电子课程设计说明书
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电子课程设计说明书
年级：2009级
院系：物理与机电工程学院机电系
专业：机械设计制造及其自动化
班级：机械二班
姓名：IV AN
学号：19**********70
指导老师：XXX
2012年7月
目录
一、设计任务及目的 (2)
1.基本设计要求 (2)
2.扩展设计要求 (2)
3.设计目的 (2)
二、设计原理 (2)
三、定时器和计数器 (3)
1. 555定时器 (3)
2. SN74LS161AN计数器： (4)
四．电路设计 (6)
1.电路原理图 (6)
2.PCB布线图 (8)
五、实际电路焊接与调试 (9)
1、实际焊接电路图 (9)
2、电路焊接成果 (10)
3、电路调试时发现的问题及解决方案 (11)
六、设计心得 (11)
一、设计任务及目的
实现一种模仿全自动洗衣机主轴电机运转的控制器。
1.基本设计要求
①通过对直流电机的正反转控制，实现模仿全自动洗衣机运行模式，即实现“正转”→“停止”→“反转”→“停止”→…的运动过程；
②“正转”→“停止”→“反转”→“停止”各阶段运行时间控制为6±1秒的范围内。
2.扩展设计要求
①电机的转速可调，利用电位器实现PWM或电压调节；
②实现对直流电机的“延时启动”和“定时关闭”；
③延时启动和定时关闭的预置时间均可调。
3.设计目的
通过本设计过程，掌握模拟电子电路设计中，关于直流电动机调速原理，并掌握数字电子电路中关于定时器、PWM发生器、计数器等环节电路的设计。
二、设计原理
电机定时调速器的设计原理框图如下：分别用两个定时器给出电机延时启动和定时关闭的控制信号。
再使用振荡器产生秒脉冲信号，通过二进制计数器产生相应的转动和方向逻辑关系。
电机的转速采用PWM控制方式，电机的方向用继电器进行换向。
三、定时器和计数器
1. 555定时器
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555。
555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V-16V 工作，7555 可在 3-18V 工作，输出驱动电流约为 200mA ，因而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。
555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555 定时器的内部电路和外引脚排列图如右图所示。
本设计中利用555定时器构成无稳态触发器，其原
理及电路图如下：
由555定时器和外接元件R1、R2、C 构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。
电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C 充电，以及C 通过R2向放电端
放电，使电路产生振荡。
电容C 在
和
之间充电和放电，
从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如下图所示。
555定时器引脚及功能表：
2. SN74LS161AN计数器：
SN74LS161AN计数器引脚图如下
电路分析：引脚1接高电平时定时器工作，输入的脉冲信号接2引脚，由Q0——Q3所组成的4位二进制数输出。
当输入脉冲数为8个时Q2由0变1，时间为6S，此时电机正转。
再经过8个脉冲时，Q2由1变0，电机停止转动，同时Q3由0变1。
再经过8个脉冲后Q2又由0变1，电机反转。
最后再经过6S，Q2和Q3由1变0，电机停止转动。
四．电路设计
1.电路原理图
电机定时开启与定时关闭模块
时钟脉冲和占空比调节模块
计数器模块电路
电机驱动模块电路
2.PCB布线图
五、实际电路焊接与调试
1、实际焊接电路图
2、电路焊接成果
3、电路调试时发现的问题及解决方案
1）焊接完成的电路初次调试，发现电路无法工作，输出端没有信号输出。
解决方案：对照设计原理图，对电路节点进行逐一检测，看电路是否导通，是否有虚焊点及短路现象。
2）电路通路完全导通后接上电机，电机无法驱动
解决方案：换取小功率电机，并在电机两端并联104电容，电机启动正常。
3）U1模块555定时器温度过高
解决方案：检测555引脚是否短路，发现引脚短接，重新点焊好后，恢复正常。
六、设计心得
这次为期两周半的电子课程设计，从接受到设计任务的开始到设计的完成，都充满着个中疑惑和困难，首先是对电子设计类软件的不熟悉，电子课设的前一周基本是对软件DXP 的学习过程，再者加上对课程的生疏使得前期都是复习之前电子技术课程的复习及资料的查阅，目的是为了对555计时器和计数器原理的而了解，以便更好的对电路原理图有透彻地理解。
进入正式设计阶段后，开始时有点手足无措，不知道到底如何进行，但通过跟大家的交流，渐渐使得设计步入正轨，看来相互之间的交流是必不可少的，也是大家一起进步的捷径。
最头疼的是调试阶段，原本以为焊接完成的电路时很快就能实现功能的，但是完全没有输出信号让人着实摸不着头脑，好在耐心的看过原理图之后，加上向老师和同学请教如何调试，电路才正常工作，对短路、断路、电机无法启动等现象都需要耐心去解决，所以这次的电子课程设计也给自己磨炼耐心和细心的机会。
通过这次的设计，感慨颇多，收获颇多。
更重要的是从中学到很多东西，包括书本知识以及个人素质与品格方面。
感谢老师的辛勤指导和同学们热情帮助，也希望老师对于我的电路设计和焊接提出意见。
