修改版洗衣机说明书-贱人

1、中北大学2013届本科课程设计说明书中北大学 信息商务学院 课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 张建楠 学 号： 13050344 23学 院： 中北大学信息商务学院 专 业： 电子信息工程系 题 目： 简易洗衣机控制器的设计 指导教师： 张权 李晋华 职 称: 副教授 2015 年 1月 4 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：学生通过自己动手设计制作，将电子技术相关理论知识与制作实践相结合，提高学生的动手能力，加深对电子技术原理的理解，增加学习电子技术的兴趣，为今后投入电子技术的开发应用打好基础。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：设计要求：1、基本部分(

2、1) 设电机用J1、J2两个继电器控制，参考驱动电路已有所示。洗涤时间在20分钟内由用户自行设定。Z1 Z2J1J2电机0 0不动不动停止0 1不动动作停止1 0动作不动反转1 1动作动作正转(2) 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。(3) 当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号提醒用户注意。2、发挥部分(1)电机驱动电路采用无触点的双向可控硅，电流和耐压不低于1A/400V。(2)增加洗涤轻柔模式3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：（1）计算元件参数，给出详细计算过程

3、；（2）给出完整的设计方案；（3）画出完整电路图，并仿真，对仿真结果进行分析；（4）写出设计说明书，要求内容全面，结果合理，格式正确。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1傅劲松.电子制作实例集锦.福州：福建科学技术出版社，2006.2张庆双. 实用电子电路200例. 机械工业出版社，20033刘修文. 实用电子电路设计制作300例. 中国电力出版社，20055设计成果形式及要求：(1) 课程设计说明书;(2) 电路原理图;(3) 仿真结果。6工作计划及进度：2016年 01月 04日 01月 06日 资料调研01月 07日 01月 13 日 方案论证，进行详细设计，电路仿真， 分析仿

4、真结果01月 14日 01月 15 日 完成设计总结报告（附完整电路图）1月 15日 答辩或成绩考核系主任审查意见： 签字： 年 月 日目录1.绪论.22.设计任务要求及总体思路.23.设计基本原理.34.设计方案.45.单元电路的设计和元件的选择.55.1秒脉冲发生器.55.2分秒计数器.75.3 时间译码及控制门.95.4 总电路图.106 仿真结果.116.1 秒脉冲发生器.116.2 分秒计数器.126.2.1 正转.126.2.2 暂停.146.2.3 反转.156.2.4 定时时间到.167. 仿真结果分析.178 .体会.179 .参考文献.18摘要本设计是有关简易的洗衣机控制器

5、的设计，利用数字电子技术的知识，通过multisim仿真软件简单地设计仿真洗衣机控制器的工作过程。设计电路中包含有脉冲发生器，分秒计时器和时间译码器，在脉冲信号作用下，不同时刻输出不同的电平信号，以此控制洗衣机的工作过程，利用电路的作用完成洗衣机工作状态的转换。1.绪论 设计简易的洗衣机控制器，主要利用了数字电子技术的知识，通过各种芯片，门电路等器件，构成一个能够计时和发出信号的可控电路，通过脉冲发生器，分秒计时器，和时间译码器的共同作用，完成洗衣机的控制目的，并且加入显示数码管后，操作者可以观察到时间，还能通过置数部分对洗衣机的工作进行定时。2.设计的任务要求及总体思路2.1 设计任务和要求

6、 设计一个电子定时器，控制洗衣机按如图 1 洗涤模式进行工作。 (图片1)（1）当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号（可换 成指示灯）提醒用户注意。 （2）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。（3）三只 LED 灯表示“正转”“反转”和“暂停”3 个状态。 2.2 设计的总体思路 从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，实际上没有电机给我们接上，这回要用四个 LED 灯的状态来表示，当显示时间前 20 秒正传、暂 停 10 秒、反转 20 秒、再暂停 10 秒，如此一来，周期恰好是 60 秒，理

7、所当然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的。接下来脉冲是一定的了，但是有分钟计数 器和秒钟计数器还要考虑是不是要 60 分频器，就我们所学过的来说实现循环有 移位寄存器；还有个问题，当洗涤时间到了，报警还要一个报警电路，根据人性化、自动化、低成本的设计原则，报警的蜂鸣器不可以长时间的叫，要有个合理的时间，我们可以用一个单稳态电路来实现。但是还有一个问题要解决：一如何提取时间并使循环电路工作的信号?方案有两种：是直接从数值上进行提取信号 来控制一个可以实现循环的 74LS194 来实现； 另一种是制作一个二十进制到十进制的循环转化来把这一分钟走完，但是从电路的复杂程度和经济性来说，显然后者太过于复

8、杂，也不利于接线和排故障，虽然难度会大一些、出成果的时间会比别人晚，但是要设计一个真正可以让用户用放心使用的产品，还得这样做。尤其是最后的循环电路用两个 194 一定可以很容易实现一些，出成果的时间会比别人晚，但是要设计一个真正可以让用户用放心使用的产品，还得这样做。尤其是最后的循环电路用两个 194 一定可以很容易实现。3 设计的基本原理 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候，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， 灯表示出电机运转状态；

9、 LED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。4设计方案方案一,图二 (图片2)方案二,图片3 (图片3)本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，而是在总洗涤过程中又包含电机的正转、 反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环 直至所设定的总定时时间到位置。 当总定时时间在 0-20分钟以内设定一个书之后 T 为高电平 1，然后用倒计时的方法每分钟减 1 直至 T 变为 0.在此期间，若 Z1=Z2=1，实现正转；若 Z1=Z2=0，实现暂停；若 Z1=1,Z2=0,实现反转。实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现定时，又如将定时初值预置到计数器

10、中， 使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时间到。如图所示的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信号经 60 分频后， 得到分脉冲信号。 洗涤定时的时间的初值先通过拨盘或数码开关设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减 1，直至减到定时时间到为止。运行中间， 剩余时间经译码后在数码管上进行显示。 经比较后，采用第二种方案。5 单元电路的设计和元件的选择 5.1 秒脉冲发生器方案一：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的电路图如图4所示，由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功

11、能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。 (图4) 图5,555定时器的引脚方案二：由门电路构成的多谐振荡器 图6 由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器的电路，在此电路中，当电源电压波动时，会使振荡频率不稳定，在 Vth 与 VDD/2 不相等时，影响尤为严重，而 Vth 容易受温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，不宜采用此方案5.2 分秒计数器 ( 图8 ) 74LS192的引脚图 ( 图7 )分秒计数器74LS192的功能表如表1(表1 ) 74LS192功能

12、表 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，我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，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，

13、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。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101分钟的计时器把四个192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

14、；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（平时保持高电平，外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。5.3 时间译码及控制门时间译码及控制门如图9所示。 在此部分电路中， 三个指示灯， 从上至下依次代表 “正转” 、 “暂停” 、 “反转” 。 从 60 秒到 40 秒内第一个灯亮， 40 到 30 秒内是第二个灯亮。在 30 到 10 秒内从是第三个灯亮，然后剩下的十秒钟是第二个灯亮，如此完成第一个循环，刚好一分钟，之

15、后的时间依次循环。 当时间减到 0 时，最上面的灯亮，提醒定时时间到。 图9 时间译码及控制门5.4 总电路图总电路图如图 10所示。 图10 总电路图 6 仿真结果6.1 秒脉冲发生器 如图11图11 秒脉冲发生器仿真6.2 分秒计数器 如图1图12 分秒计数器仿真6.2.1 正转 如图 13图13 洗衣机正转时仿真6.2.2 暂停 如图图14 洗衣机暂停时仿真6.2.3 反转 如图156.2.4 定时时间到 如图 16图167 仿真结果分析 在仿真的过程中，出现的结果基本符合要求，计数器的工作也很理想，“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，提醒

16、时间到。，唯一不足的是没有将电路置数的功能设计好，只能按照预设的时间100分钟开始工作。除此之外，由于555定时器的电阻值设定的不是很理想，以至于出现的脉冲波形不是标准的占空比为百分之五十的方波。 不过，总的来说，仿真结果还是比较令人满意的，比较成功。8 心得体会  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。记得在设计三种状态的显示灯的控制电路时，整整花了两天的时间，试了好几个方案，在网上查的资料都很繁琐，且看不懂原理，到最后还是决定自己慢慢想，最终设计出来，虽然结果不是很完美，但还是比较满意的。  通过本次课程设计，让我

17、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，以前在做数电实验时也有部分是设计性的实验，不过基本上到最后都是老师告诉我们设计电路，自己虽然也有思考，但基本上没有想出来过，也没起到让自己真正来设计某个电路的目的，而这次有了足够的时间，基本上都是自己一点一点设计的，从某方面来说，还是很有成就感的。  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。  在没有做课设之前，我对课本知识是很模糊的学习也是为了应付一下期末考试，现在让我对课本知识有了更透彻的了解，也算是做到了理论联系实际。9.参考文献【1】 数字电子技术基础康华光 主编 北京：北京高等教育出版社【2】 电子技术课程设计历雅萍、易映萍 主编 北京：中央广播电视出版社 【3】 电子技术课程设计指导 彭介华 主编 北京：北京高等教育出版社 武汉：华中