修改版洗衣机说明书李明

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： 李明 学 号： 13050344 02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22

2、0Vvccvcc电J1J2正转反转Z1Z2J1J2(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

3、纸、实物样品等：（1）计算元件参数，给出详细计算过程；（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

4、13 日 方案论证，进行详细设计，电路仿真， 分析仿真结果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

5、 .参考文献.18摘要 现代生活人民生活水平越来越高，家家户户几乎都有一台洗衣机。洗衣机由 于洗涤方便受到广大用户的喜爱。随着时代的发展洗衣机也在不停革新、发展。 本次课程设计要求利用定时器、数码管、LED 等数字电路器件设计实现简易洗衣 机功能。设计时考虑了很多种情况，根据本人的能力选择了一种。这个方案总共 使用了一些或门、与门、非门以及电阻电容若干，74LS192NE555 定时器各一个完成了简易洗衣机的功能实现。1.绪论 从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，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，理所当

6、然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的。接下来脉冲是一定发热了，我们可以用 555 定时器构成的多谐振荡器来产生脉冲。除了这些， 还要求在定时结束后有一个指示灯亮来提示定时时间到，还要求电路有清零和置数的功能，这些用逻辑电平开关即可以实现。2.设计的任务要求及总体思路2.1 设计任务和要求 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

7、”“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

8、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

9、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； 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

10、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

11、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

12、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

13、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。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

14、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；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

15、。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.

16、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，仿真结果我是比较满意的，我觉得比较成功。8 心得体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问

17、题的能力。在整个设计 过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和 PCB 连接图，和芯片上 的选择。这个方案总共使用了一些或门、与门、非门以及电阻电容若干， 74LS192NE555 定时器各一个 在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可 以行得通， 但实际接上电路， 总是实现不了， 因此耗费在这上面的时间用去很多。 我们做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多， 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限， 所以在这次课程设计过程中， 我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中 的使用有了更多的认识。平时看课本

18、时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计， 那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时 看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认 识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所 以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。 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。在设计 的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各 种各样的问题， 同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知 识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很