數(shù)電課程設(shè)計(jì)——簡易洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)19頁

1、簡易洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)姓 名： 專 業(yè)： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 摘 要從課程設(shè)計(jì)要求來看，要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，當(dāng)顯示時(shí)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。接下來脈沖是一定發(fā)熱了，我們可以用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生脈沖。除了這些，還要求在定時(shí)結(jié)束后有一個(gè)指示燈亮來提示定時(shí)時(shí)間到，還要求電路有清零和置數(shù)的功能，這些用邏輯電平開關(guān)即可以實(shí)現(xiàn)。目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)與要求4第二章 基本原理5第三章 設(shè)計(jì)方案6第四章 單元電路的設(shè)計(jì)和元件的選擇84.1秒脈沖發(fā)生器84.2分秒計(jì)數(shù)器104.3時(shí)

2、間譯碼及控制門124.4總電路圖13第五章 仿真結(jié)果145.1秒脈沖發(fā)生器145.2分秒計(jì)數(shù)器145.2.1正轉(zhuǎn)14第六章 真結(jié)果分析16第七章 體會(huì)小結(jié)17第八章 元器件清單18第九章 參考文獻(xiàn)19簡易洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)電子定時(shí)器，控制洗衣機(jī)按如圖1洗滌模式進(jìn)行工作圖1 洗滌模式（1）當(dāng)定時(shí)時(shí)間達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，一方面使電機(jī)停機(jī)，同時(shí)發(fā)出音響信號(hào)（可換成指示燈）提醒用戶注意。（2）用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時(shí)間（以分鐘為單位），按倒計(jì)時(shí)方式對洗滌過程作計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間到而停機(jī)。（3）三只LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫?！?個(gè)狀態(tài)。第二章 基本原理首先，從秒脈沖出

3、來的信號(hào)，經(jīng)過一個(gè)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(shí)用戶置入洗滌時(shí)間，并按開始按鈕，洗衣機(jī)開始工作。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器變?yōu)榱愕臅r(shí)候，去分鐘計(jì)數(shù)器上面借數(shù)；與此同時(shí)，從十秒位轉(zhuǎn)化出來的信號(hào)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(shí)間結(jié)束后，電路報(bào)警并清零；同時(shí)電機(jī)指示燈熄滅。第三章 設(shè)計(jì)方案方案一 框圖如圖2所示圖2 設(shè)計(jì)方案一方案二 方框圖如圖3所示圖3 設(shè)計(jì)方案二本定時(shí)器實(shí)際上包含兩級(jí)定時(shí)的概念，一是總洗滌過程的定時(shí)，而是在總洗滌過程中又包含電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和暫停三種定時(shí)，并且這三種定時(shí)是反復(fù)循環(huán)直至所設(shè)定的總定時(shí)時(shí)間到位置。當(dāng)總定時(shí)時(shí)間在020min以內(nèi)設(shè)定一個(gè)

4、書之后T為高電平1，然后用倒計(jì)時(shí)的方法每分鐘減1直至T變?yōu)?.在此期間，若Z1=Z2=1，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；若Z1=Z2=0，實(shí)現(xiàn)暫停；若Z1=1,Z2=0,實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法很多，比如采用單穩(wěn)電路實(shí)現(xiàn)定時(shí)，又如將定時(shí)初值預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，使計(jì)數(shù)器運(yùn)行在減計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)減到全零時(shí)，則定時(shí)時(shí)間到。如圖所示的電路原理框圖就是采用這種方法實(shí)現(xiàn)的。由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)60分頻后，得到分脈沖信號(hào)。洗滌定時(shí)的時(shí)間的初值先通過撥盤或數(shù)碼開關(guān)設(shè)置到洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器中，每當(dāng)分脈沖到來計(jì)數(shù)器減1，直至減到定時(shí)時(shí)間到為止。運(yùn)行中間，剩余時(shí)間經(jīng)譯碼后在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。經(jīng)比較后，采用第二種方案。第四章 單元電路的設(shè)

5、計(jì)和元件的選擇4.1秒脈沖發(fā)生器方案一：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的電路圖如圖4所示，由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。圖4 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器圖5 555定時(shí)器的引腳圖方案二：由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器圖6 由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器的電路，在此電路中，當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)使振蕩頻率不穩(wěn)定，在Vth與VDD/2不相等時(shí)，影響尤為嚴(yán)重，而Vth容易受溫度、電源電

6、壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，不宜采用此方案。4.2分秒計(jì)數(shù)器圖7 分秒計(jì)數(shù)器其中，74LS192的引腳圖如圖8所示圖8 74LS192的引腳圖74LS192的功能表如表1所示輸入輸出MRPLCPCPP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××dcbadcba011××××加計(jì)數(shù)011××××減計(jì)數(shù)表1 74LS192功能表一百進(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

7、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(shí)候秒計(jì)數(shù)的192開始從9減到0；這時(shí)，它的借位端BO 會(huì)發(fā)出一個(gè)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(shí)候，秒十位的BO發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)，DOWN為零時(shí)，置數(shù)端LD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個(gè)DOWN脈沖來到時(shí)，計(jì)

8、數(shù)器進(jìn)入下一個(gè)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(dòng)減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計(jì)數(shù)的DOWN端作為分計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)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(shí)要處于高電平。這是一個(gè)獨(dú)立工作的最高可以顯示101分鐘的計(jì)時(shí)器。把四個(gè)192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時(shí)間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個(gè)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(shí)，可以用一個(gè)三極

9、管（NPN）或者兩個(gè)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(gè)低觸發(fā)（平時(shí)保持高電平，外部給一個(gè)力就輸入一個(gè)低電平）的脈沖上 就可以實(shí)現(xiàn)從09的數(shù)字輸入。4.3時(shí)間譯碼及控制門圖9 時(shí)間譯碼及控制門在此部分電路中，三個(gè)指示燈，從上至下依次代表“正轉(zhuǎn)”、“暫?！薄ⅰ胺崔D(zhuǎn)”。從60秒到40秒內(nèi)第一個(gè)燈亮，從40到30秒內(nèi)是第二個(gè)燈亮。在30到10秒內(nèi)是第三個(gè)燈亮，然后剩下的十秒鐘是第二個(gè)燈亮，如此完成第一個(gè)循環(huán)，剛好一分鐘，之后的時(shí)間依次循環(huán)。當(dāng)時(shí)間減到0時(shí)，最上面的燈亮，提醒定時(shí)時(shí)間到。4.4總電路圖圖10 總電路圖第五章 仿真結(jié)果5.1秒脈沖發(fā)生器圖

10、11 秒脈沖發(fā)生器仿真5.2分秒計(jì)數(shù)器圖12 分秒計(jì)數(shù)器仿真 5.2.1正轉(zhuǎn)圖13 洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)仿真第六章 真結(jié)果分析在仿真的過程中，出現(xiàn)的結(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)”、“暫停”的指示燈動(dòng)作也很好，定時(shí)結(jié)束時(shí)，自動(dòng)清零，同時(shí)指示燈亮，提醒時(shí)間到。，唯一不足的是沒有將電路置數(shù)的功能設(shè)計(jì)好，只能按照預(yù)設(shè)的時(shí)間100分鐘開始工作。除此之外，由于555定時(shí)器的電阻值設(shè)定的不是很理想，以至于出現(xiàn)的脈沖波形不是標(biāo)準(zhǔn)的占空比為百分之五十的方波。不過，總的來說，仿真結(jié)果還是比較令人滿意的，比較成功。第七章 體會(huì)小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)，我花了很多時(shí)間，主要是在控制電路上，當(dāng)時(shí)實(shí)在是想不到

11、該怎樣用三個(gè)燈分別表示三種狀態(tài)，去圖書館查資料時(shí)也沒找到相符合的資料，后來在網(wǎng)上找的論文也有很多問題，要求也和本次課程設(shè)計(jì)的要求出入很大。可以說，這次課設(shè)的電路基本上是自己設(shè)計(jì)出來的。雖然花了不少的時(shí)間，但是收獲真的不小。它使我對課本以及以前學(xué)過的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解，也讓我知道了，光分開是不夠的，從外面學(xué)到的知識(shí)要形成一個(gè)整體，這也很好的訓(xùn)練了外面對開發(fā)一個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該有怎樣的思路和準(zhǔn)備更清晰。 計(jì)過程中，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了很多次的修改，雖然也有查閱資料，但更多的是自己的思考。記得在設(shè)計(jì)三種狀態(tài)的顯示燈的控制電路時(shí)，整整花了兩天的時(shí)間，試了好幾個(gè)方案，在網(wǎng)上查的資料都很繁瑣，且看不懂原理，

12、到最后還是決定自己慢慢想，最終設(shè)計(jì)出來，雖然結(jié)果不是很完美，但還是比較滿意的。 本次課程設(shè)計(jì)，讓我對實(shí)驗(yàn)原理也有了更多的了解，對數(shù)電中常用的芯片功能及設(shè)計(jì)方法如利用卡諾圖等有了更深刻的了解，對設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也有了更深切的體會(huì)，以前在做數(shù)電實(shí)驗(yàn)時(shí)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(gè)電路的目的，而這次有了足夠的時(shí)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。 之外，它讓我對課本知識(shí)進(jìn)行了融會(huì)貫通，畢竟，要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電路，單靠某一章節(jié)或某一部分的知識(shí)是不夠的，要在整本書中找自己需要的東

13、西，簡單的說，就要做到學(xué)以致用。在考慮問題時(shí)，不要指望一次就能把問題考慮成熟，要做好不斷否定并不斷修改的準(zhǔn)備。 有做課設(shè)之前，我對課本知識(shí)是很模糊的學(xué)習(xí)也是為了應(yīng)付一下期末考試，現(xiàn)在讓我對課本知識(shí)有了更透徹的了解，也算是做到了理論聯(lián)系實(shí)際吧。臨淵羨魚，不如退而結(jié)網(wǎng)，這也是我這次課設(shè)最大的體會(huì)，與其苦苦思索別人那樣子設(shè)計(jì)是什么原理，為何要那樣做，不如自己用已有的知識(shí)，重新考慮并設(shè)計(jì)，按自己的思路，達(dá)到自己所需要的效果，我覺得，這才是課程設(shè)計(jì)真正的目的。第八章 元器件清單元件名稱類型數(shù)量NE555定時(shí)器1電阻68K1電阻15K1電容1uF1電容0.01uF174LS192計(jì)時(shí)器4非門13與門17或門3表2 元器件清單第九章 參考文獻(xiàn)1電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)&#