簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).

1、武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：工作單位：題目：簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 初始條件：本設(shè)計(jì)既可以使用集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、脈沖發(fā)生器和必要的門(mén)電路等，也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建多功能數(shù)字鐘。用數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具 體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周。2、技術(shù)要求：1）設(shè)計(jì)一個(gè)電子定時(shí)器，控制洗衣機(jī)按如下洗滌模式進(jìn)行工作：2）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。3）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(duì)洗

2、滌 過(guò)程作計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間到而停機(jī)。4）用三只LED燈表示 正轉(zhuǎn)“、反轉(zhuǎn)”和 暫?！眱r(jià)狀態(tài)。5）確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和集成電路，設(shè)計(jì)分電路，闡述基本原理。畫(huà)出電路原理圖。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。 停機(jī)時(shí)間安排：1、月2、月年3、月日，電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。4、月指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年月日定時(shí)啟動(dòng)一正,20秒一暫停10杪一反轉(zhuǎn)20杪一初停10秒定時(shí)未到武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)目錄摘要21設(shè)計(jì)方案選擇41.1 單片機(jī)方案.41.2 數(shù)字電路方案4

3、2單元電路元器件的選擇及設(shè)計(jì)62.1 秒脈沖發(fā)生電路62.1.1 秒信號(hào)發(fā)生器元器件的選擇62.1.2 秒脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì)62.2 計(jì)時(shí)電路92.2.1 計(jì)時(shí)電路元器件的選擇92.2.2 計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)102.3 數(shù)字顯示電2.3.1 122.3.2 數(shù)字顯示電路元器件的選擇122.3.3 數(shù)字顯示電路的設(shè)計(jì)122.4 狀態(tài)顯示電路132.4.1 狀態(tài)顯示電路元器件的選擇132.4.2 狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)142.5洗衣機(jī)電機(jī)控制電路172.5.1 洗衣機(jī)控制電路元器件的選擇172.5.2 洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)173模塊總體電路實(shí)現(xiàn)及工作原理213.1 整體電路的實(shí)現(xiàn)213.2 總體電路工作原

4、理214仿真結(jié)果及分析.224.1 仿真結(jié)果.234.1.1 時(shí)間預(yù)置234.1.2 正轉(zhuǎn)提示功 能234.1.3 暫停提示功 能244.1.4 反轉(zhuǎn)提示功 能254.1.5 計(jì)時(shí)結(jié)束報(bào)警功 能264.2 仿真結(jié)果分析265實(shí)物展 示266安裝調(diào)試遇到的問(wèn)題與總結(jié)體會(huì)286.1 安裝調(diào)試中遇見(jiàn)的問(wèn)題及解決方法286.2 總結(jié)與體 會(huì).287元器件清 單29參考文獻(xiàn)，,31附錄 1 ,321武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)是基于數(shù)字電路定時(shí)器的洗衣機(jī)簡(jiǎn)易控制電路。通過(guò)預(yù)置洗衣機(jī)的洗滌時(shí) 間來(lái)自動(dòng)的正反轉(zhuǎn)和暫停，并且用不同的指示燈來(lái)表示洗衣機(jī)的正逆暫停三狀 態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)時(shí)間后，會(huì)自動(dòng)報(bào)

5、警，發(fā)出蜂鳴聲。同時(shí)，用兩位數(shù)碼管來(lái)顯示 預(yù)置時(shí)間和洗滌剩余時(shí)間，具有良好的用戶界面。電路主要分為顯示電路、秒脈沖發(fā)生電路、計(jì)時(shí)電路、報(bào)警狀態(tài)電路和控制電 路。顯示電路使用的是兩個(gè)單位的共陰極八段數(shù)碼管。秒脈沖發(fā)生電路采用了使 用成熟廣泛的555定時(shí)器芯片，通過(guò)電腦USB插口供電，產(chǎn)生秒信號(hào)，作為各芯 片的時(shí)鐘信號(hào)。計(jì)時(shí)電路使用的是四片十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192芯片，分別設(shè)計(jì)為一百進(jìn)制和六十進(jìn)制電路，用于完成時(shí)間的定時(shí)、計(jì)時(shí)功能。報(bào)警電路和狀 態(tài)顯示電路使用的是簡(jiǎn)單的非門(mén)和與非門(mén)74LS04、74LS00組成的邏輯組合電路，分別控制蜂鳴器和發(fā)光二極管，來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警和狀態(tài)顯示。電機(jī)控制電路采用

6、 了 3-8譯碼器741s138和與非門(mén)電路的組合，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反暫停狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)電腦軟件仿真和實(shí)物驗(yàn)證，具有良好的可行性，能夠稍加修改后用于洗 衣機(jī)控制電路中，能滿足一般的要求。關(guān)鍵詞：洗衣機(jī)控制數(shù)字電子控制定時(shí)器2武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)AbstractThe design is based on the simple digital circuit timer control circuit of washing machine. The washing machine is to be positive negative and suspension by preset tim

7、e, and expressed in different light to suspend three washing state. After the time run over, will automatically alarm, beeping. At the same time, with two digital tubes to display the preset time and washing time remaining. It has very good user interface.Circuit consists of display circuit, pulse g

8、enerator and timing circuits, alarm circuit and washing machine positive negative state control circuit. Display circuit is two units of digital pipe, use of catholic erection 741s48 pieces as digital tube decoding chips. Second pulse generator adopted widely used mature 555 timing, through a comput

9、er chip USB socket power produced seconds, as the signal, the clock signal chip. Timing circuits using four decimal reversible counter 741s192 chip design, respectively for the decimal system and six for completion time of the circuit, timing, and timer function. Alarm circuit and status display cir

10、cuit is simple logic cross-coupled nand gates and 74ls04 741s00, consisting of logic circuit, control and light-emitting diodes, buzzer to realize alarm and status display. The motor control circuit used 3-8 741s138 decoder cross-coupled nand gates and combination of circuit, motor and suspended sta

11、te. Computer software simulation and experiment through physical test, has the good feasibility, a washing machine, used for the control circuit of the general requirement can meet.Keywords: washing machine control, Digital electronic control, The timer 3武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 1設(shè)計(jì)方案選擇1.1 單片機(jī)方案單片機(jī)運(yùn)用廣泛，特別是8

12、051單片機(jī)，在控制領(lǐng)域經(jīng)久不衰，而且成本低廉。 本設(shè)計(jì)要求中，可采用一塊 51單片機(jī)作為核心，使用兩位數(shù)碼管、三個(gè)開(kāi)關(guān)、 三個(gè)LED燈、一個(gè)蜂鳴器和一些驅(qū)動(dòng)電路作為外圍設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求功能。 電路比較簡(jiǎn)單。不過(guò)單片機(jī)編程復(fù)雜，軟件實(shí)現(xiàn)困難，入手不是很容易。而且本題要求實(shí)現(xiàn)的控 制功能，使用單片機(jī)會(huì)浪費(fèi)資源，并不是十分經(jīng)濟(jì)。加之考慮到學(xué)習(xí)知識(shí)的水 平，因此，不選擇此方案。1.2 數(shù)字電路方案數(shù)字電路并沒(méi)有因?yàn)榭删幊踢壿嬈骷某霈F(xiàn)而推出市場(chǎng)，而且大有繼續(xù)發(fā)展的勢(shì) 頭，數(shù)字電路之所以能應(yīng)用廣泛，是因?yàn)樗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電路的各個(gè)模塊清 晰，運(yùn)算速度高，而且不用編程，在許多功能實(shí)現(xiàn)上有軟件可望不可及

13、的優(yōu)勢(shì)。 本設(shè)計(jì)要求中，均可運(yùn)用中規(guī)模集成邏輯電路實(shí)現(xiàn)，而且成本不高，穩(wěn)定性很 好，使用數(shù)字電路直接進(jìn)行設(shè)計(jì)，在我們知識(shí)能力范圍之內(nèi)，可行性十分高，因 而采用數(shù)字電路方案實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)要求完成洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)?？刂葡匆聶C(jī)按定時(shí)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)20秒、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、暫停10秒的洗滌模式不停的循環(huán)，到達(dá)定時(shí)時(shí)間后停 止。并要求有數(shù)碼管顯示時(shí)間，LED顯示狀態(tài)，聲音報(bào)警。通過(guò)以上要求，洗衣機(jī)洗滌模式是以 60秒鐘即一分鐘作為循環(huán)。計(jì)時(shí)方式是通 過(guò)預(yù)置時(shí)間定時(shí)，因而初步設(shè)想使用一個(gè)六十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)電路作為核心控制。預(yù) 置時(shí)間以分為單位，則還需要分計(jì)時(shí)器，并且要能預(yù)置時(shí)間。同時(shí)，時(shí)間的計(jì)時(shí) 按秒來(lái)進(jìn)

14、行，則需要用一個(gè)妙信號(hào)發(fā)生器。最后，用兩位數(shù)碼管作為時(shí)間顯示電 路，三個(gè)LED燈作為狀態(tài)顯示電路，蜂鳴器作為報(bào)警電路。根據(jù)以上分析，設(shè) 計(jì)電路基本框圖1-1所示：4武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)路定時(shí)預(yù)置電路60進(jìn)缶I定時(shí)電路洗滌模式控制電路蜂鳴器報(bào)警電路LED顯示電路數(shù)碼管顯示電路分鐘定時(shí)電路圖1-1電路框圖5O武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2單元電路元器件的選擇及設(shè)計(jì)2.1 秒脈沖發(fā)生電路2.1.1 秒信號(hào)發(fā)生器元器件的選擇方案一：石英晶體振蕩器此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs,而與電路中的R、C的值無(wú)關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不

15、能調(diào) 節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)，但 由于洗衣機(jī)電路對(duì)秒信號(hào)精度要求不高，因而不采用此種方案方案二：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器由于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。并且 555定時(shí)器使用成熟，參 考資料頗多，因此采用此方案。2.1.2 秒脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì)秒信號(hào)發(fā)生器采用555定時(shí)器，555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī) 模集成器件。其成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多

16、 諧振蕩器。555定時(shí)器的外引腳排列圖和內(nèi)部電路框圖分別如圖 2-1和圖2-2所 示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值由聯(lián)電阻，一個(gè) RS觸發(fā)器，一個(gè)放 電管T及功率輸出級(jí)，它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓 VCC和2VCC3。555圖2-1 555定時(shí)器引腳排列6武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖2-2 555定時(shí)器內(nèi)部電路框圖555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1的同相輸入端的電壓為2VCC3, C2的反相輸入端的電壓為 VCC3。若觸發(fā)輸入 端TR的電壓小于VCC,則比較器C2的輸出為0,可使

17、RS觸發(fā)器置1,使輸出 端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC3,同時(shí)TR端的電壓大于 VCC,則C1的輸出為0, C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為低電|0由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖3.1.3所示，其中R1、R2和電容C為外接元 件。其工作波如圖（D）所示。設(shè)電容的初始電壓 UC = 0,t=0時(shí)接通電源，由于電容 電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端 VTH=VTL=0<VCC3,比較器A 1輸出為高 電平，A 2輸出為低電平，即RD=1, SD=0 （1表示高電位，0表示低電位），R- S觸發(fā)器置1 ,定時(shí)器輸出u0=1止匕時(shí)Q=0,定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止

18、，電源 Vcc經(jīng)R1, R2向電容C充電，uc逐漸升高。當(dāng)uc上升到VCC時(shí)，A2輸出由0 翻轉(zhuǎn)為1,這時(shí)RD=SD=1, R-S觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<t1期間，定時(shí)器 輸出u0為高電平1。7武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)比較器A1的輸出由1變?yōu)?,這時(shí)RD=0, SD=1, R-St=t1時(shí)刻，uc上升到 2VCC,觸發(fā)器復(fù)0,定時(shí)器輸出u0=0ot1<t<t2期間，Q=1,放電三極管T導(dǎo)通，電容C通過(guò) R2放電。uc按指數(shù)規(guī)律 下降，當(dāng)uc<2VCC時(shí)比較器A1輸出由0變?yōu)?, R-S觸發(fā)器的RD=SD=1 , Q的狀態(tài)不 變，u0的狀態(tài)仍為低電平

19、。R-S觸發(fā)器的RD=1, SD=0,比較器A2輸出由1變?yōu)?, uc下降到VCC3 , t=t2 時(shí)亥觸發(fā)器處于1,定時(shí)器輸出u0=1o此時(shí)電源再次向電容 C放電，重復(fù)上述過(guò)程。 通過(guò)上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出u0=1,電容放電時(shí)，u0=0,電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無(wú)外部信號(hào)輸入，卻能 輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔?。由圖 3.3知， 振蕩周期T=T1+T20 T1為電容充電時(shí)間，T2為電容放電時(shí)間。 充電時(shí)間：T1=(R1+R2)Cln2 =0.7(R1+R2)C (公式 2-1) 放電時(shí)間：T2=R2Cln2=0.7R2c

20、 (公式2-2)矩形波的振蕩周期：T=T1+T2弋0.7(R1+R2)C公式2-3)因此改變R1、R2和電容C的值，便可改變矩 形波的周期和頻率。本設(shè)計(jì)需要秒信號(hào)，則令 T=1s,C=10p F,可彳4 R1=10K,R2=67K為常用電阻值，可得到秒信號(hào)。經(jīng)仿真后得到的秒脈沖發(fā)生電路和圖和輸出波形如圖2-3和圖2-4所示：8武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖2-3秒脈沖發(fā)生電路圖2-4仿真輸出波形2.2 計(jì)時(shí)電路2.2.1 計(jì)時(shí)電路元器件的選擇方案一：采用74LS190芯片實(shí)現(xiàn)74LS190為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)芯片，為異步置數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的置數(shù)與計(jì) 數(shù)。但9zzsTHSTSI -CON55

21、5_ VIRTU AL武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是，要實(shí)現(xiàn)分鐘的置數(shù)，74LS190置數(shù)頗顯復(fù)雜，故不采用。方案二：采用74LS192芯片實(shí)現(xiàn)中規(guī)模集成電路74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便，74LS192是十進(jìn)制可編程同步加減 計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二-十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)。加/減計(jì)數(shù)功 能，為雙時(shí)鐘芯片，計(jì)數(shù)采用 DOWN時(shí)鐘，而置數(shù)可以采用 UP時(shí)鐘，因而置數(shù) 顯得十分簡(jiǎn)單，是很好的選擇。2.2.2 計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)電路采用的是74LS192可預(yù)置同步可逆BCD碼計(jì)數(shù)器。其引腳圖和內(nèi)部結(jié) 構(gòu)原理圖以及真值表如圖2-5、圖2-6及表2-1所示：圖2-6 74LS192內(nèi)部

22、結(jié)構(gòu)原理圖10武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)表2-1 74LS192功能表CountClearLoadFunctionUpDownT H X XH ? X XLLHLHHXLCount UpCount DownClearLoad使用74LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)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。我用四片74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，對(duì)于秒信號(hào)，要的只是減計(jì)數(shù)，所以把兩片秒計(jì)數(shù)的 74LS192芯片的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

23、）,秒十位的LD 端和借位端BO連在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN聯(lián)在一起。由 74LS192的功能表可知，LD低電平有效，產(chǎn)生借位信號(hào)時(shí)，BO也是低電平有 效。當(dāng)秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時(shí)彳g秒計(jì)數(shù)的74LS192開(kāi)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(lái)到時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。對(duì)于分計(jì)數(shù)來(lái)說(shuō)，道理也是一樣的，只是要求當(dāng)秒計(jì)數(shù)完成后，分可以自動(dòng)減

24、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(lái)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99分鐘的計(jì)時(shí)器。把四個(gè)74LS192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(lái)和 其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，我們可以利用分計(jì)數(shù)的UP端來(lái)進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個(gè)與非門(mén)的輸出上，與非門(mén)的輸入一端接脈沖信號(hào)，一端 接低電平，當(dāng)要置數(shù)時(shí)，將與非門(mén)的輸入端從低變?yōu)楦撸蜷_(kāi)與非門(mén)，另一輸入 端的的脈沖上就可

25、以實(shí)現(xiàn)從 09的數(shù)字輸入。計(jì)時(shí)電路電路原理圖如圖 2-7所 示：11武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 圖2-7四片74LS192組成的計(jì)時(shí)電路 2.3數(shù)字顯示電路2.3.1 數(shù)字顯示電路元器件的選擇顯示電路用單位的數(shù)碼管和相適應(yīng)的顯示譯碼器，這兒采用共陰極的單位數(shù)碼管 和74LS48作為顯示電路，應(yīng)用十分簡(jiǎn)單。2.3.2 數(shù)字顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路采用了兩片一位的共陰極七段數(shù)碼管如圖2-8所示，來(lái)分別顯示分鐘計(jì)時(shí)的十位和個(gè)位，完成預(yù)置和顯示功能。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路采用的是共陰極的七 段譯碼器74LS48,它內(nèi)部有上拉電阻，可以直接與共陰極的數(shù)碼管相連接。其 管腳圖和真值表分別如圖2-9及圖表2-

26、2所示：DuaMnLine PackageA1 -ASLI-bi/rk -RSI -A3 一AO 一GND 一a一一 0L.rK武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 表2-2 74LS48真值表、口q兇4LLLLULLHLLHLLLHHLHLULHLHLHHLtHHHnilKHtJ* ft.dcdr/<HHHHHHHLHLHHLLLLKHHLHHLHHHHKHLLHHLHHLLHHHHLHHLHHKLLHHHHHHHHHLLLLHHHHHHHHHHHKHLHHHLLLHHLHHLHHuLHHLHLLLHHHHLLHLHHI HLLLHHHHHLLLuLLuLLtLLLLLLLLLtLLLHH

27、HHHHHH由于數(shù)碼管只用顯示09的數(shù)字，則LT、LBI、BI/RBO三個(gè)腳都接高電平,B C D四個(gè)輸入端連接74LS192的輸出，就能顯示出預(yù)置的時(shí)間和定時(shí)的剩余時(shí) 問(wèn)。在仿真中為了簡(jiǎn)化電路可直接選擇內(nèi)部帶有譯碼器的數(shù)碼管DCD-HEX ,其連接電路圖如圖2-10所示：圖2-10數(shù)碼管顯示電路連接2.4 狀態(tài)顯示電路2.4.1 狀態(tài)顯示電路元器件的選擇通過(guò)分析電路顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停狀態(tài)的原理知，當(dāng)秒十位為0100和0101時(shí)正轉(zhuǎn)，為0001和0010時(shí)反轉(zhuǎn)，為0000和0011時(shí)暫停，因而想到了使用譯碼器 來(lái)控制指示燈。13武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)由于秒十位的最高位始終為零，有效

28、輸出為第三位，因此可以使用3線-8線譯碼器，常用的3線-8線譯碼器為74LS138譯碼器，指示燈可分別使用紅、綠、黃色 發(fā)光二極管代表正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和暫停。2.4.2 狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)洗衣機(jī)洗滌共有三個(gè)狀態(tài)，分別為暫停，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，用三個(gè)不同的顏色的LED燈來(lái)表示。在三個(gè)狀態(tài)中，4060秒為正轉(zhuǎn)、3040秒鐘為暫停、10 30 秒為反轉(zhuǎn)、0-10秒為暫停。分別有紅綠黃來(lái)表示正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和暫停三個(gè)狀態(tài)。三個(gè)狀態(tài)區(qū)分的標(biāo)志位為秒信號(hào)的十分位，當(dāng) 74LS 192輸出為0000-0001為暫 停；輸出為00010011為反轉(zhuǎn)；輸出為 00110100為暫停；輸出為0100-0110 為正轉(zhuǎn)。有效區(qū)分狀態(tài)為

29、三位，然而直接區(qū)分，難度很大，門(mén)電路會(huì)使用大很多。根據(jù)這些，因而采用3-8譯碼器芯片74LS138,經(jīng)過(guò)譯碼后有八位，容易進(jìn)行區(qū)分。其區(qū)分框圖如圖2-11所示：圖2-11狀態(tài)電路譯碼顯示框圖74LS138引腳圖和真值表如圖2-12及圖及表2-3所示：14武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖2-12 74LS138譯碼器引腳圖表2-3 74LS138譯碼器真值表Dual-In-Line PackageDATA OUTPUTSSELECT畫(huà) 曲 G1ENABlfY7 GND OUTPUT武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)在此處74LS138作為譯碼器，G1接高電平，G2接低電平。A、B、C譯碼輸入端

30、分別接到74LS192的輸出的低三位。Y0Y7作為輸出，低電平有效，則通過(guò)與 非門(mén)電路，將Y4、Y5與非后作為紅燈輸入，表示為正轉(zhuǎn)狀態(tài)；將 Y3、Y0與非 后作為黃燈輸入，表示暫停狀態(tài)；將 Y1 Y2與非后作為綠燈輸入，表示反轉(zhuǎn)。其 與非門(mén)主要選擇74LS00芯片實(shí)現(xiàn)，74LS00芯片弓|腳圖、功能表和狀態(tài)顯示電路 圖如圖2-13、表2-4及圖2-14所示圖 2-13 74LS00表2-4 74LS00功能表Y-ABInputsOutputAB¥L L H HL HL HH HHL16武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖2-14狀態(tài)顯示電路2.5 洗衣機(jī)電機(jī)控制電路2.5.1 洗衣機(jī)控

31、制電路元器件的選擇電路的控制部分主要完成電路時(shí)間的預(yù)置、電路的啟動(dòng)與暫停、定時(shí)時(shí)間到后報(bào) 警停止洗衣機(jī)運(yùn)行。因而選擇三個(gè)控制開(kāi)關(guān)，分別控制總電路的工作狀態(tài)、分個(gè) 位置數(shù)和分十位置數(shù)。由于仿真過(guò)程不易實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間到后發(fā)出音響信號(hào)，因而 改用藍(lán)色發(fā)光二極管指示。對(duì)于定時(shí)時(shí)間結(jié)束后使電路停止工作，可以采用四輸 入或非門(mén)接四個(gè)計(jì)數(shù)器的16個(gè)輸出，然后將得到的四個(gè)輸出接一個(gè)四輸入與 門(mén)。因此或非門(mén)選擇CD4002芯片，與門(mén)選擇74LS21芯片。2.5.2 洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制電路要完成功能有時(shí)間預(yù)置、電路的啟動(dòng)、定時(shí)時(shí)間到后報(bào)警并停止 洗衣機(jī)運(yùn)行。時(shí)間預(yù)置使用三個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)時(shí)間的分

32、個(gè)位、分十位的置數(shù)功能。 前兩個(gè)開(kāi)關(guān)采用單刀雙擲開(kāi)關(guān)，一端接地，一端接高電平。開(kāi)關(guān)輸出接在二輸入 與非門(mén)的一個(gè)輸入端，與非門(mén)的另一個(gè)輸入端接秒脈沖輸入。當(dāng)開(kāi)關(guān)擲到高電平 時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管隨著脈沖的輸入開(kāi)始置數(shù)，置到需要的示數(shù)后可相應(yīng)的將開(kāi)關(guān) 擲到接地端停止置數(shù)，控制置數(shù) 174wc ir74LSD0D武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 單元電路如圖2-15所示：&-S w ' co 1sLz-> ccwn郵口 ，-，I ” 74LS192D74LS04DA Y A Y A Y 112 2 3 3.> u> 上a ou> D0HN 5 b fc74LS192

33、DX A Y A Y A ¥ && 4474LS00D圖2-15控制置數(shù)單元電路電路的啟動(dòng)與暫停采用一個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)一端接高電位并且和與非門(mén)的一 個(gè)輸入端相連，開(kāi)關(guān)另一端接地，與非門(mén)另一端接高電平。當(dāng)需要開(kāi)啟電路時(shí)， 將開(kāi)關(guān)閉合，即接地，此時(shí)與非門(mén)輸入為 0,則輸出為1,將此與非門(mén)的輸出接 另一個(gè)與非門(mén)的一個(gè)輸入端，與非門(mén)另一個(gè)輸入端接秒脈沖，從而第二個(gè)與非門(mén) 就會(huì)正常輸出脈沖信號(hào)，這個(gè)脈沖信號(hào)接到秒個(gè)位計(jì)數(shù)器DOWN端，從而使電路開(kāi)始計(jì)時(shí)工作。需要暫停時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，其工作原理與啟動(dòng)時(shí)相同控制電路啟動(dòng) 單元電路如圖2-16所示：18武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

34、 圖2-16控制電路啟動(dòng)單元電路計(jì)時(shí)時(shí)間到后報(bào)警和停止電路工作采用一系列門(mén)電路實(shí)現(xiàn)。主要使用的芯片是四 輸入或非門(mén)的CD4002和四輸入與門(mén)74LS21。CD4002的弓|腳圖如圖2-17所示:圖2-17 CD4002弓|腳圖74LS21的弓|腳圖如圖2-18所示：vccri回回國(guó)皿ryi iyiILJ Ld LdJ UJ Ld Ld圖2-18 74LS21的引腳圖根據(jù)電路的工作原理知，當(dāng)計(jì)數(shù)完成后電路的四個(gè)數(shù)碼管均顯示0,即計(jì)數(shù)器的各輸出端均為零，可以利用四個(gè)四輸入或非門(mén)輸入分別接四個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出，四 個(gè)或非門(mén)的輸出接在一個(gè)四輸入與門(mén)，與門(mén)輸出接發(fā)光二極管共陽(yáng)極（陰極接地）和555定時(shí)器RS

35、T端。19U10七AJfAY 乳Y 65544 - * .1AYAYAY1174LS04D74LS00D74LS00D武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)當(dāng)計(jì)時(shí)完成時(shí)，四個(gè)或非門(mén)均輸出1,則與門(mén)輸出1,使發(fā)光二極管亮的同時(shí)使555定時(shí)器復(fù)位，則秒信號(hào)發(fā)生器就會(huì)停止產(chǎn)生脈沖信號(hào)，從而使電路停止工作，控制停單元電路如圖2-19所示：圖2-19控制停單元電路20武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)3模塊總體電路實(shí)現(xiàn)及工作原理3.1 整體電路的實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)以上分析，采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)的發(fā)生，為其它 的芯片提供工作脈沖信號(hào)；計(jì)時(shí)電路采用四片74LS192實(shí)現(xiàn)，兩片組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒信

36、號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿六十秒后向前借位。另外兩片構(gòu)成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來(lái)計(jì)數(shù)秒的借位信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)功能。數(shù)碼管、報(bào)警電路和 LED燈 分別與邏輯電路進(jìn)行組合，接到 74LS192的輸出，以完成時(shí)間顯示、報(bào)警和狀態(tài) 顯示，洗衣機(jī)控制則使用74LS138作為譯碼輸出進(jìn)行不同的組合，完成控制，整 體電路圖如圖3-1所示：圖3-1總體電路圖3.2 總體電路工作原理開(kāi)始工作前先通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)J2和J3并借助脈沖對(duì)計(jì)時(shí)器分十位和分個(gè)位進(jìn)行預(yù) 置數(shù)，即進(jìn)行定時(shí)，定時(shí)完成后將 J2、J3打開(kāi)。然后，將開(kāi)關(guān)J1閉合啟動(dòng)電 路，開(kāi)始倒計(jì)時(shí)秒計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。將計(jì)時(shí)的分鐘十位通過(guò)3-8譯碼器74LS138輸出，以指示燈

37、表示信號(hào)，使洗衣機(jī) 工作時(shí)滿足60至I 40秒時(shí)正轉(zhuǎn)，紅色燈亮；39至I 30秒時(shí)暫停，黃燈亮；29到10 秒時(shí)反轉(zhuǎn)，綠燈亮；21武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)9到0秒時(shí)暫停，黃燈亮。在這里的設(shè)計(jì)舉例說(shuō)明，例如29到10秒時(shí)綠燈亮，此時(shí)分鐘為1或2,所以此時(shí)的譯碼輸出為 Y1或Y2,致使藍(lán)燈亮。電路計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)束時(shí)電路停止工作，同時(shí)藍(lán)燈亮。22武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)4仿真結(jié)果及分析4.1 仿真結(jié)果4.1.1 時(shí)間預(yù)置開(kāi)始仿真后閉合開(kāi)關(guān)J2、J3進(jìn)行時(shí)間預(yù)置，預(yù)置到預(yù)期示數(shù)后斷開(kāi)相應(yīng)開(kāi)關(guān)，例 如要設(shè)定時(shí)間為21分鐘，則斷開(kāi)J2、J3后分電路數(shù)碼管顯示21,秒電路顯示 60,仿真結(jié)果如圖

38、4-1所示：圖4-1時(shí)間預(yù)置仿真結(jié)果4.1.2 正轉(zhuǎn)提示功能時(shí)間預(yù)置數(shù)完成后閉合J1,秒電路開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，秒電路顯示示數(shù)在40s59s時(shí)表示正轉(zhuǎn)，此時(shí)紅燈亮，仿真結(jié)果如圖 4-2所示：23武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖4-2正轉(zhuǎn)提示仿真結(jié)果4.1.3 暫停提示功能當(dāng)秒電路時(shí)間顯示為30s39s或者0s9s時(shí)暫停，此時(shí)黃燈亮，仿真結(jié)果如圖4-3所示：24PI二 7 -二 rw 工n wi-ln:h|武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖4-3暫停提示結(jié)果仿真4.1.4 反轉(zhuǎn)提示功能仿真結(jié)果如圖4-4所示:當(dāng)秒電路示數(shù)為10s29s時(shí)反轉(zhuǎn)，此時(shí)綠燈亮,25W - 3 三：*I SOOD74L SDg

39、武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖4-4反轉(zhuǎn)提示仿真結(jié)果4.1.5 計(jì)時(shí)結(jié)束報(bào)警功能當(dāng)計(jì)時(shí)結(jié)束，即所有示數(shù)均為0時(shí)藍(lán)燈亮，仿真結(jié)果如圖4-5所示:圖4-5計(jì)時(shí)結(jié)束報(bào)警提示仿真結(jié)果4.2 仿真結(jié)果分析設(shè)計(jì)的每一個(gè)模塊的功能都能實(shí)現(xiàn)，但是由于multisim的蜂鳴和電機(jī)模難得實(shí)現(xiàn)，因而存在缺陷。26T4.LS1B2DML歲汨口數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)武漢理工大學(xué) 5實(shí)物展示 實(shí)物展示如圖5-1所示:圖5-1實(shí)物圖27武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)6安裝調(diào)試遇到的問(wèn)題與總結(jié)體會(huì)6.1 安裝調(diào)試中遇見(jiàn)的問(wèn)題及解決方法Multisim軟件有一個(gè)缺點(diǎn)就是兩個(gè)原件放得比較近時(shí)管腳直接連在了一起，結(jié)果 又得連上

40、了，而有的是沒(méi)有連上的，這是很頭疼的事情，經(jīng)常幾個(gè)一模一樣的元 器件，一模一樣的操作放置，最后就是會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，而且很難查出來(lái)。要把原件 拉開(kāi)才能發(fā)現(xiàn)。不過(guò)整體上 Multisim軟件用起來(lái)比其它軟件簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示電路中，用 74LS48作為譯碼顯示的時(shí)候，很容易出問(wèn)題，但 是用protues就沒(méi)有問(wèn)題，之前顯示譯碼一直用的是模擬器件，之后發(fā)現(xiàn)Multisimv11.0能夠完成數(shù)碼管的譯碼顯示，就用了 Multisim 11.0。不過(guò)顯示的還是沒(méi)有模 擬的穩(wěn)定?？赡苁请娔X的問(wèn)題，Multisim11.0很占電腦的資源。Multisim還有一個(gè)問(wèn)題就是時(shí)間比較慢，開(kāi)始的時(shí)候設(shè)計(jì)555定時(shí)器

41、用了很多的時(shí)間，都沒(méi)有出來(lái)，因?yàn)闆](méi)有等到一秒鐘，沒(méi)有出現(xiàn)跳變。以為設(shè)計(jì)出錯(cuò)了，最 后用Proteus仿真后發(fā)現(xiàn)沒(méi)問(wèn)題，就直接用信號(hào)源代替了555定時(shí)器，之后再計(jì)時(shí)電路中有發(fā)現(xiàn)了信號(hào)源要調(diào)到1KHZ才能正常的計(jì)時(shí)，就發(fā)行了原來(lái)是軟件本身的設(shè)計(jì)的不同。進(jìn)而設(shè)計(jì)出了 555定時(shí)器的秒信號(hào)發(fā)生器，不過(guò)用秒信號(hào)登的 實(shí)在是它慢了，就一直在用信號(hào)源調(diào)到 1KHZ來(lái)進(jìn)行仿真，效果很好。實(shí)物制作是很頭疼的一件事情，因?yàn)橛布娐肥謴?fù)雜，為了節(jié)約時(shí)間就使用了 面包板和導(dǎo)線進(jìn)行連接。由于導(dǎo)線數(shù)量較多且各芯片引腳圖不一，在連線過(guò)程中 出現(xiàn)了一些混亂，后來(lái)花了很大的功夫才把線路檢查完?？赡苁怯捎谀掣鶎?dǎo)線內(nèi) 部斷了或者哪里接觸不良，調(diào)試了很久板子都沒(méi)有正常工作，這是這次課程設(shè)計(jì) 最大的遺憾。6.2 總結(jié)與體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)我的課題是簡(jiǎn)易洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)與制作，本次任務(wù)的主要難度是對(duì)電路 的設(shè)計(jì)和芯片的選取。通過(guò)本次實(shí)踐，我在已有的數(shù)電知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步