洗衣机的自动控制原理.docx
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洗衣机的自动控制原理
电气信息学院
课程设计报告
课程设计名称：
电子技术课程设计
题目：
洗衣机的自动控制原理
学院：
电气信息学院
专业：
电气工程与自动化
年级：
2008级
学生：
X宇
学号：
8120
指导教师：
邱晓初
完成日期：
2010年7月16日
洗衣机的自动控制原理
摘要：
从课程设计要求来看，要XX现电机的正转、反转、暂停，这些需要一个555多谐振荡器和多个的计数器来实现，从而完成洗衣机的漂洗。
同时计数器之间的相互影响，清零、置数，通过对驱动电机的控制来实现脱水。
同时为实现自动洗衣机的单独漂洗和单独脱水，采用个各种的门电机和开关。
这样，可以人工手动控制计数器来实现对时间的设置，实现工作与停止之间的转换，从而对洗衣机的工作状态的控制。
本次课程设计用个proteus对其电路进行了仿真。
同时主要要求对洗衣机自动控制原理的设计、仿真、各一些初步的调试。
关键词：
洗衣机自动控制计数器触发器多谐振荡器
Abstract：
Curriculumdesignpointofview,requiredtoachievethemotorforwardandbackward,pause,theyneedamorethan555overthecounterharmonicoscillatorandtoachieve,thuspletingthewashingmachine'srinse.Atthesametimetheinteractionbetweenthecounter,clear,setthenumberofmotorcontrolbythedrivetoachievedehydration.Automaticwashingmachinewhileaseparaterinsinganddehydrationalone,usingavarietyofdoormotorandswitch.Thiscanbeachievedbymanualcontrolonthetimecountersettoachievetheconversionbetweenworkandstoptoworkonthewashingmachinestatecontrol.Thecurriculumdesignofitscircuitwithaproteussimulation.Automaticwashingmachinewhilethemainrequirementsoftheprincipleofdesign,simulation,thenumberofinitialdebugging.
Keywords：
washingmachine,automaticcontrol,counter,Trigger,Multi-vibrator
1.前言
随着社会发展和人民生活观念的不断变化，洗衣机已经成为了每个家庭不可缺少的生活帮手了。
科学技术的不断进步，一代又一代的洗衣机已经遭淘汰，现在洗衣机的自动化、智能化、人性化、多彩化已经是现在洗衣机发展的主潮流了。
所以设计更加符合当代人们生活生产要求的洗衣机是当代设计者设计的责任。
我们的课程设计，虽然只是从原理上简单的介绍一下自己的设计，用的器件也是淘汰的器件，但是正像洗衣机的发展一样，洗衣机经过了很多次的淘汰，但是唯一没有淘汰的是洗衣机的设计思想。
我们做课程设计就要做出自己的思想，做出自己的想法。
1.1设计目的
1．掌握一些数电电路的功能及参数，如多谐振荡器，计数器，触发器，各种门。
2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
3.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。
1.2设计任务与要求
1.全自动控制过程：
洗衣机电机的工作顺序：
启动——>正转——>反转——>正转——暂行——正转——反转——正转-——停止
2.半自动控制过程：
按相应的开关，能干独自进行漂洗，脱水：
相互之间不影响，同时相应的指示灯亮。
3.能够预设时间来完成漂洗，脱水等任务。
1.3设计意义
1.提高对洗衣机内部结构的了解。
2.把所学的知识很好的应用的实际的生活中去，所谓学以至用。
3.加深对元器件的认识，提高独立思考的能力。
4.能够掌握一定的电路绘图工具，学习会画电路图，调试，及PCB的制作，认识一些软件，如proteus,protel等。
通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案
2.总方案设计
由产生的脉冲信号，通过对计数器的控制来完成电机的正转，反转，计时等功能操作。
通过对各种门的控制来完成，单独的漂洗，脱水控制。
2.1方案比较
在设计的过程中，我们综合考虑了以下两种实现方案：
2.1.1方案一
方案一原理框图如图2.1所示。
图2.1方案一的原理框图
2.1.2方案二
方案二原理框图如图2.2所示
图2.2方案二的原理框图
2.2方案论证
方案一：
定时器实际上包含两级定时的概念，一是总洗涤过程的定时，二是在洗涤过程中又包含了电机的正转，反转各停止三种定时，并且这三种定时反复循环进行至到所有定时结束为止。
当总时间0~20min以内设定一个书之后T为高电平1,然后用倒计时方法每分钟减1,直至T变为），在些期间，若Z1=Z2,实现正转，又如将定时初值预置到计数器中，使计数器运行在减计数器状态，当减到全零时，则定时时间到，如图所示电路原理框图就是采用这种方法实现的，由秒脉冲发生器，产生的时钟的信号经60分频后，得到分脉冲到来计数器减为1,直至减到定时时间为止。
运行中间，剩余时间以译码后在数管上进行显示。
方案二：
时钟脉冲产生一个由高低电平组成的信号，触发第一个计数器浸泡一段时间时间相应的指示灯亮，再触发第二个计数器，完成漂洗任务，同时第三个计数器触发，漂洗一段时间后，第三计数器完成脱水任务，同时反馈每二个计数器使它停止工作。
如此反复进行一次，第二次结束时，由JK触发器的输出来反馈给时钟脉冲产生电路使其停止工作。
从而整个电路停止。
过程之中由相应的开关可以单独控制漂洗和脱水。
2.3方案选择
选择第二种方案，因为这个方案控制原理简单，容易设计，并且符合本次课程设记得要求，因为本次课程设计不能用程序，只能应用自己学习过的数字电路和模拟电路知识来解决。
所以第一种方案肯定是不适合我们的设计要求的。
所以综合各方面因素选择第二种方案。
3.单元模块设计
本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。
3.1各单元模块功能介绍及电路设计
图3.1时钟脉冲产生电路。
该电路利用NE555产生一个时钟脉冲，为后面的计数器提供时钟脉冲。
当w为低电平时该电路停止工作，当w为高电平时该电路正常工作。
清洗控制电路：
图3.2清洗电路
3.1.1泡洗电路图
当时钟脉冲产生，并且161的各个使能端为高电平时，161开始计数，洗衣机进入漂洗过程，在这个过程将自动完成洗衣机进水过程，当计数器计数到12时，将触发下一个计数器工作，使洗衣机进入下一个状态。
漂洗时间=时钟周期X计数器计数次数。
如果要改变漂洗时间只要改变计数器初始置入的数据即可。
3.1.2控制电路。
下图为洗涤模式控制电机电路，当清泡完成后，第一个161就触发一个信号使该电路中的计数器开始计数，当此计数器第一次计数时Q0为高电平，控制继电器开关，是电机正转，到第二次计数时Q2为高电平，Q1为低电平。
此时正转继电器关闭，所以电机将停止转动直到下一次计数时，Q1、Q2都都为高电平，经意与门后仍然为高电平从而驱动反转继电器工作，使电机按反方向旋转。
再到下一次计数时，将对计数器清零，此时电机也将停止旋转，接下来就是重复这个过程直到洗涤模式结束以后。
电机每经过一个旋转周期就要像下一个计数器的时钟端送一次时钟脉冲，使其计数直到计数一定次数后，洗衣机就将进入到下一个状态去。
洗涤模式时序控制电路：
图3.3洗涤模式时序控制电路
下图为洗涤模式时161的时序图
图3.416洗涤模式时161的时序图
3.5电机驱动电路
该电路采用三个继电器，分别控制正转、反转以及脱水电路。
继电器的驱动电路采用三极管驱动，利用三极管的开关特性驱动继电器。
由于门电路没有驱动能力，所以在三极管的基极加了一个上拉电阻，提高么模拟电路的带负载能力。
3.1.4脱水控制电路。
图3.6脱水控制电路图
该电路和前面的161电路设计原理基本差不多，都是利用161的计数功能，通过计数控制后面电路工作，唯一不相同的就是，在最后的一个161后卖多加了一个控制功能。
当脱水完成以后就会触发前面洗涤模式打开，但是这一次打开洗涤模式是以漂洗的状态进行，同时还会给后面的触发器一个脉冲，使其输出发生变化，这个将在接下来详细介绍。
3.1.5JK触发器控制电路
图3.7JK触发器控制电路图
本电路采用用了三个反向JK触发器，其中上面那个触发器是手动模式下才可以用的，当手动触发以后JK触发器就可以直接触发漂洗过程跳过洗涤过程。
下面两个JK触发器采用嵌套的方法，当上电时其输出都为低电平，当第一次脱水结束以后，就会触发一次使其输出第一个为高，第二个为低。
当第二次脱水完成以后，将再一次触发，输出为第一个为低，第二个为高。
然而第二个输出外接反相器，当第二个为高时反向以后就为低，即W为低。
而W外接的是NE555的四端，当为低时，就是NE555的不输出。
从而是洗衣机停止工作。
当要在一次使洗衣机工作时，只要按两次复位键，也就是两次触发JK使起恢复原来的运行状态。
3.2电路参数的计算及元器件的选择
3.2.1触发器及其参数
JK触发器归纳为以下的几点：
1.主从JK触发器具有置位、复位、保持（记忆）和计数功能；
2.主从JK触发器属于脉冲触发方式，触发翻转只在时钟脉冲的负跳变沿发生；
3.不存在约束条件，但存在一次变化现象。
4.产生一次变化的原因是因为在CP=1期间，主触发器一直在接收数据，但主触发器在某些条件下（Q=0，CP=1期间J端出现正跳沿干扰或Q=1，CP=1期间K端出现正跳沿干扰），不能完全随输入信号的变化而发生相应的变化，以至影响从触发器状态与输入信号的不对应。
3.2.2由555定时器构成的多谐振荡器
由555定时器构成的多谐振荡器如图所示，由于555定时器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且还还采用差分式电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响较小，所以由由555定时器构成的多谐振荡器频率稳定，不易受干扰
图3.8由555构成的多谐振荡电路
上图所示电路的占空比固定可调，由于电路中二极管D1,D2的单向导电特性，使电容器的充放电分开，调节电位器，就可调节多谐振荡器的占空比。
图中Vcc通过R2和D2向电容C2充电，充电时间为
电容由C3通过D1，R1及三极管放电，放电时间为
振荡频率为
因此可以改变C2的值的大小来控制充放电的时间，从而来控制电路。
故选定参数：
C1是抗干扰作用。
3.2.3元器件的选择
NE555多谐振荡器
1个
SW-PTD开关
5个
LED电源指示灯
5个
与非门74LS00
3个
74LS161计数器
4个
JK触发器
3个
与门
9个
非门
11个
与非门
3个
三极管
3个
继电器
3个
电机
1个
0.5uF电容
1个
2U2电容
1个
500K电阻
2个
1K电阻
1个
15直流电源
3个
74LS136
1个
12V直流电源
2个
3.3特殊器件的介绍（74LS161）
图3.974LS161
74LS161是一种典型的高性能，低功耗CMOS4位二进制加计数器，它可在1.2—3.6V电源电压X围内工作，其所有逻辑输入都可耐受高达5.5V的电压，因此，在电源为3.3V时可直接与5V供电的TTL逻辑电路接口。
它的工作速度很高，从输入时钟脉冲CP上升到Qn输出的典型延迟时间仅3.9ns,最高时钟工作频率可达200MHz.
它除同步二进制计数功能外，电路还具有并行数据的同步预置功能。
预置和计数功能选择是通过在每个D触发器的输入端插入一个2选1数据选择器实现的。
由于CMOS与或非门的电路结构比与或门更为简单，所以这里不像标准数据选择器那样用与-或门结构实现，而是用了与或门构成2选1数据选择器。
74LS161可以构成多种进制的计数器，应用X围相当广，这样通用对其调节，可以来控制时间。
4.系统调试
在Proteus7professional中画电路（如图4.1），在进行仿真，得到仿真图（如图4.2）
图4.1555多谐振荡电路
图4.2电路仿真图
5．系统功能、指标参数
5.1系统能实现的功能
1．洗衣机的浸泡、漂洗、脱口、停止几个过程的完成，并且相应的时间可调。
2.用几个按钮实现洗衣机的手动过程：
A、单洗涤B、单漂洗C、单脱水D、洗涤、漂洗和脱水、停止全过程。
3.相应的状态工作时，相应的LED指示灯亮。
4.通过复位现实洗衣机全自动化的反复进制。
5.2系统指标参数测试
5.2.1洗涤电路参数测试
Q2
Q1
SHN1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
5.2.2漂洗电路参数测试
在脉冲信号触发时
Q1
Q0
ZHUAN
-ZHUAN
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
5.2.3脱水电路参数测试
在脉冲信号触发时
Q3
Q2
Q1
Q0
XTW1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
6.设计总结与体会
一周多的课程设计已经结束了，在这一星期的学习、设计过程中我感触颇深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；以及如何提高电路的性能等等。
同时，我也学会一些电路作图的一些基本的方法，结触到了一些新的软件，我们这次的题目是洗衣机和自动控制原理，接近于我们的生活，加深我对本专业的学习有了更多的兴趣。
其次，这次课程设计提高了我们的团队合作精神，使我们配合更加默契，体会到了通过自己的努力，做出成果时的喜悦。
但是，无论是我们在设计时，还是在实验的过程中，我们遇到了不少的问题。
比如：
出到了死循环。
在老师和同学的帮助下，以及上网，力书馆等查找资料，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啊！
实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题。
我们深刻认识到了，课本与课外，理论与实践的不同性。
所以在学习中我们不能眼高手低，应该充分把书本上的东西运用到实践生活中去，提高自己的动手能力，这才是一个大学生应该做的。
本次设计过程也使我了解和认识了课程设计的流程和步骤，由于我们是第一次做课程设计，所以设计格式是比较重要的，要养成比较好的习惯，为以后不论是课程设计还是毕业设计都打下良好的基础。
同时，让我有个刻苦做事情精神。
建议以后多做这样的设计，不断提高自己的知识素养和自己动手能力。
7参考文献
[1]康华光电子技术基础（数字部分，第五版）.:
高等教育.2006.1
[2]康华光电子技术基础（模拟部分，第五版.：
高等教育.2006.1
[3]清源计算机工作室编著.Protel99SE原理与PCB及仿真.：
机械工业出版2004.1
[4]彭介华主编.电子技术课程设计指导.：
高等教育.1997
[5]陈有卿编著.实用555时基电路300例.：
中国电力.2004
8.附录一：
系统电路原理总图
附录二：
仿真原理总图
相关软件：
protel99se,proteus,mathtype
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