课程设计-洗衣机.docx

电子技术课程设计任务书、、题目：洗衣机题目：洗衣机 、、任务要求任务要求 本课程设计是利用学习的模拟电子技术、数字电子技术知识进行的一次综合设 计，要求完成的主要任务： （1） 设计一个函数发生器，要求产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，且频 率可调； （2） 利用产生的波形去控制洗衣机运转频率； （3） 当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响（可用各种 提示）提醒用户注意； （4） 用两们数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位） ，按倒计时方式对洗 涤过程作计时显示，直到时间到而停机； （5） 三个 LED 灯表示“正转” 、 “暂停” 、 “反转”3 个状态； （6） 画出电路图 （7） 利用 Multisim 软件对电路的仿真与调试控制洗衣机的电机做如下运转：三、性能指标要求三、性能指标要求 （1）产生四种频率可调的波形； （2）按倒计时方式对洗涤过程做计时显示，直到时间停止 （3）定时时间到终点，一方面电机停转，同时报警提醒用户注意 （4）仿真调试成功四、设计与调试：四、设计与调试：按照任务要求，计算参数，选择元器件根据所设计的电路和所选择的元器件搭接安装电路，并按照调试步骤（调试步骤详见课程设计指导书）进行调试，逐步排除故障，最终达到设计要求。

定时启动定时未到正转 30S排水暂停 20S反转 30S暂停 20S目录1. 基本原理基本原理2. 设计方案选择设计方案选择3. 各部分电路的设计各部分电路的设计3.1 函数发生器电路设计3.2 可预置时间的显示报警系统电路3.3 模拟电机运转规律控制电路4. 相关芯片及基本电路相关芯片及基本电路4.1 用 74LS190 构成十进制减法计数器4.2 用 74LS161 构成十进制加法计数器4.3 两片 74LS138 接成 4 线-16 线译码器4.4 用 74LS90 实现电子时钟预置数4.5 用 74LS192 实现电子时钟倒计时5. 总电路的仿真总电路的仿真6. 仿真结果分析与心得体会仿真结果分析与心得体会7. 器件清单器件清单 8. 参考文献参考文献1. 基本原理基本原理普通洗衣机的主要构成部分包括：时间脉冲产生电路、可预置时间的显示报警系统、电机运转控制电路、洗衣机电机驱动电路四部分组成从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，当显示时间前 30 秒正传、暂停 20 秒、反转 30 秒、再暂停 20 秒，如此一来，周期恰好是 100 秒，可以用秒计数器实现。

接下来脉冲函数发生器可采用不同电路形式和元器件来实现，具体电路可采用运放和分立器件构成，也可用专用集成芯片设计除了这些，还要求在定时结束后有一个指示灯亮来提示定时时间到，还要求电路有清零和置数的功能，这些用逻辑电平开关即可以实现2. 设计方案选择设计方案选择方案一：函数发生器采用集成芯片，控制系统采用单片机方案一：函数发生器采用集成芯片，控制系统采用单片机优点：由集成芯片、单片机和外围电路构成，使各部分电路非常简单，而且该技术在控制方面的应用比较成熟，方便控制与调试此外单片机功能比分立器件功能更齐全，可编程控制有利于电路改进缺点: 集成芯片与单片机成本高，单片机需要进行编程，目前所学知识有限方案二：利用数字电路和模拟电路知识实现方案二：利用数字电路和模拟电路知识实现 优点：制作成本低，仿真与调试方便同时可对本学期所学知识进行很好的实践缺点：各器件的选取需要进行严格计算，过程较为繁琐综合以上优缺点，最终选择方案二进行设计图一 洗衣机原理框图3. 各部分电路设计各部分电路设计3.1 函数发生器电路设计函数发生器电路设计图二 用运算放大器和分立元件构成函数发生器电路用同相滞回比较器和反相积分器构成。

比较器输3U4U3U出的方波经积分器积分可得到三角波，三角波经电阻为比较4U1R器提供输入信号，形成正反馈，构成三角波方波发生器由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波形线性大大改善图三 三角波方波发生器滞回比较器的阈值电压 12TZRUUR 电路振荡频率 2 0 1121324()RfR RRC调节可改变振荡频率，改变可调节三角波幅值13R12R R将所得三角波经差分放大电路实现三角波—正弦波的变换，电路如图四所示图四 三角波—正弦波的转换三角波—正弦波转换电路的参数选取原则是：隔直电容的容量要取得较大，因为输出频率很低，一般取 470Μf,滤波电容视输5C出波形而定，若含高次谐波成分较多，可取的较小，一般为几十 6C皮法至几百皮法利用晶体管非线性工作区是三角波顶部和底部产生对称的失真，从而形成近似正弦波形三角波—锯齿波电路为比例运算电路，当三角波上升时比例系数为 1；下降时比例系数为-1利用电压控制开关实现比例系数的变化，转换电路如图五所示图五 三角波—锯齿波转换电路图六 函数发生器产生四种波形图七 方波、三角波、正弦波、锯齿波3.2 可预置时间的显示报警系统电路可预置时间的显示报警系统电路一、一、设计思路设计思路图八 电子时钟设计框图二、二、倒计时时间设定与计时倒计时时间设定与计时图九 秒倒计时时钟电路倒计时时间设定使用三个 74LS90 芯片构成 8421 十进制加法计数器。

当 INA 为高电平时计数器从 0 到 9 开始工作，并将数据输入 74192 芯片74LS192 为加减可控十进制可逆计数器，在这里 UP接高电平，DOWN 接借位端 BO，实现减法计数当这部分工作时，74LS192 从 90 芯片输入的数据开始倒计时时钟倒计时范围为 0—999 秒三、三、D 触发器控制定时报警时钟触发器控制定时报警时钟图十 D 触发器控制电路利用 D 触发器状态保持的功能,当 S3 开关动作时，人为加*QD入了一个脉冲此时 Q 为高电平，计时器开始工作当倒计时结束时CLR 端为低电平，触发器清零，Q 端为低电平，连接报警器，报警器报警提醒用户洗衣结束此外洗衣机未使用而电源接通时，系统也会报警，提醒用户断掉电源定时报警时钟总电路3.3 模拟电机运转规律控制电路模拟电机运转规律控制电路图十一 电机模拟控制器将 74LS190 接成十进制减法计数器，经函数发生器的十个脉冲后输出一个脉冲74LS161 接成十进制加法计数器，共 100 秒一个循环2 个 3 线 8 线译码器接成 4 线 16 线译码器，16 个输出端每个为 10 秒这样就实现了正传 30 秒停止 20 秒反转 30 秒再停止 20 秒。

用 74LS194 模拟电机运转，其输出端接二极管，形象的显示电机运转情况4. 相关芯片及基本电路相关芯片及基本电路4.1 用 74LS190 构成十进制减法计数器图十二 74LS190 引脚图4.2 用 74LS161 构成十进制加法计数器图十三 74LS161 接法4.3 两片 74LS138 接成 4 线-16 线译码器图十四 74LS138 接成 4 线-16 线译码器4.4 用 74LS90 实现电子时钟预置数图十五 74LS90 时钟置数4.5 用 74LS192 实现电子时钟倒计时图十六 74LS192 倒计时5. 总电路的仿真总电路的仿真洗衣机总电路仿真使用 multisum，为使设计层次分明、美观，在仿真过程创建了包括总电路，以及三个子电路电路如图所示：图十七 洗衣机仿真总电路6. 仿真结果分析与心得体会仿真结果分析与心得体会在仿真的过程中，各部分电路工作正常能很好的控制洗衣机简单的运转定时报警时钟可在 0 到 999 秒内任意设置， “正转” 、 “反转”、 “暂停”的指示灯动作也很好，定时结束时，自动清零，同时指示灯亮，同时蜂鸣器报警，提醒时间到此外当洗衣机未使用而电源接通时，系统也会报警，提醒用户断掉电源。

总的来说，仿真结果还是比较令人满意的，比较成功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，但是收获真的不小它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在设计过程中，对设计方案进行了很多次的修改，虽然也有查阅资料，但更多的是自己的思考通过本次课程设计，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如利用卡诺图等有了更深刻的了解，对设计实验也有了更深切的体会， 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与其临渊羡鱼，不如退而结网，这也是我这次课设最大的体会，与其苦苦思索别人那样子设计是什么原理，为何要那样做，不如自己用已有的知识，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，这才是课程设计真正的目的7. 器件清单器件清单器件名称器件名称数量数量74LS194××174LS161××174LS138×274LS190×174LS90×374LS192×274LS194×174LS08×474LS20×174LS04×174LS12×174LS13×22．7k 电阻×25k 电阻×310k 电阻×68k 电阻×2100k 电阻×1100k 滑动变阻器×350k 滑动变阻器×2μA741×4三极管×46V 稳压管×222nF 电容×147μF 电容×1470μF 电容×2蜂鸣器×1小灯泡×7十六进制显示器×3开关×4参考文献参考文献[1] 清华大学电子学教研组编.阎石主编.数字电子技术基础.第 5 版.北京： 高等教育出版社，2006. [2] 清华大学电子学教研组编.童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础. 第 5.版北京：高等教育出版社，2015 [3] 毕满清主编.电子及技术实验与课程设计.第 2 版.北京：机械工业出 版社，2001 [4] 李万臣.模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大 学出版社，2001 [5] 陈汝全主编.电子技术常用器件手册.第 2 版.北京：机械工业出版社， 2000 [6] 邱关源.电路.第 5 版.北京：高等教育出版社，2006.[7] 穆克.等.电路电子技术实验与仿真.北京：化学工业出版社，2014。