水池换水控制器设计.doc

电子课程设计 ——水池换水控制器设计 学 院：电子信息工程学院 专 业：电气工程及其自动化 班 级：### 姓 名：### 学 号：###### 指导教师：###### 时 间：2012年12月 目录 设计任务与要求…………………………………第02页 总体框图…………………………………………第02页 总体框图……………………………………………………第02页 各模块功能…………………………………………………第02页 具体设计思路………………………………………………第03页 器件选择…………………………………………第03页 设计所需的器件……………………………………………第03页 器件的逻辑框图……………………………………………第04页 器件的逻辑符号……………………………………………第05页 器件的逻辑功能表及内部原理图…………………………第07页 功能模块…………………………………………第14页 各模块的电路原理图、逻辑功能及器件的连接关系……第14页 Multism 的仿真结果………………………………………第17页 数字试验箱的验证结果……………………………………第17页 总体设计电路图…………………………………第18页 总体电路原理图……………………………………………第18页 电路的整体工作情况………………………………………第18页 模块之间的连接关系………………………………………第18页 硬件的实验结果……………………………………………第18页 课程设计心得……………………………………第19页 水池换水控制器 一、设计任务与要求 设计任务：设计一个水池换水控制器 设计要求：设计一个控制电路，控制水池的换水阀门，水池有一个进水口和一个出水口。在按钮K1按下后，出水口的阀门J开启，水池开始排水，排水20s然后关闭出水口的阀门，使进水口的阀门F开启，水池开始进水20s后，出水口阀门再次开启，水池中的水进行循环；10s后两个阀门同时关闭。 当按钮K2按下时，可以随时关闭两个阀门。 总体框图 1、总体设计框图： 图1 总体设计框图 2、各模块功能： 秒脉冲信号发生器：产生一个一定精度和幅度的秒脉冲信号。 五十进制计时器：通过两个十进制计数器组成一个五十进制计数器，用来计数电路中阀门即灯的各个动作时间。 控制电路：利用非门和与门的组合使之分别在19s、39s、49s输出一个高电平，然后再通过或门把信号传给JK触发器，使JK触发器实现保持和翻转功能，从而使指示灯出现亮或灭的状态，即阀门的开启与闭合。 七段数码管时间显示器：显示时间，以确定阀门的开启与闭合时间。 显示电路：仿真中用LED灯代替阀门，通过LED灯的亮灭来判断阀门是否开启。 3、设计思路：通过对设计题目的分析可知，阀门的开启时间是固定的。以出水口阀门为例：当按下K1启动电路后，出水阀门J开启20s，然后接下来的20s都是关闭的，最后再开启10s，然后关闭。进水阀门同理，先关闭20s，然后的30s都是开启的，最后关闭。 由此可看出，整个换水系统的工作时间为50秒，所以选择用两个同步十进制加法计数器74LS160N设计一个五十进制计数器，由此来实现它的一次换水工作。另外分析它的工作状态，无论是出水阀还是进水阀，其工作状态只有两种，要么开启，要么关闭。因此在理论上选择T触发器(实际设计中，把JK触发器的J端和K端相连构成一个T触发器)，当给它一个低电平时，它实现保持功能，给它一个高电平时，它实现翻转功能。正好和阀门的工作状态一致，要么保持开启，要么保持关闭，从开启到关闭只需要翻转就能实现。 而如何在需要的时间给T触发器一个需要的电平。分析出水阀，按下K1启动后，水池开始排水，20s后停止，再过20s再次开始排水……以此类推，即可发现A组需在第19s、39s、49s翻转，而要翻转则需要在19s、39s、49s这三个时间点给T触发器输入一个高电平，由此用或门来实现。 再对进水阀进行分析，进水阀需在39s、49s时实现翻转，因此需要使用一个或门实现39s、49s时给T触发器一个高电平，使其发生翻转， 按以上思路即可实现对水池换水系统的控制。 器件选择 器件列表：如下表1所示 表1 器件列表 序号 器件功能 器件型号 器件个数 1 非门 74ls04 3片 2 三输入与门 74ls11 4片 3 四输入与门 74ls21 3片 4 555定时器 1片 5 同步十进制计数器 74ls160 2片 6 JK触发器 74ls73 2片 7 七段数码显示管 2件 8 单刀单掷控制开关 1件 9 单刀双掷控制开关 1件 10 LED显示灯