn)，而且成本不高，穩(wěn)定性很好，使用數(shù)字電路直接進(jìn)行設(shè)計(jì)，在我們知識(shí)能力范圍之內(nèi)，可行性十分高， 因而采用 數(shù)字電路方案實(shí)現(xiàn)。 2 方案總體框圖設(shè)計(jì) 方案總體設(shè)計(jì)思路 各模塊器件選擇 1 .秒信號(hào)發(fā)生器選擇 方案 一 ：石英晶體振蕩器； 此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率 fs，而與電路中的 R、 C的值無(wú)關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)，但由于 洗衣機(jī)電路對(duì)秒信號(hào)精度要求不高，因而不采用此種方案 方案 二 ：由 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器； 由于 555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸 出驅(qū)動(dòng)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。 并且 555定時(shí)器使用成熟，參考資料頗多， 因此采用此方案。 2 .計(jì)時(shí)器芯片選擇 方案一：采用 74LS190 芯片實(shí)現(xiàn) 74LS190 為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)芯片，為異步置數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的 置數(shù)與計(jì)數(shù)。但是，要實(shí)現(xiàn)分鐘的置數(shù)， 74LS190置數(shù)頗顯復(fù)雜，故不采用。 方案 二 ： 采用 74LS192 芯片實(shí)現(xiàn) 中規(guī)模集成電路 74LS192 進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便， 74LS192 是 十進(jìn)制可編程同步加減計(jì)數(shù)器，它采用 8421碼二十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)。加 /減計(jì)數(shù)功能 ，為雙時(shí)鐘芯片，計(jì)數(shù)采用 DOWN時(shí)鐘，而置數(shù)可以采用 UP 時(shí)鐘，因而置數(shù)顯得十分簡(jiǎn)單，是很好的選擇。 3 .顯示電路選擇 顯示電路用單位的數(shù)碼管和相適應(yīng)的顯示譯碼器，這兒采用共 陰 極的單位數(shù)碼管和74LS48作為顯示電路，應(yīng)用十分簡(jiǎn)單。 4 .狀態(tài)顯示電路 使用三個(gè)不同顏色的數(shù)碼管來(lái)表示不同的洗滌狀態(tài)， 通過(guò) 74LS21 雙 4 輸入與門(mén)，74LS125三態(tài)門(mén) 來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。 5 .洗衣機(jī)控制電路 通過(guò)不同的 門(mén)電路進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的不同組合輸出。 模塊總體電路實(shí)現(xiàn) 經(jīng)過(guò)以上分析，采用 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器 來(lái)實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)的發(fā)生，為其它的芯片提供工作脈沖信號(hào)；計(jì)時(shí)電路采用三 片 74LS192 實(shí)現(xiàn)，兩片 組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿(mǎn)六十秒后向前借位。另外一片構(gòu)成十 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來(lái)計(jì)數(shù)秒的借位信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)功能。數(shù)碼管、報(bào)警電路和 LED 燈分別與邏輯電路進(jìn)行組合，接到 74LS192的輸出，以完成時(shí)間顯示、報(bào)警和狀態(tài)顯示， 洗衣機(jī)控制則使用 74LS21 雙 4 輸入與門(mén)、74LS125三態(tài)門(mén) 輸出進(jìn)行不同的組合，完成控制。 方案總體電路圖 圖 總體電路圖 其中顯示電路實(shí)際連接為： 圖 顯示電路具體圖 脈沖發(fā)生器具體電路為： 圖 555定時(shí)器多諧振蕩電路 3 電路 各模塊設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇 秒脈沖電路 秒信號(hào)發(fā)生器采用 555 定時(shí)器， 555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。 其 成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器 。 555 定時(shí)器的外引腳排列圖 和 內(nèi)部電路框圖分別如圖 和圖 所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓 VCC /3 和 2VCC /3 。 圖 555 定時(shí)器 引腳排列 圖 555 定時(shí)器內(nèi)部電路框圖 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3， C2 的反相輸入端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小 于 VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于 VCC /3，則 C1 的輸出為 0， C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。 由 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖 所示，其中 R R2和電容 C 為外接元件。其工作波如圖 (D)所示。設(shè)電容的初始電壓 cU ＝０， t＝０時(shí)接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端 THV ＝ TLV ＝０ 13 Ｖ ＣＣ ，比較器Ａ 1輸出為高電平，Ａ 2輸出為低電平，即 _ 1DR? ， _ 0DS ? （ 1表示高電位， 0表示低電位）， RS? 觸發(fā)器置１，定時(shí)器輸出 0 1u?此時(shí) _ 0Q? ，定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止，電源 ccV 經(jīng) 1R ， 2R 向電容Ｃ充電， cu 逐漸升高。當(dāng) cu 上升到 13ccV時(shí)， 2A 輸出由０翻轉(zhuǎn)為１，這時(shí) __1D DRS??， RS? 觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以 0t1t 期間，定時(shí)器輸出 0u 為高電平１。 1tt? 時(shí)刻， cu 上升到 23ccV ，比較器 1A 的輸出由１變?yōu)椋?，這時(shí)_ 0DR ? ， _ 1DS? ， RS?觸發(fā)器復(fù)０，定時(shí)器輸出 0 0u? 。 12t t t?? 期間， _ 1Q? ，放電三極管Ｔ導(dǎo)通，電容Ｃ通過(guò) 2R 放電。 cu 按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng) cu? 23ccV時(shí)比較器 1A 輸出由０變?yōu)椋?，Ｒ－Ｓ觸發(fā)器的 _DR? _ 1DS? ，Ｑ的狀態(tài)不變， 0u的狀態(tài)仍為低電平。 2tt? 時(shí)刻， cu 下降到 13 ccV ，比較器 2A 輸出由 1變?yōu)?0， RS觸發(fā)器的_DR? 1， _DS? 0，觸發(fā)器處于 1，定時(shí)器輸出 0 1u? 。此時(shí)電源再次向電容 C放電，重復(fù)上述過(guò)程。 通過(guò)上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出 0 1u? ，電容放電時(shí)， 0u? 0，電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無(wú)外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?由圖 ， 振蕩周期 12T T T?? 。 1T為電容充電時(shí)間， 2T 為電容放電時(shí)間。 充電時(shí)間 T1=(R1+R2)Cln2≈ (R1+R2)C 放電時(shí)間 T2=R2Cln2≈ 矩形波的振蕩周期 T= T1+ T2=ln2≈ (R1+2R2)C 因此改變 1R 、 2R 和電容 C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。 本設(shè)計(jì) 需要秒信號(hào)，則令 T=1s,C=10uf, 可得 R1=15K R2=68K 為常用電阻值，可得到秒信號(hào)。 圖 由 555定時(shí)器構(gòu)成 的 多諧振蕩器電路及其輸出波形