简易洗衣机电路设计.docx

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简易洗衣机电路设计

数

子

电

路

课

程

设

计

2012年12月

1、设计要求

1.1设计任务与要求

1、设计一个电子定时器，控制洗衣机按如下洗涤模式进行工作：

2、当定时时间达到终点时，一方面是电机停机，同时发出音响信号提醒用户注意。

3、用两位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。

4.三只LED灯表示“正转”、“反转”和“暂停”三个状态。

1.2设计思路

1、对于洗衣机电机的工作顺序:

“启动→正转20s→暂停10s→反转20s→暂停10s→正转20s→……→时间到停止”设计一个定时器控制洗衣机的电机的运转，由其正传反转及暂停时间分析知道洗衣机运转的周期为60s，并且呈现周期循环，知道时间到停止为止。

我们可以利用计数器的功能进行60s的计数，及需要一个秒计数器，并且利用洗衣机的电机工作状态转换的时间来设置正转吗、暂停、反转。

2、如此则需要为计数器设置一个合适的脉冲，设计中的秒计数器所需的脉冲必为1HZ脉冲，因此可以考虑555定时器，利用其构成多谐振荡器产生矩形脉冲信号。

3、对于用数码管显示洗涤时间，按倒计数方式对洗涤对洗涤过程作倒计时显示，并且洗涤时间在20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。

分析知道我们还需要设置一个分钟计数器，可以利用秒计数器的借位端BO端连接到分计数器的DOWN端作为分计数器的输入信号来实现秒从分计数器上的借位从而构成分计数器的工作脉冲。

在要求中要求倒计时，显然我们需要递减计数器，和利用开关控制计数器的清零端CR的电平或555电源输入以控制电路工作。

4、对于用LED模拟洗衣机的工作状态：

LED1点亮表示正转，LED2点亮表示暂停，LED3点亮表示反转。

显然可以利用3线—8线译码器74LS138，将秒十位的Qa、Qb、Qc分别接至A、B、C端进行译码，将输出4、5，0、3，1、2分别接至与非门输出分别接至LED1、LED2、LED3，从而实现洗衣机工作状态的指示。

2、基本原理与设计框图

首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。

利用秒计时器十位上的数值变换表示出电机的运转状态，同时利用译码器和门电路设计出适合的电路使LED工作达到设计要求；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警。

有设计思路作出设计框图如下：

洗涤时间显示

↑↑

1HZ脉冲产生→秒脉冲计数器→分脉冲计数器←洗涤时间

↑↓

控制开关时间译码器→LED工作状态显示

3、电路设计

3.1芯片74ls192的逻辑功能

74ls192的逻辑功能表如下表所示

输入

输出

CLR

LOAD

UP

DOWN

D3

D2

D1

D0

Q3

Q2

Q1

Q0

1

×

×

×

×

×

×

×

0

0

0

0

0

0

×

×

d

c

B

a

d

c

b

a

0

1

1

×

×

×

×

加数器

0

1

1

×

×

×

×

减数器

3.2秒脉冲信号产生电路

利用555定时器构成多谐振荡器如下图，产生1HZ矩形脉冲信号。

555定时器构成多谐振荡器所属出的矩形脉冲信号的频率计算式为：

f=1.43/[（R1+2R2）C1]

故选定原件参数，R1=1.5K，R2=1K，C1=10μF，C2=0.01μF。

其中电容C2的作用是抗干扰。

当开关置于下方时停止计数，当开关置于上方时开始计数。

3.3递减计数器与时间显示

六十进制分计数器和六十进制秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲的进制不同而已，我们利用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是递减计数，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D2、D3端接到高电平上，即从输入端置入0101（十进制的5），秒十位的置数端LOAD端和借位端BO连接在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN接在一起。

当秒脉冲从DOWN端输入的时候秒计数的74LS192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5变到4，一直减到0；当高低位全为0的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，DOWN位0时，置数端LOAD等于0，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，道理当然也是一样的；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，这些计数起工作，其中清零端CLR要处于低电平，置数端LOAD不置数时要处于高电平。

把四个74LS192的Qa、Qb、Qc、Qd都接到外部显示电路上就可以看到时间的显示了。

作为洗衣机控制的一个模块，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，分计数器和秒计数的清零端CLR是接在一起的，计数器正常工作是CLR处于低电平，所以当要从外部强制清零的时候要给CLR端送一个高电平信号。

利用计数器的UP端进行外部置数，当它们各接到低电平（平时保持高电平，外部给一个低电平就输入一个低电平）的脉冲上，就可以实现0~9的置数了。

如此利用四片74LS192构成的递减计数器（包括秒脉冲计数器和分脉冲计数器）以及洗涤时间显示电路设计如下图

3.4洗涤时间设置电路

对于洗涤时间设置电路，我们可以利用74ls192的UP端进行置数。

74ls192正常工作时候UP端为高电平，当给UP端送入一个低电平信号时，74ls192计数就会增加1。

利用此原理可以实现分十位，和分个位的置数。

实现从0~20分钟以内的任意时间置数。

为了去除开关的抖动影响置数功能，我们可以考虑利用555定时器做成一个单稳态路，从而可以实现置数的稳定，将555的OUT接至74ls192的UP端即可实现功能。

3.5工作状态的显示电路

对于工作状态的显示部分电路，根据题目要求知道洗衣机运转一个周期正好是1分钟，因此我们可以想到利用秒十位192的低三位输出，利用译码器及基本的门电路来实现电路工作状态的显示。

具体做法是将秒十位的Qa、Qb、Qc分别接至A、B、C端进行译码，将输出4、5，0、3，1、2分别接至与非门输出分别接至LED1、LED2、LED3，从而实现洗衣机工作状态的指示。

如此则得到设计显示控制部分的电路图如下所示

4、分析与改进

故障1：

蜂鸣器不响；

故障2：

秒置数是50达不到59；

改进1：

把蜂鸣器电压调低过后，在进行电路仿真。

蜂鸣器响了。

改进2：

用一个74LS00与非门，一端接秒脉冲信号输出端，另一端接低电平。

再把与非门输出端接到DWON，是DWON的电平发生变化。

UP一直接到高电平。

再把输入端置数成1001，使秒个位置数十进制数为9。

5、小结与体会

经过这个星期的艰苦奋战，我们的洗衣机定时器终于成功了。

可以说我们已经是筋疲力尽了。

刚开始做的时候是热情饱满的，可是做着做着就有些烦躁了。

特别是在遇到问题而无法解决的时候，更是没有耐心去检查电路究竟出错在哪里。

可以说这次课程设计要是没有耐心、细心和决心是绝对做不好的。

在遇到困难的时候没我也退缩过，特别是在最后的时候看到别的同学的都已经做好的时候，自己的心里也真的很不是滋味。

但是在最后的关头我们没有放弃，并且互相鼓励，最终我们战胜了一切的困难，取得了胜利。

当看到我们的作品成功的时候，我的心里特别的激动，两周的辛苦没有白费。

这次设计最大的收获就是做每一件事都必须要有耐心，如果没有耐心我觉得什么事都不会成功。

还有就是在遇到困难的时候绝对不能低头，要有恒心和毅力去战胜一切苦难。

这次设计不仅锻炼了我的动手能力，还在不知不觉中考验着我的毅力和耐心。

从这次设计当中然我懂得了许多道理，要想成功就一定要付出比别人更多的代价。

附录一

总电路图：

附录二

元件清单表：

元件名称

数量

元件名称

数量

8段数码显示

4

555

3

CD4511

4

LED

3

74LS192

4

电阻

43k、50K各一个

10K两个

74LS138

1

电容

10u、10n各一个

1u、100n各两个

74LS00

1

按钮

3

74LS32

5

蜂鸣器

1