数字电路课程设计洗衣机电路设计 精品Word文档下载推荐.docx

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2）8段数码管10

5、洗衣机正反转模块11

6、其他模块12

1）蜂鸣器12

2）正反转停止12

五、作品及元件清单：

15

六、总结及心得16

一、设计题目洗衣机控制电路设计

1.）掌握洗衣机控制电路的设计、组装与调试方法。

2.）熟悉数字和模拟集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求

设计制作一个洗衣机控制器，具有如下功能：

1）采用中小规模集成芯片设计洗衣机的控制定时器，控制洗衣机电机作如下运转：

2）洗涤电机用两个继电器控制。

3）用两位数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直至时间到而停机。

洗涤定时时间在0~10min内用户任意设定。

4）当定时时间到达终点时，一方面使电机停转，同时发出音响信号提醒用户注意。

5）洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。

三、设计思路

本定时器包括两级定时：

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总定时时间到为止。

总的洗涤时间定时器负责整个电路的时间定时功能，按照设计要求，需要可以自由设定1-10分钟的洗涤时间。

第二个定时是电机的正反转定时，要求按照2s暂停，8s正转，8s反转，并且不断的循环下去，直到定时时间到。

根据思路：

我们的设计模块电路为：

4、单元模块的设计

1、脉冲发生器

用555定时器组成的多谐振荡器的原理图如图所示。

R1、R2、C是外接电阻元件。

当uc因电源接通对C充电而上升到

时，比较器A1输出为低电平，使R-S触发器输出置0，T导通，电容C通过T放电；

当uc因电容放电而减小到略低于

时，比较器A2输出为低电平，使R-S触发器输出置1，T截止，电容C继续充电直到uc略高于

时，触发器又翻转到0，从而完成一个周期振荡。

其振荡周期可用下式计算：

T=ln2*（R1+2R2）C

T=Ln2*（8.2k+2*68K）*10uf≈1s

Uc

555连接电路555脉冲产生周期

2、60s计数器模块

1）芯片说明

74HC192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数的功能。

其引脚及功能如图所示：

功能表如图

2）60进制异步减法计数器

根据功能表，要实现60进制的功能，则只需要使用2个192计数器，便可以组合成60进制异步减法计数器。

该电路图的时序表如下第一个芯片为10进制计数器，第二个计数器为6进制计数器，

脉冲

电路状态

等效十进制

借位

Q3Q2Q1Q0

1

1010

10

2

1001

9

3

1000

8

………………

…………

0000

0110

6

0101

5

0100

4

当第一个192从10减到0之后，13脚会产生一个脉冲，此脉冲接入第二192的cpd脚，充当计数脉冲。

当第二计数脉冲从6减为0时，U1U2输出端输出00000000，此时通过与非和反相器组成的电路，接入U1和U2的11脚，置为初始值，开始下一轮计数。

真值表如图：

QAQBQCQD

PL

1001

0110

1000

0101

……

0000

3、定时模块

74HC192具有置数的功能，可以利用置数功能实现定时器的功能。

其中，0-9分钟定时电路如图1所示。

当开关S1打开时，U4脚接入低电平，允许置数，此时，脉冲对计数器无效，不计数。

开关S2接高电平和U1的第5脚，按键按下时，充当计数脉冲。

每按一次，计数器加1。

U1的QA,QB,QC,QD端分别连接U4的A,B,C,D端，在U1计数时，同时将U4实时置数，实现定时功能。

10分钟定时：

由于10进制计数器只能定时0-9分钟，所以要实现10分钟的计数，还需要另外一个计数器74HC192。

原理同0-9分钟的相似，由于该位只显示1和0两种状态，所以不需要使用另外的计数器来实现置数功能，使用单刀双掷开关，显示1时接高电平，显示0时连接低电平，实现置数功能。

电路如图：

3、显示模块

显示模块使用CD4511和8位数码管。

1）CD4511

CD4511是一片CMOS的七段译码器。

具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。

可直接驱动共阴LED数码管。

引进功能如图所示。

真值表如图所示

LE

BL

LT

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

显示

X

7

2）8段数码管

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。

发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。

共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

当使用cd4511为译码器，必须使用共阴的数码管。

显示电路如图所示

5、洗衣机正反转模块

设计要求该电路控制电机正转8s，暂停2s，反转8s，并不断循环直至定时时间到时显示暂停。

该模块与一级定时模块连接。

十位数字（二进制）A

个位数字（二进制）B

转动方向

0100

0010

0111

反转

0011

0001

可以得到真值表如下图

正转

图-5-1

暂停

由真值表经过化简得到的公式，可以得到图5-1的电路图，其中A连接十位计数器的QA输出脚，B连接个位计数器的QD输出脚，即可以实现正反转的功能。

6、其他模块

1）蜂鸣器

当定时时间结束之后，蜂鸣器启动，提醒用户定时时间到。

当计数结束时，定时器应显示00状态。

可以得到如下的真值表（6-1）

定时器时间

74HC192输出（U2U1）

蜂鸣器状态Y（0为停止，1启动）

00010000

09

00001001

…………

00

00000000

由上表可以得到公式

有公式可得电路图：

蜂鸣器

其中，A1B1C1D1分别连接定时器74HC192的QAQBQCQD端

2）正反转停止

当定时器时间到时，需要断开洗衣机正反转功能，并让洗衣机处于暂停状态。

由真值表（6-1）可得，所需要的公式为

可以利用蜂鸣器模块，利用三极管充当开关的功能，组合实现对计数器的停止功能。

由蜂鸣器模块电路图可得，当定时时间未到时，p端为高电平，此时三极管导通，电路正常，洗衣机开始正反转。

当定时器时间到，p端变为低电平，三极管截止，此时计数器暂停计数，洗衣机处于停止状态。

电路如下所示

三极管的集电极接74HC192的5脚，由192的真值表可得，当5脚恒定为低电平时，192暂停计数并置数为初始值。

74HC192

各模块组合成的总电路图如下：

原件名称

型号及大小

作用

封装

数量（个）

直插16脚

计数器

DIP_16

NE555

直插8脚

产生脉冲

DIP_8

CD4511

译码器

74HC00

直插14脚

与非门

DIP_14

74HC02

或非门

74HC04

反相器

数码管

---

RED_4GND

可调电阻

10k

调节脉冲频率

电阻

300

限流

AXIAL_0.4

68k

开关

断开与连接

按键

定时器按键

Led灯

红、绿、蓝

旋转的提示灯

LED-0

各1个

LED灯

红

作0和1的提示

三极管

S8050

作暂停开关

TO-92A

电容

10uF

RAD_0.3

103

----

PCB：

总结及心得

总结：

经过测试，该电路基本符合课程设计的要求，其中，时间可在0~19分钟内自由定时，正反转时间准确为8s，暂停为2s。

当定时时间到时，洗衣机暂停，蜂鸣器响起，提醒用户定时时间到。

电路是有3个按钮，分别为十分钟定时按钮，个位定时按钮和启动按钮，操作方便。

参考文献：

数字电子技术基础（第五版）阎石高等教育出版社

数字电子技术课程设计指导书（第二版）物理与光电工程学院电工电子部