简易洗衣机控制器的设计与制作教学文案.docx
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简易洗衣机控制器的设计与制作教学文案
题目：
简易洗衣机控制器的设计与制作
专业班级：
班
学生姓名：
学号：
指导老师：
审批:
任务书下达日期2007年1月8日星期一
设计完成日期2007年1月19日星期五
设计内容与设计要求
一、设计内容
设计并制作一个电子定时器，用以控制洗衣机电机的运转，要求如下:
1.
定时到
洗衣机电机的工作顺序:
启动＞正转20s＞暂行10s＞反转20s＞暂行10s＞停止
定时未到
2.用4个LED模拟洗衣机的动作状态：
LED1〜LED4右移循环点亮表示正转，LED1〜LED4左移循环点亮表示反转，LED1〜LED4同时闪烁点亮表示暂停，全灭为停止。
3.用数码管显示洗涤时间，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机，并发出音响信号报
4.洗涤时间在0-60分钟内可由用户任意设定，并设置启动键，在预置定时时间后，按启动键开始机器运
转。
5.设置停止键，在洗涤过程中随时按该键可终止动作，并使显示器清0。
二．设计要求：
1．设计思路清晰，给出整体设计框图；
2．设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；
3．总电路设计；
4．安装调试电路；
5．写出设计报告；
主要设计条件
1.提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；
2.提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。
3.提供电子综合实验装置。
说明书格式
1、
课程设计封面；
2、
课程设计任务书；
3、
说明书目录；
4、
设计总体思路，基本原理和框图；
5、
单元电路设计（各单元电路图）；
6、
总电路设计（总电路图）；
7、
安装、调试步骤；
8、
故障分析与电路改进；
9、
总结与设计调试体会；
10、
附录（元器件清单）；
11、
参考文献；
12、
课程设计成绩评分表。
注意:
课程设计报告说明书要求用16开纸打印
进度安排
第一周：
星期一上午安排任务、讲课。
星期一〜星期二：
查资料、设计
星期三上午：
领元件〈四楼电子综合实验室〉
星期三〜星期五单元电路设计和仿真、调试电路；
第二周：
星期一〜星期四安装调试电路；〈四楼电子综合实验室〉星期五写总结报告，答辩;
参考文献
《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编
《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育岀版社
《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工岀版社
一．设计总体思路，基本原理和框图1
1.设计总体思路1
2.基本原理1
3.系统设计框图2
二.单元电路设计3
1.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计3
（1）分、秒计数器的设计3
（2）分、秒计数器的电路图4
2.秒脉冲发生器6
（1）秒脉冲发生器原理6
3.循环控制电路7
（1）其基本原理简述7
（2）其原理图9
4.单稳态延时电路10
5。
总控制电路11
四。
安装调试步骤15
五。
故障分析与电路改进16
六。
总结与调试体会19
七。
附录（元器件清单）.20
八。
参考文献21
电气与信息工程系课程设计评分表...22
一．设计总体思路，基本原理和框图
1.设计总体思路
从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，实际上没又电机给我们接上，这回要用四
哥LED灯的状态来表示，当显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，如此一来，周期恰好是60秒，理所当然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的。
接下来脉冲是一定的了，但是有分钟计数器和秒钟计数器还要考虑是不是要60分频器，就我们所学过的来说实现循环有移位寄存器；
还有个问题，当洗涤时间到了，报警还要一个报警电路，根据人性化、自动化、低成本的设计原则，报警的蜂鸣器不可以长时间的叫，要有个合理的时间，我们可以用一个单稳态电路来实现。
看起来还不错啊，如果这样想那就嫌早了点，还有一个问题要解决：
如何提取时间并使循环电路工作的信号?
方案有两种：
一是直接从数值上进行提取信号来控制一个可以实现循环的74LS194来实现；另一种是
制作一个二十进制到十进制的循环转化来把这一分钟走完，但是从电路的复杂程度和经济性来说，显然后者太过于复杂，也不利于接线和排故障，虽然难度会大一些、出成果的时间会比别人晚，但是要设计一个真正可以让用户用放心使用的产品，还得这样做。
尤其是最后的循环电路用两个194一定可
以很容易实现。
现在大体上就这样计划，下面说说基本原理。
2.基本原理
首先，从秒脉冲岀来的信号，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，从十秒位转化岀来的信号进入移位寄存器后，LED灯表示岀电机运转状态；当用户设定的
洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。
3.系统设计框图
如下所示:
.单元电路设计
1.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计
（1）分、秒计数器的设计
一百进制分计数器和六十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会发岀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,—直到变为0;当高低位全为零的时候，秒十位的BO发岀一个低电平信号，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101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，可以用一个三极管（NPN）或者两个或门就可以实现该功能。
还有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）的脉冲上就可以实现从0－9的数字输入。
（2）分、秒计数器的电路图
其图如下：
LIT
U3
DCbHtx
DCDHEX
IB
B
ncnhfx
1）6HEX
A
*
■-.r
t
亠M»
-C*
>UP
>E4W
2.秒脉冲发生器
VI
¥C0
«
-LW
-14
CLP
-C4
>W
>DflKS
74F192D
74F192D
1MHz
（1）秒脉冲发生器原理
我们搜需要的秒脉冲发生器可以由一个集成的555定时器构成，当电源接通后，VCC通过对R1、R2
向电容充电。
电容上得到电压按指数规律上升，当电容上的电压上身到2/3VCC时，输电压V0为零，
电容放电。
当电压下降到1/3VCC时，输岀电平为高电平，电容放电结束。
这样周而复始便形成了振荡。
我们要的周期是1秒，频率是1赫兹。
周期T可以由下面的公式可知：
T=R1.R2InC
（2）其原理图如下所示
VCC
R1
3.循环控制电路
1）其基本原理简述
还是采用我们方法，把秒十位上的数提出来作为循环控制系统的输入信号，秒位上的都是相同的，可
以不管。
我们的目标是把秒十位上输出的二进制数转化成两位三个数：
So
S1
状态
1
0
右移
1
1
闪烁
0
1
左移
5
0101
4
0100
3
0011
2
0010
1
0001
0
0000
现在我们把192的QA、QB接上一个异或门，QC接上一个反相器，然后把它们出来的信号接到一个
与非门后再接到So端，把反相器岀来的信号输入到S1端；这样就实现了上述要求。
当我们开机时，计数器时被清零的，QA、QB、QC没有输岀，这时输岀的是000,194的So、S伪11,移位寄存器置数为0010。
当192输岀的是0101时，So、S伪10,移位寄存器右移动作，因为So、S1的两端接一个与非门岀1,再通过一个接在194QB端的与门，结果输岀来到发光二极管的还是高电平（如下图所示）；
从节点46输岀，经过反相器到达节点48的是低电平与门U28没有输岀脉冲，所以194做右移直到下一个状态的到来。
显然当192的输岀是0100是也是一样的。
当输岀是0011时，So、S1的状态是11，194处于并行置数，其QB端输岀一个高电平1,与此同时，从So、S1输岀的两个1进入与非门U27，但是在节点46是一个低电平0,所以节点44没有高电平输岀。
而节点46为高电平1,这时通过U28的脉冲信号可以输岀了，与U28的或门U22、U23、U24、U25、U26就可以输岀脉冲信号到发光二极管实现
闪烁；当192输岀的是0010时，So、S1状态从11变为01,移位寄存器192做左移循环，在脉冲的输入下。
同右移一样，从So、S1输岀到U27再岀来的是一个高电平1,所以与门U26输岀高电平；当计数器192输岀的是0001时，还是和0010时一样；最后当192输岀是0000时，其又和输岀0011时一样，移位寄存器194处于置数状态，放光二极管闪烁。
到此，提取信号、循环电路完成。
（2）其原理图
4.单稳态延时电路
其原理图
5。
总控制电路
现在各单元电路完成了，最后要把它们有效的结合起来联合工作，实现目的功能。
我们要求在给分钟置数的同时秒要显示为零；外部还要有强制停止并清零；还有暂停功能。
对于置数来说，我们可以在分钟计数器的UP端到高电平之间各用一个开关接上，就当给它一个低电
平时，计数器就往上增加1。
但时，192要求在UP端工作的同时，其DOWN端要为高电平，且秒计数器要为零，我们可以让秒计数器清零，同时把脉冲停止了。
在高电平上接上一个开关，让它接到一个JK触发器上，同时把JK触发器的JK端接1,让它实现触发功能。
让它的Q端输岀到秒计数器的清零端，这样刚开机或者再按一下开机键就可以对秒计数器清零。
把JK触发器的Q反端和从分计数
器借位端Bo反相岀来的信号接到一个与非门上，从与非门岀来的信号接到分计数器的DOWN端来
保证置数的时候DOWN是高电平。
但是如果仅是这样的话，当置数完成再一次按开机键（如图中的J3所示）时，没有脉冲信号输入到秒计数器的DOWN端，192并不可以工作。
我们可以把脉冲和JK
触发器Q反端接到一个与门上，然后把它上输岀端接到秒计数器的DOWN端以控制计数。
先歇息一下。
现在的问题是，循环的发光二极管没有受到控制键的控制，所以还得把受到控制的从与门U1
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