模电课设洗衣机的定时控制资料.docx
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模电课设洗衣机的定时控制资料
1、概述
随着人们生活水平的提高，手动洗衣服已经慢慢减少。
人们对洗衣机的要求越来越高。
具有灵活性高，操作方便，排水性能好，安全系数高，价格公道等的洗衣机越来越受到广大人民群众的青睐。
2、方案设计
通过555单稳态触发器输入脉冲信号，在通过74LS192对电路实行倒计数。
电路开始运行时，正转30秒，暂停10秒，再反转30秒，然后判断时间时间是否完成，没有则继续正、反转；时间为0时，则设置洗衣时间完成，发出警报。
电机运转状态用三个LED灯表示，从上至下闪亮表示正转，从下至上闪亮表示反转。
报警电路采用蜂鸣器，时间为0时，蜂鸣器响。
用数码管表示洗涤时间，按倒计时方式对洗涤过程作时间显示。
在0—99分钟由用户任意设置，并设置复位键，洗涤过程可对时间进行复位。
另外设置暂停键，用户可随时暂停洗衣。
其原理框图如图1所示：
秒脉冲发生器
报警电路
电机状态显示
循环电路
总控制
洗涤时间显示
一百进制分减计数器
六十进制秒减计数器
图1总电路的原理框图
3、电路设计
1.秒脉冲发生器
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R4、R5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VO为零，电容放电。
当电压下降到1/3VCC时，输出电平为高电平，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＝（R4+2R5）C2ln2
其中R4=R5=48KΩ,C1=0.01μF,C2=10μF，把数据带入T=（R4+2R5）C2ln2，得T=1s，即周期为一秒，输出1HZ的信号
，电路如图2所示：
输出端接秒计数的DOWN端
图2秒脉冲发生器的电路图
2.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计
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，其中74LS192的功能表如图3所示。
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；秒十位上的输入端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，再把秒个位的BO端和秒十位的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。
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，电路如图4所示。
图374LS192的功能表
图4分秒计数器的电路图
3.状态显示电路
用3个LED模拟洗衣机的动作状态:
LED1～LED3下移循环点亮表示正转，LED1～LED3上移循环点亮表示反转，显然可以利用移位寄存器来设计，但是由于本次设计未能成功利用移位寄存器仿真而转换了思路，选择了利用正转、暂停、反转的三种不同状态分别为01、00、10，以1表示工作以0表示暂停从而分次序的完成设计。
首先，考虑到LED的连续循环点亮，可以想到控制LED一端电平的连续循环变化达到要求，又由于有3个LED,我们采用4进制计数器即可产生循环变化的4个数，这样我们可以利用译码器从而在4个输出端得到依次变化的低电平，如此，我们可以将LED另一端接高电平，从而实现循环点亮。
其次，考虑到存在正转和反转两种不同状态，我们需要改变译码器输入端的数字变化次序，如此分析四个数字变化规律，以及利用正反转表示状态的不同来设计出合适门电路。
在此次设计中，我们采用74ls192构成一个4进制减数计数器，同时利用正反停指示器在正转时电平为0，反转时电平为1来构成合适门电路。
于是我们可以发现我们可以利用异或门电路来完成这一构想，从而实现出正转与反转两种状态下LED不同的循环状态。
简略列出真值表如下表1，电路如图5所示。
表1真值表
正反指示器
计数器输出
译码器输入端
0（正转）
11
11
0（正转）
10
10
0（正转）
01
01
0（正转）
00
00
1（反转）
11
00
1（反转）
10
01
1（反转）
01
10
1（反转）
00
11
接在秒十位计数器的DOWN端
接在秒个位计数器的CLR端
图5状态显示电路图
4.报警电路
当数码管显示的时间变为“零”的时候，报警电路会驱动蜂鸣器发出声音报警。
当计数器进行减计数到零后，74LS290芯片的四个输出端都为低电平，于是我们采用四输入与非门将低电平转化为高电平。
如图6所示。
连在四输入与非门上
图6报警电路图
4、性能测试
1.秒脉冲发生器电路的测试
连入示波器观察波形如图7所示，记录数据如表2所示。
图7脉冲信号波形图
表2脉冲发生电路测试数据表
R4（Ω）
R5（Ω）
C1（μF）
C2（μF）
频率（HZ）
周期（ms）
590
700
0.01
10
67.27
14.865
2.分秒计数器电路的测试
按下对应的开关，观察一百进制分计数器上的读数是否变化，如图8所示。
图8分秒计数器电路的测试图
3.状态显示电路的测试
连通电源，按下开始按钮，观察LED灯的循环变化，如图9所示。
图9状态显示电路的测试图
4.报警电路的测试
当显示器显示为“零”时，听蜂鸣器是否发出响声。
5、结论
观察到示波器上有波形，产生脉冲信号，脉冲发生电路可行；按下置数开关，分数计数器始终保持十进制进位，分秒计数器电路可行；连通电源，按下开始开关，分秒计数器开始倒计数，LED灯循环点亮，状态显示电路可行；显示器为“零”时，蜂鸣器发出响声，报警电路可行。
参考文献
[1]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：
高等教育出版社，2006年
[2]王宪伟著.电子技术实验与课程设计[M].北京：
清华大学出版社，2006年
[3]党宏社.电路、电子技术试验与电子实训.电子工业出版社.2008
[4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训.北京航空航天大学出版社.2007
[5]童诗白、华成英著.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2006年
[6]梅开乡、梅军进编.电子电路实验.北京理工大学出版社，2010年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1
蜂鸣器
BUZZER
1
2
U2
非门
74LS04D
2
3
U3~U7
四输入或门
OR4
5
4
U8~U11
数码显示器
共阴极
4
5
U12~U15、U22
74LS192
74LS192D
5
6
U16
2输入与非门
74LS00D
1
7
U17
译码器
74LS138
1
8
U18U19
3输入与非门
74LS12D
2
9
U20
2输入与非门
74LS37D
1
10
U21
555定时器
555_TIMER
1
11
R1~R3
电阻
1kΩ
3
12
R4
电阻
590Ω
1
13
R5
电阻
700Ω
1
14
C1
电容
10nF
1
15
C2
电容
10μF
1
16
JK1~JK3
弹簧开关
PB-DPST
3
17
key
单刀开关
DIPSW3
1
18
X1~X3
LED灯
PROBE-DIG
3
沈阳航空航天大学
课程设计
洗衣机定时控制器的设计
班级24060403
学号2012040604112
学生姓名李嘉豪
指导教师滕金玉
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称模拟与数字电子技术课程设计
课程设计题目洗衣机定时控制器的设计
课程设计的内容及要求：
一、设计说明
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：
二、技术指标
1．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，并发出音响信号报警；
2．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；
3．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。
三、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
四、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1．阎石著.数字电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005年
2．童诗白、华成英著.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2006年
3．赵淑范、王宪伟著.电子技术实验与课程设计[M].北京：
清华大学出版社，2006年
4．孙肖子、邓建国著.电子设计指南[M].北京：
高等教育出版社，2006年
成绩评定表：
序号
评定项目
评分成绩
1
设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）
2
设计结果可信（例如：
系统分析、仿真结果）（15分）
3
态度认真，遵守纪律（15分）
4
设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分）
5
答辩（30分）
总分
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
2014年12月26日
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