电子技术课程设计洗衣机.docx

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电子技术课程设计洗衣机

辽宁石油化工大学

电子技术课程设计报告

课程设计题目：

洗衣机

学院创新创业学院

专业电气工程及其自动化

班级实验1505

姓名刘坤

学号1503040326

指导教师杨冶杰

2017年6月3日

电子技术课程设计任务书

适用专业：

实验1505-06

任务下达日期：

2017年6月

一、题目：

洗衣机

二、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：

暂停20S

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：

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。

1.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

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

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

3.1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

电路振荡频率

调节

可改变振荡频率，改变

可调节三角波幅值。

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

一、设计思路

图八电子时钟设计框图

二、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、D触发器控制定时报警时钟

图一十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。

图一十一定时报警时钟总电路

3.3模拟电机运转规律控制电路

图一十二电机模拟控制器

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

4.1用74LS190构成十进制减法计数器

图一十三74LS190引脚图

4.2用74LS161构成十进制加法计数器

图一十四74LS161接法

4.3两片74LS138接成4线-16线译码器

图一十五74LS138接成4线-16线译码器

4.4用74LS90实现电子时钟预置数

图一十六74LS90时钟置数

4.5用74LS192实现电子时钟倒计时

图一十七74LS192倒计时

5.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：

图一十八洗衣机仿真总电路

6.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

器件名称

数量

74LS194

×1

74LS161

×1

74LS138

×2

74LS190

×1

74LS90

×3

74LS192

×2

74LS194

×1

74LS08

×4

74LS20

×1

74LS04

×1

74LS12

×1

74LS13

×2

2．7k电阻

×2

5k电阻

×3

10k电阻

×6

8k电阻

×2

100k电阻

×1

100k滑动变阻器

×3

50k滑动变阻器

×2

μA741

×4

三极管

×4

6V稳压管

×2

22nF电容

×1

47μF电容

×1

470μF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

[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

[8]王艳春.电子技术试验与Multisum仿真.合肥：

合肥工业大学出版社，2011