洗衣机 数电课设.doc

洗衣机时控电路的设计洗衣机时控电路的设计一、一、 概述概述设计一个电子定时器，用以控制洗衣机电机的运转洗衣机电机的工作顺序：否 转时间是否为 0？电机停止是 转图 1 洗衣机电机工作顺序技术指标技术指标1．洗衣机工作时间可在 1-19 分钟内任意设定（整分钟数） ；2．规定电动机运行规律为正转 20s、停 10s、反转 20s、停 10s、再正转 20s，以后反复运行；3．要求能显示洗衣机剩余工作时间，每当电机运行一分钟，显示计数器自动减1，直到显示器为“0”时，电机停止运转；4．电机正转和反转要有指示灯指示二、方案论证二、方案论证首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄启 动设置时间正转 20s暂停 10s暂停 10s反转 20s存器后，LED 灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间到达 0，计时电路清零；同时电机指示灯停止灯亮起方案原理框图如图 1 所示 秒脉 冲发 生器19 进 制计 数器洗涤时间 显示洗涤时 间计数 器控制 门LED 灯指示时间译 码清零按键置数按键图 2 设计方案定时器包含两种定时的概念，一是总洗涤过程的定时，二是在总洗涤过程中包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至所设定的总定时时间到 0 位置。

当总定时时间在 0~19 分钟以内设定一个数之后时间为高电平 1，然后用倒计时的方法每分钟减 1 直至时间变为 0在此期间，若时间译码显示0100、0101，实现正转；若 0000、0011，实现暂停；若 0001、0010,实现反转实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现定时，又如将定时初值预置到计数器中，使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时间到如图 2 所示的电路原理框图就是采用这种方法实现的由秒脉冲发生器产生的时钟信号经 60 分频后，得到分脉冲信号洗涤定时的时间的初值先通过按键设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减 1，直至减到定时时间到为止运行中间，剩余时间经译码后在数码管上进行显示三、电路设计三、电路设计1、、秒脉冲发生器秒脉冲发生器由 555 多谐振荡器直接产生频率为 1Hz 的方波信号条件：振荡周期：T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2 f=1/T取 R1=10K R2=49.9K C=15μF所以 T=(R1+2R2)Cln2=1 f=1/ T=1HZ因此 555 多谐振荡器如下：图 3 秒脉冲发生器2 2、预置时间与减法器、预置时间与减法器预置时间采用两个十进制加法计数器 74LS160 同步置数的方式进行连接，使使能端 EPT 和 EPN 接高电平，清零端 CLR 接高电平，CLK1=CLK2 接到秒脉冲输出端上。

由于题目中要求是用户在 0～19 分钟内任意设定时间，所以如图中所示，左侧的74LS160 十进制计数器可以实现从 0～9 的数字输入，使输入端分别置入 0000（0）；而右侧分计数的置数要设计成 0、1 的二进制计数，这样就可以达到要求的设定时间要求其中，74LS160 的引脚图如图 6 所示输出信号图 4 74LS160 的引脚图74LS160 的功能表如表 1 所示 表 1 74LS160 的功能表CLRLOADENPENTCLKA B C DQA QB QC QD0××××××××0 0 0 010××↑××××A B C D1111↑××××计数减法器是运用两个 74LS192 十进制可逆加减法器来作为分倒计时功能的减法器，19 进制分计数器和 60 进制秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲和进制不同而已，我们用四片 74LS192 来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是减计数，所以我们把它的 UP 端接到高电平上去,DOWN 端接到秒脉冲上；十分秒位上的输入端 B、C 端接到高电平上，即从输入端置入 0110（十进制的 6），秒十位的 LD 端和借位端 BO 联在一起，再把秒位的 BO 端和十秒位的 DOWN 联在一起。

当秒脉冲从秒位的 DOWN 端输入的时候秒计数的 192 开始从 9 减到 0；这时，它的借位端 BO 会发出一个低电平到秒十位的输入端 DOWN，秒十位的计数从 6 变到 5，一直到变为 0；当高低位全为零的时候，秒十位的 BO 发出一个低电平信号，DOWN 为零时，置数端 LD 等于零，秒十位完成并行置数，下一个 DOWN 脉冲来到时，计数器进入下一个循环减计数工作中对于分计数来说，道理也是一样的；只是要求，当秒计数完成了，分可以自动减少，需要把秒十位的借位端 BO 端接到分计数的 DOWN 端作为分计数的输入信号来实现秒从分计数上的借位当然，这些计数器工作，其中的清零端 CR 要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平这是一个独立工作的最高可以显示 19 分钟的计时器把四个 192 的 QA/QB/QC/QD 都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了作为洗衣机控制器的一个模块，它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作，分计数的清零端 LD 是接在一起的；秒的清零端 LD 又是接在一起的，所以当要从外部把它们强制清零时，可以用两个或门就可以实现该功能我们可以利用分计数的 UP端来进行外部置数，当把它们各接到一个低触发（平时保持高电平，外部给一个力就输入一个低电平）的脉冲上再通过 74LS160 十进制计数器就可以实现设定时间要求。

其中，74LS192 的引脚图如图 5 所示图 5 74LS192 的引脚图74LS192 的功能表如表 2 所示 表 2 74LS192 的功能表UP DOWN CLR LOAD A B C D QA QB QC QD× × 0 0 ×××× A B C D1 ↑ 0 1 ××××减计数↑ 1 0 1 ××××加计数× × 1 × ×××× 0 0 0 0 图 6 分秒计时器3 3、时间译码及控制门电路设计、时间译码及控制门电路设计在此部分电路中，三个指示灯，从左至右依次代表“正转” 、 “暂停” 、 “反转” 从 59 秒到 40 秒内第一个灯亮，代表正转；从 39 到 30 秒内是第二个灯亮，代表暂停；从 29 到 10 秒内是第三个灯亮，代表反转；最后剩下的 10 秒钟是第二个灯亮，代表暂停如此完成第一个循环，刚好一分钟，之后的时间依次循环正转：因为是每逢 59 秒到 40 秒正转，所以当秒的十位为 4 和 5 时，正传的指示灯亮即Y=D’CB’A+ D’CB’A’=D’B’C 暂停：因为是 39 到 30 秒和最后十秒电机出现暂停，所以当秒的十位为 0 和 3 时，暂停的指示灯亮。

即Y=D’C’B’A’+D’C’BA反转：因为从 29 到 10 秒电机反转，所以当秒的十位为 1 和 2 是，反转指示灯亮即Y=D’C’B’A+D’C’BA’所以根据上式，画出如下译码器：图 7 时间译码器及控制门四．四．性能的测试性能的测试1 1、、秒脉冲发生器的测试秒脉冲发生器的测试秒脉冲一个周期的波形计参数如图所示：正转反转暂 停正转暂停反转图 8 秒脉冲测试图2、设定时间设定时间图 9 设定时间时仿真如图 9，设定时间为 12 分钟的洗涤时间仿真情况3、正转、正转图 10 洗衣机正转时仿真如图 10，洗衣机在 11 分 53 秒时正转的第一个显示灯亮的仿真情况4、暂停、暂停图 11 洗衣机暂停时仿真如图 11，洗衣机在 11 分 37 秒时暂停的第二个显示灯亮的仿真情况5、反转、反转图 12 洗衣机反转时仿真如图 12，洗衣机在 11 分 27 秒时反转的第三个显示灯亮的仿真情况6、定时时间到、定时时间到图 13 定时时间到仿真如图 13，洗衣机定时时间到显示屏清零的仿真情况五．结论五．结论经过设计调整后，整个电路应用了平时做实验中用过的器件，知识也平时学过的脉冲的设计，计数器的应用，译码器的利用，与非门的合理连接，最终连成符合任务书上的电路。

六．性价比六．性价比本电路采用的都是简单且常见的元器件，市面上比较容易买的到，性能基本符合技术要求而且产品的原理和材料基本上和我们设计的相似，从此可以验证，设计还是有一定的合理性当然若做成产品，还是有些不足之处需要改进七．课设体会七．课设体会及合理化建议及合理化建议本次课程设计，我花了很多精力，主要是在控制电路上，当时实在是想不到该怎样用三个灯分别表示三种状态还有如何将洗衣机置数，去图书馆查资料时也没找到相符合的资料，网上找的论文也有很多问题，要求也和本次课程设计的要求出入很大可以说，这次课设的电路基本上是自己设计出来的虽然花了不少的时间，但是收获真的不小使我对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解. 通过本次课程设计，让我对实验原理也有了更多的了解，对数电中常用的芯片功能及设计方法有了更深刻的了解，对设计实验也有了更深切的体会，以前在做数电实验时也有部分是设计性的实验，不过基本上到最后都是老师告诉我们设计电路，自己虽然也有思考，但基本上没有想出来过，也没起到让自己真正来设计某个电路的目的，而这次有了足够的时间，基本上都是自己一点一点设计的，从某方面来说，还是很有成就感的除此之外，它让我对课本知识进行了融会贯通，毕竟，要设计一个完整的电路，单靠某一章节或某一部分的知识是不够的，要在整本书中找自己需要的东西，简单的说，就要做到学以致用。

在考虑问题时，不要指望一次就能把问题考虑成熟，要做好不断否定并不断修改的准备我这次课设最大的体会，就是自己用已有的知识，重新考虑并设计，按自己的思路，达到自己所需要的效果，我觉得，这也正是课程设计真正的目的参参 考考 文文 献献1．谢自美.电子线路设计·实验· 测试 (第三版) [M].湖北：华中科技大学出版社，2005 年2．童诗白、华成英主编者.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006年3．阎石主编.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2002 年4．谭博学主编.集成电路原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2003 年附录附录ⅠⅠ 总电路图总电路图附录附录ⅡⅡ 元器件清单元器件清单序号编号名称型号数量1U1，U3 U6，U8数 码 管DCD_HEX_BLUE42U15AJK 触发器74LS112D13U2，U4U7，U98421BCD 码计数器74LS192D 44U5，U19十进制计数器74LS160D25U20555 多谐振荡器LM555CM16U14AU14BU16B二输入或门74LS32N37U13AU17A二输入或非门74LS02N 28U22A二输入与非门74LS00D19U12AU18A二输入与门74S08D 210U11A二输入异或门74LS386N111 R1、R2、R14，R3R4电 阻50K49.9K10K512U10A非门74LS04D113LED1LED 灯BAR_LED_BLUE_FOUR114J1，J2，J6开 关KEY FOR SWITCH2。