洗衣機(jī)控制電路

1、課程設(shè)計(jì)說明書（小初號字距4磅黑體加黑居中）課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目：洗衣機(jī)控制電路 指導(dǎo)教師： 劉曉燕 日 期： 2015 年 04 月 03 日 洗衣機(jī)控制電路一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、洗衣機(jī)工作時間可在115分鐘內(nèi)任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；2、規(guī)定電動機(jī)運(yùn)行規(guī)律為正轉(zhuǎn)20s、停10s、反轉(zhuǎn)20s、停10s、再正轉(zhuǎn)20s，以后反復(fù)運(yùn)行；3、要求能顯示洗衣機(jī)剩余工作時間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一分鐘，顯示計(jì)數(shù)器自動減1，直到顯示器為“0”時，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；4、電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)要有指示燈指示。二、方案設(shè)計(jì)與論證1.設(shè)計(jì)總體思路本課程設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，可以使用三個LED燈的狀態(tài)來

2、表示，當(dāng)顯示時間前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，如此一來，周期恰好是60秒，理所當(dāng)然的分鐘計(jì)數(shù)器、秒計(jì)數(shù)器是一定要有的。接下來脈沖，但是有分鐘計(jì)數(shù)器和秒鐘計(jì)數(shù)器還要考慮是不是要60分頻器，就我們所學(xué)過的來說實(shí)現(xiàn)循環(huán)有移位寄存器；還有一個問題要解決：如何提取時間并使循環(huán)電路工作的信號?對于這個問題有兩種方案：方案一是直接從數(shù)值上進(jìn)行提取信號來控制一個可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的74LS194來實(shí)現(xiàn)；方案二是制作一個二十進(jìn)制到十進(jìn)制的循環(huán)轉(zhuǎn)化來把這一分鐘走完。但是從電路的復(fù)雜程度和經(jīng)濟(jì)性來說，顯然后者太過于復(fù)雜，也不利于接線和排故障，于是，我們選擇方案二。2.基本原理首先，從秒脈沖出來的信號

3、，經(jīng)過一個控制電路后進(jìn)入秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行秒計(jì)數(shù)，進(jìn)行清零，這時用戶置入洗滌時間，洗衣機(jī)開始工作。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器變?yōu)榱愕臅r候，去分鐘計(jì)數(shù)器上面借數(shù)；與此同時，從十秒位轉(zhuǎn)化出來的信號進(jìn)入移位寄存器后，LED燈表示出電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)用戶設(shè)定的洗滌時間結(jié)束后；同時電機(jī)指示燈熄滅。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1.一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（1）分、秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進(jìn)制不同而已，我們用四片74LS192來實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，我們要的只是減計(jì)數(shù)，所以我們把它的UP端接到高電平上去,DOWN端接到秒脈沖上；十分秒位上的輸

4、入端B、C端接到高電平上，即從輸入端置入0110（十進(jìn)制的6），秒十位的LD端和借位端BO聯(lián)在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN聯(lián)在一起。當(dāng)秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時候秒計(jì)數(shù)的192開始從9減到0；這時，它的借位端BO 會發(fā)出一個低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計(jì)數(shù)從6變到5，一直到變?yōu)?；當(dāng)高低位全為零的時候，秒十位的BO發(fā)出一個低電平信號，DOWN為零時，置數(shù)端LD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個DOWN脈沖來到時，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。對于分計(jì)數(shù)來說，道理也是一樣的；只是要求，當(dāng)秒計(jì)數(shù)完成了，分可以自動減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計(jì)數(shù)的DOWN

5、端作為分計(jì)數(shù)的輸入信號來實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位。當(dāng)然，這些計(jì)數(shù)器工作，其中的清零端CR要處于低電平，置數(shù)端不置數(shù)時要處于高電平。這是一個獨(dú)立工作的最高可以顯示101分鐘的計(jì)時器。把四個192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，分計(jì)數(shù)的清零端LD是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以當(dāng)要從外部把它們強(qiáng)制清零時，可以用一個三極管（NPN）或者兩個或門就可以實(shí)現(xiàn)該功能。還有我們可以利用分計(jì)數(shù)的UP端來進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個低觸發(fā)（平時保持高電平，外部給一個力就輸入一個

6、低電平）的脈沖上 就可以實(shí)現(xiàn)從09的數(shù)字輸入。 (2)分、秒計(jì)數(shù)器的電路圖其圖如下：74LS192N的功能表如下所示：輸入輸出MRPLCPCPP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXX加計(jì)數(shù)011XXXX減計(jì)數(shù)其中，74LS192的引腳圖如下所示：3.循環(huán)控制電路（1）其基本原理簡述采用74LS194N進(jìn)行循環(huán)，根據(jù)分析可以知道秒計(jì)時器59-40設(shè)為正轉(zhuǎn)，39-30為停，29-10秒為反轉(zhuǎn)，9-60位停。這時秒十位會從分個位借位繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可以知道只需要把秒十位接出來，寄存在74LS194N，然后用異或門和同或門及非門，與門接到三個指示燈上，分

7、別代表“正轉(zhuǎn)”、“?！?、“反轉(zhuǎn)”。其各表達(dá)式如下：Qc*Qb=“正轉(zhuǎn)”Qc(QbQa+QbQa)=“?！盦c(QbQa+QbQa)=“反轉(zhuǎn)”74LS194N的功能表如下所示：CLRS0S1工作狀態(tài)0XX置零100保持101右移110左移111并行輸出74LS194N的引腳圖如下所示（2）循環(huán)控制電路如下正轉(zhuǎn)時綠燈亮：停時黃燈亮：反轉(zhuǎn)時紅燈亮：預(yù)置數(shù)采用分十位預(yù)置數(shù)，預(yù)置數(shù)只要明白其中的道理可以任意置數(shù)，所以我只采用分十位，分個位，也可以在這我就不預(yù)置數(shù)。開關(guān)J1控制A，用鍵盤上的A控制開關(guān)選擇高電平還是低電平；開關(guān)J2控制B，用鍵盤的B控制開關(guān)選擇高電平還是低電平；開關(guān)J3控制C，用鍵盤的C控

8、制開關(guān)選擇高電平還是低電平；開關(guān)J4控制D，用鍵盤的D控制開關(guān)選擇高電平還是低電平；開關(guān)J5控制LOAD，用鍵盤的E控制開關(guān)選擇高電平還是低電平；(1)其原理是：設(shè)置五個開關(guān)分別連在Qa,Qb,Qc,Qd,LOAD上，五個開關(guān)另一面兩個結(jié)頭分別是可以設(shè)置高電平和低電平，從而進(jìn)行置數(shù)。其電路圖如下：四、總電路工作原理及元器件清單1總原理圖2電路完整工作過程描述（總體工作原理）仿真的過程正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止3元件清單 器件型號用途介紹數(shù)量74LS192N計(jì)數(shù)器474LS194N移位寄存器17408N與門37404N非門27486N同或門14077BD異或門1五、仿真調(diào)試與分析仿真結(jié)果在仿真的過程中，出現(xiàn)的

9、結(jié)果基本符合要求，計(jì)數(shù)器的工作也很理想，“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?！钡闹甘緹魟幼饕埠芎?，預(yù)置數(shù)功能也正常。故障分析與電路改進(jìn)1、要得到一個良好的設(shè)計(jì)，需要的總是肯定和否定，幾經(jīng)修改一個電路才得以肯定、采納。而得出這個電路后，你還有一個更大的難關(guān)，仿真調(diào)試。它令人頭痛是有原因的，按理是通的，但調(diào)試不一定可以出來，甚至于設(shè)計(jì)是錯誤的，調(diào)試是設(shè)計(jì)的試金石?。【拖笱h(huán)電路一樣，剛開始設(shè)計(jì)了一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)可是不出結(jié)果，我重新畫了一個就成功。我猜測電路可能沒問題，是仿真木身的辨別能力有待提高。如下圖:2當(dāng)我在設(shè)計(jì)燈亮的圖時選擇的正轉(zhuǎn)的與門時選擇74HC08N該電路在秒十位59-40時

10、綠燈不會亮，讓我想了很久是為什么?因?yàn)槠渌臒舳剂?，表達(dá)式也是正確的，我想可能帶有HC型一號才能用同型一號的原件。當(dāng)我改成7408N就成功。六、結(jié)論與心得 說實(shí)話，其實(shí)剛做這個課程設(shè)計(jì)的時候，我是有點(diǎn)怕怕的，因?yàn)楹俚臅r候沒有復(fù)習(xí)，那些數(shù)電知識應(yīng)經(jīng)忘得差不多了。而且我們組的其他成員也和我差不多，于是我們花了很多時問惡補(bǔ)數(shù)電知識，但是時間不多，看了一兩天后就不看，然后我們開始做設(shè)計(jì)，希望可以有突破。不過剛開始一點(diǎn)思緒，于是我們求救網(wǎng)絡(luò)，上網(wǎng)搜了很多相關(guān)的設(shè)計(jì)，一點(diǎn)都看不懂，按著那些電路圖在仿真軟件仿真，可是總出錯。最后，我們通過網(wǎng)上找到我們這個實(shí)驗(yàn)所需要的器件，了解其功能。然后一個一個模塊的設(shè)計(jì)

11、，終于設(shè)計(jì)出來。 通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對數(shù)電知識有了更多深入的了解，對數(shù)電中常用的芯片功能及設(shè)計(jì)方法有了更深刻的了解，對設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也有了更深切的體會，以前在做數(shù)電實(shí)驗(yàn)時也有部分是設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，不過基本上到最后都是老師告訴我們設(shè)計(jì)電路，自己雖然也有思考，但基本上沒有想出來過，也沒起到讓自己真正來設(shè)計(jì)某個電路的目的，而這次有了足夠的時間，基本上都是自己一點(diǎn)一點(diǎn)設(shè)計(jì)的，從某方面來說，還是很有成就感的。從本次課程設(shè)計(jì)的目的來看，收獲也是不少的，它使我們對課本以及以前學(xué)過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解，也讓我們知道了，光分開使不夠的，從外面學(xué)到的知識要把形成一各整體，這也很好的訓(xùn)練了外面對開發(fā)一個項(xiàng)目應(yīng)

12、該有怎樣的思路和準(zhǔn)備更清晰。來學(xué)校兩年了，無論是從C語言課程設(shè)計(jì)到金工實(shí)習(xí)，還是從電子實(shí)習(xí)到現(xiàn)在的數(shù)電課程設(shè)計(jì)，每一次自己都覺得有一個進(jìn)步，雖然有些方面自己做不出，但可以從老師和其他同學(xué)那里學(xué)到更好更多的東西，他們從另一個方面透析了自己的困難，這是很重要的，它讓我學(xué)會了怎樣學(xué)習(xí)別人的長處并把它變成自己的長處。有這樣的機(jī)會和收獲，要感謝老師的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助，是他們讓自己有了一個更好的認(rèn)識，無論是學(xué)習(xí)還是生活，生活是實(shí)在的，要踏實(shí)走路，雖然自己走出來的路要崎嶇的多，但覺得踏實(shí)、放心。這次設(shè)計(jì)讓我的思維與能力都有所提高，對數(shù)電有了更深層的了解。而且數(shù)電的課程設(shè)計(jì)讓我更了解我們這個專業(yè)的難度及它的用處，在設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)了許多問題。開始是對整體思路的把握，首先是需要考慮怎樣把題意轉(zhuǎn)化為我們學(xué)過的邏輯表示，需要聯(lián)系好多的知識，覺得很復(fù)雜。但后來分模塊一個功能一個功能的去設(shè)計(jì)，感覺也不是太難，就是個別的需要仔細(xì)翻閱課本，反復(fù)推敲.在整體檢查時，發(fā)現(xiàn)有部分電路其實(shí)可以簡化，于是又對電路做了些相應(yīng)的修整，其次在電路仿真的過程中也會出現(xiàn)一些這樣那樣的問題，有的達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，還要重新修改電路，有的總會有毛刺出現(xiàn)，因此還要再加些門電路避免競爭冒險(xiǎn)的電路。明白了井不是課本上學(xué)會了就行了，還要實(shí)際動手操作一日，理論與實(shí)踐相結(jié)合。這次課程設(shè)計(jì)也更加鞏固了數(shù)電的一些知識，同時也了解了硬件的使用。