洗衣机定时正反转控制课程设计报告.doc

合肥工业大学 电子技术课程设计报告 课题名称： 洗衣机定时正反转控制 学院班级： 电物学院 微电子10-2班 指导老师：陈湘波，尹均萍，潘平 学生：张嘉琪，胡林聪，杨子成 学号：20105158 20105160 20105159 完成时间：2012年6月 洗衣机定时正反转控制设计报告一 内容提要:洗衣机完成洗涤过程，关键是对洗衣机内的电动机的运行进行合理的控制，保证洗涤过程的有效，节约，方便等。 本题任务是：用中规模集成电路实现洗衣机总洗涤时间、定时正反转及洗涤强度控制。本课程设计实验报告讲述了洗衣机自动正反转的工作原理以及其各个组成部分，记述了我们小组在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果等个个方面。二：设计内容及要求1. 完成洗涤电机实现“正转停止反转停止正转”的工作循环。2. 用倒计时的方法，数字显示当前状态的剩余时间. 3. 洗涤强度分强、弱两挡。 强档：正转（10秒）停（3秒）反转（10秒）停（3秒）正转（10秒）； 弱档：正转（7秒）停（3秒）反转（5秒）停（3秒）正转（7秒）。 4.可设置总的洗涤时间，总的洗涤时间结束时，有声光报警提示。三 设计思路及原理从设计的要求看，要求实现正转反转暂停，实际上又没有电机给我们接上，这可以用计数器的四个状态来表示，同时用四个led灯的来显示（实际连电路时由于过于复杂而没有接），此试验可设置总的洗涤时间，理所当然要用分秒计数器。接下来脉冲是一定的，我们用555单稳触发器来作为秒脉冲，用秒的十位接到分的脉冲端，当秒的十位需要借位时表示一分钟。还有个问题当洗涤的时间到了要报警，可用发光二极管或灯来显示。强弱档可用两片74ls153、一片双jk触发器74ls76和一片74ls192来实现，其中前两者连为四进制计数器，每个状态分别表示正转、停、反转、停，同时输出端接到减法器74ls192的输入端给以置数，当减到0时输出接到74ls153的脉冲端进入下一个状态。如此循环。总的洗涤时间另外用四片74ls192来实现，分别为秒的个位、十位；分的个位、十位。可设置最长时间为99分钟。(真实连电路时只用了两片作为秒的个位及十位，总时间为60秒，方便老师验收检查一个周期）。现在大体上就是这样，因此可得出洗衣机系统的框图如下四:设计分析 a.分秒计时器1.设计要求：1）实现以秒的速度进行加计数循环，以分的速度进行减计数循环2）实现定时功能，以秒的速度预置定时的时间，然后以分的速度进行计时，时间过后应锁定在零的状态。3）实现报时功能2.实验原理首先，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，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。当秒计数器变为零的时去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，led灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。3.单元电路分析error! no bookmark name given.error! no bookmark name given.分、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，我们用两片片74ls192来实现秒计数功能，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；十分秒位上的输入端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，再把秒位的bo端和十秒位的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。如果有必要，我们还可以增加两片74ls192芯片去实现分计数。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。当然，这些计数器工作，其中的清零端cr要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平。这是一个独立工作的最高可以显示99分钟的计时器（实际只用了两片74ls192，可以显示60秒的计时）。把74ls192的qa/qb/qc/qd都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。作为洗衣机控制器的一个模块，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，分计数的清零端ld是接在一起的；秒的清零端ld又是接在一起的，所以当要从外部把它们强制清零时，可以用一个三极管（npn）或者两个或门就可以实现该功能。还有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低电平）的脉冲上就可以实现从09的数字输入。（平时保持高电平，外从09的数字输入。部给一个力就输入一个低电平）的脉冲上就可以实现从09的数字输入。附1 74192的引脚图及功能表：进位端借位端 clr load up down 功能 h * * * 复位 l l * * 预置 l h h 加计数 l h h 减计数 分秒计数器电路图：b.强弱挡控制电路 1）原理 当左边开关a断开时，秒脉冲信号送给上面的74ls192，控制强档工作。带预置清零端的双j-k下降沿触发器74ls76经过逻辑功能转换可以实现2q1q输出为00，01,10,11的四循环跳转，并将这四循环分别依次作为置数端置给双4选1数据选择器74ls153的ba 端。当开关a断开时，上下两片74ls153的置数端1c0 1c1 1c2 1c3 2c0 2c1 2c2 2c3分别为：上片1010 0101 下片0000 1010。第一个信号到来时，ba为00，上片74ls153输出端2y 1y输出2c0 1c0的值为0 1，下片74ls153输出端2y 1y输出2c0 1c0的值为1 0，则可预置bcd双时钟可逆计数器 74ls192 的置数端dcba 为1001，输出端qdqcqbqa在秒脉冲作用下从二进制九开始进行减计数。减计数至0时，进位输出端bo给右边的双j-k下降沿触发器74ls76信号，使之输出端2q1q跳转至01，经过上述同类的过程转换，到达dcba信号为0010，此时之前bo给load端的信号经过一个延迟装置恰好到达使74ls192置数为0010，又一轮减计数循环开始。74ls76的四循环00，01,10,11使74ls192完成1001,0010,1001,0010循环，即数码管显示依次为9秒，2秒，9秒，2秒的减计数四循环，对应强档：正转（10秒）停（3秒）反转（10秒）停（3秒）正转（10秒） 的洗涤要求。同理可知，当左边开关a闭合时，秒脉冲信号送给上面的74ls192，控制弱档工作。所不同的是，当开关a闭合时，上下两片74ls153的置数端1c0 1c1 1c2 1c3 2c0 2c1 2c2 2c3分别为：上片0000 1101 下片1010 0000。则弱档时，74ls76的四循环00，01,10,11使74ls192完成0110,0010,0100,0010循环，即数码管显示依次为6秒，2秒，4秒，2秒的减计数四循环，对应弱档：正转（7秒）停（3秒）反转（5秒）停（3秒）正转（7秒）的洗涤要求。2）电路图附2 74ls153管脚图及功能表74ls153的管脚图和功能表（a）管脚图123456712111013141516vcc74ls15398gnd1y1c3b1g1c21c11c02y2c3a2g2c22c12c0（b）功能表输入输出b a 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1g1 y0 c3 c2 c1 c0 00 11 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 c 秒脉冲信号（由555触发器和电阻电容组成）五 总的控制电路 现在各单元电路完成了，最后要把他们有效的结合起来联合工作，实现目的功能。我们要求可以给分置数，外部还要有强制停止并清零，还有暂停功能。这也可以的，只要把秒脉冲切断就可以了。现在控制端也连起来了，这样，一个完整的洗衣机控制电路就完成了，其电路图如下: 六 安装调试步棸 操作简述：当555触发器接通高电平时，产生秒脉冲信号。秒脉冲信号分别进入计时器和强弱档控制电路的两片192芯片的down输入端。计时器按照之前设定的时间进行倒计时，当计时时间到时，两个数码管的数字为0，同时输出端接两个4072与门电路，通过7432与555触发器和与门电路接通，达到时间到，锁住秒脉冲信号，同时接显示灯达到报警的效果。强弱档控制电路的数码管的数字显示工作状态，时间到达时，秒脉冲信号锁住，电路停止工作。七 使用元器件原件名称数量(片）7415327419237476174ls001740417408174321八 课程设计小感悟开始时我们几乎无从下手，就到处去查资料，于是，一点一点的我们逐渐知道该如何进行设计，我们的脑海中终于有了一个设计雏形。沿着这条还不是十分清晰的思路，我们不断查阅，思考，讨论，请教，改进，终于我们初步的电路图诞生了。本以为大功告成，老师验收时，我们信心十足地把自己的设计装置演示给老师看，结果老师指出了我们设计的多个不合理的之处。带着一丝遗憾和更多的不放弃我们开始了改进之路。于是我们不断重复改进，黄天不负苦心人，我们终于得到了符合设计要求的电路，而且，老师还说，设计思路不错，甚至比设计要求达到的还要好，这是我们心里美滋滋的。虽然软件设计好了，真实连电路的时候遇到了好多麻烦。开始老师让测试每个芯片的功能，我们测试了一会发现芯片都是好的，就没有继续测试剩余的，按照电路连接后，发现不正常工作，就请教老师，结果芯片是坏的，有了前车之鉴我们不敢大意，就一鼓作气把剩余的芯片功能都测试了一遍。开始连电路了，我们按照老师的要求，一个模块一个模块地连，一个模块一个模块地测试，连的时候小心翼翼力求一次成功。因为，每一根线的连接都不轻松，我