洗衣机控制器的设计与制造.doc

目 录前言11需求分析22设计思路33设计方案44基本原理45 仿真调试1166 焊接电路137 总结体会14参考文献15洗衣机控制器的设计与制造作 者: 葛宜兵 沈伟清 指导老师: 徐老师 (皖西学院机电学院2008级电子信息科学与技术专业2班)摘要:本文简要分析了自动洗衣机控制器系统的工作原理，详细分析实现工作计时过程以及模拟工作周期内正转，暂停，反转三种工作状态转变的实现过程。由555定时器提供秒脉冲，两块74LS160芯片分别实现十进制计数和六进制计数，共阴七段数码管显示0到9的循环计数，以及组合逻辑门构成的序列发生器实现对工作状态转变的控制。前言 在我们身边，洗衣机随处可见。正是因为洗衣机的高效、节能和高度自动化因而受到广大用户的喜爱。刚好在课程设计中选择了洗衣机定时控制器的设计，从而在原理上更加了解洗衣机的原理。需求分析洗衣机控制器的设计：设计说明，洗涤常规模式如下：定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒停机 定时未到在此设计中要求设计出秒发生器产生出秒信号，计时器记录工作时间，序列发生器完成周期内工作状态转变。设计思路利用555定时器多谐振荡器性质设计出秒脉冲发生装置，从秒脉冲出来的信号进入秒计数器进行秒计数74LS160，秒计数器再经过数码管启动装置74LS48输入到共阴极数码管中。开始工作时计数器自身进行清零，个位上从0计数到9的时侯，进位到十位上，同时个位上进行异步清零，然后进行循环计数，同理，十位计数器上计数为06的循环，个位上循环一次，十位上计数一次，即每十秒计数一次。同时十位上输出端接逻辑门电路，随时间推移，十位上各输出端电平会不断变化，从而经逻辑门输出的电平也随之改变，从而达到控制改变工作状态的目的。用Z1，Z2两个发光二极管的亮灭来代替洗衣机工作状态中的正转，暂停和反转。Z1灭时，不论Z2灭或不灭，都为停止状态。Z1亮且Z2灭时，实现反转。Z1Z2都亮时，实现正转。状态如下表：Z1（电平）Z2（电平）Z1（状态）Z2（状态）电机00灭灭停止01灭亮停止10亮灭反转11亮亮正转设计方案： 方案流程图解如下，序列发生器 秒脉冲发生器计数器控制门电机 数码管驱动器 共阴极数码管（其中电机部分未实际做出，本设计中只模拟出其工作状态。）基本原理：（1）秒脉冲发生装置a、555定时器作多谐振荡器产生每秒一次的震荡，即秒脉冲。当电源接通后，VCC通过对R1、R2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：TR1.R2lnC b、秒脉冲发生原理图如下：（2）、计时器a、十进制计数器74LS160具有从09计数功能，所以将两块74LS160芯片进行级联即可以实现60秒计数。第一块芯片记录09十个数字每秒计数一次，记录9后异步清零并循环计数，每循环一次，第二块芯片记数一次，第二块芯片计数05六个数字，两块级联芯片实现计时一个工作周期60秒。b、引脚功能表：PEParallel Enable (Active LOW)Input并行启用（低电平）输入P0P3Parallel Inputs并行输入CEPCount Enable Parallel Input 计数启用并行输入CETCount Enable Trickle Input计数启用涓流输入CPClOCk (Active HIGH Going Edge) Input时钟输入MRMaster Reset (Active LOW) Input主复位（低电平）输入SRSynchronous Reset (Active LOW) Input同步复位（低电平）输入Q0 Q3Parallel Outputs (Note b)并行输出TCTerminal Count Output (Note b)终端计数输出c、计时器原理图如下：（3）数码管显示器a、本设计中只在第一块74LS160输出端接出一只共阴极数码管，即只显示0到9个位上的计时，如若想同时显示十位上计数，只需同第一块一样接出数码管即可。考虑到第一块74LS160中已经验证了计时功能，所以第二块74LS160上没有必要再接数码管，同时节省材料以及简化设计操作。数码管显示计数必须要先通过一个驱动器，本设计中采用的是74LS48。74LS160计数器输出端接驱动器74LS48后接入共阴数码管中显示计数。b、数码管显示器原理图如下：（4）序列发生器a、由组合逻辑门电路构成的序列发生器，是通过第二块记录十位数字的74LS160芯片输出端电平变化来控制洗衣机工作状态的改变。019秒，也即第二块74LS160输出电平为0000和0001时，Z1 Z2都为亮状态，同理，2029秒时，Z1灭Z2不确定，3049秒时，Z1亮Z2灭，5059秒时，Z1灭Z2不确定。具体第二块74LS160芯片输出端电平与Z1 Z2亮灭状态如下表所示：Q3Q2Q1Q0Z1Z20000亮亮0001亮亮0010灭不确定0011亮灭0100亮灭0101灭不确定由上表可知Z1 Z2状态与Q3输出电平无关，运用卡诺图化简时可以省去此项。b、列卡诺图化简Z1化简如图所示：111010XXZ2化简如图所示：110X0XXX化简后用最少的逻辑门将其表示出来得下图所示：（5）洗衣机控制器原理图综上所述，各个部分都已经做出，不难得出整体原理图。原理图如下：仿真与调试大体设计思路出来的时候，我就迫不及待的将所需要的芯片在multisim仿真软件中找出，并在电脑中搜索各个器件的功能和用法。开始的时候总是出错，熟悉软件操作和芯片引脚功能能后才逐渐的做的像样了些。就拿秒脉冲发生器来说吧，开始的时候接了好几种电路，但就是不产生震荡，后来在数字电路课本上找到了多谐振荡器的电路接法才接出了振荡脉冲，又经过一番计算与试验才总算完成了设计中的秒脉冲发生器。555秒脉冲发生器的调试：数码管的接法更是曲折，接了很多次电路总是没有显示，最后查资料才突然想起我没有接驱动电路，然后补接上74LS48驱动器果然立马显示出计时数字。在两块计时器74LS160的级联电路中着实费了一番功夫，认认真真的查看了74LS160芯片的引脚和功能表后才算完成了级联计数。在序列发生器的设计中，我认为是本设计的难点也是关键，如何将一个工作周期按要求分为四个工作状态，思考了良久后，我决定用组合逻辑门来实现，十位上的输出电平是随时间变化的，通过输出端电平的变化再带动工作状态的改变。于是按照要求，先列出关系表，再运用化简，然后得到最简便的组合逻辑门，终于，我实现了要求的功能。在仿真软件中，我把各个部分都先测试一下，确定功能正确后，将各个部分正确连接好，最终仿真成功。本设计在仿真软件中仿真成功，019秒为两个二极管同时发光，2029秒为两个二极管同时灭，3049为LED1发光LED2灭，5059秒为两个二极管同时灭。焊接电路仿真成功后接下来就是真刀真枪的实战了，焊接是个粗活，但也是个细活，那么多的引脚要一个个地焊接到电路板上，的确是个浩大工程的细活，如果期间任何一个引脚接错了，那就有可能功亏一篑。对照着各个芯片器件的引脚图，一个一个的数着焊接，奋战很久最终完成任务。总结与调试体会经过了两周的课程设计，深有感触啊。这么个小事就搞得大家很是狼狈，可以想象搞开发是如何的不容易了，工作更是不简单，生活不是我们在寝室里所想象的那样，首先自己的事情主要还是靠自己，虽然合作也同样重要，有一个好的合作伙伴也是不容忽视的，现在的很多工程、项目或者开发都是一个团体共同努力，每一个成员都要用功，一个项目或课题决定在几个人手里，那是不健康的、没有什么刚好的前途的，从本次课程设计的目的来看，收获也是不少的，它使我们对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解。也让我们知道了，光分开用不够的，从外面学到的知识要把形成一各整体，这也很好的训练了外面对开发一个项目应该有怎样的思路和准备更清晰。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。来学校三年了，无论是实验到金工实习，还是从电子实习到现在的数电课程设计，每一次自己都觉得有一个进步，虽然有些方面自己做不出，但可以从老师和其他同学那里学到更好更多的东西，他们从另一个方面透析了自己的困难，这是很重要的，它让我学会了怎样学习别人的长处并把它变成自己的长处。有这样的机会和收获，要感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让自己有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路，虽然自己走出来的路要崎岖的多，但觉得踏实、放心。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。 在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！附录（元器件清单）器件清单用途介绍数量NE5555