课程设计洗衣机控制.doc

洗衣机控制电路设计 一、设计要求1洗衣时间设定范围：199分钟2显示漂洗时间(显示分钟就好)，时间到后会自动报警3漂洗时（用发光二极管代替电动机）显示正反转 4定时时间内电机工作要求如下：启动 正转20s 暂行10s 反转20s 暂行10s 停止 定时未到2、 总体设计原理由于受现有知识的限制，我们不能使用单片机以及编写程序的方法来实现。只能采用CMOS和TTL集成器件等中小型集成块，如计数器，锁存器，与非门，555定时器等构成洗衣机控制电路。洗衣机的洗衣流程如下：定时（排水加水） 漂洗（脱水排水） （时间到）警报并停机。电路设计框图如下： 六十进制秒减计数器洗涤时间译码显示一百进制分减计数器报警控制多谐振荡器电机运转指示总控制红LED闪正反转控制三、各单元设计与分析1、多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，产生振荡信号，用于计时。在许多场合对多谐振荡器的频率稳定性要求严格，一般采用石英晶体振荡器。但是由于洗衣机对时间的精确度要求不是很高，所以我们采用555定时器接成的1HZ多谐振荡器。电路如图：图中是把555定时器接成施密特触发器，在用施密特触发器接成多谐振荡器的方法接成。其中 R1=10K，R2=50K,C1=10F ,C2=0.01F 把数据带入T=（R1+2R2）C2ln2 ，得 T约为1s。即周期为一秒，输出 1HZ 的信号。3号管脚即为脉冲信号输出管脚。2、时钟电路时钟电路采用计数器对输入的1HZ振荡信号进行计数，从而实现计时。用十进制计数器接成两个60进制计数器，分别用于计秒和计分。十进制计数器有很多中，如74LS90, 74LS190, 74ls160等。这里我们使用的是十进制可逆计数器 74LS192。它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能， 2.1 分、秒计数器的设计 用四个74LS192来实现分计数和秒计数功能，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），十秒位的LD端和借位端BO联在一起，再把秒位的BO 端和十秒位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，当秒计数完成了，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。这些计数器工作时清零端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；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。分和秒的计数图如下3、电机正反转控制电路把秒十位上的数作为正反转控制系统的输入信号，把秒十位上输出的二进制数经74LS138 译码器译码成8个输出，然后再各取两位输出经由2个与非门各自作用于相应的2个正反转指示灯（1号灯亮表示正转，2号亮表反转，全灭表停止）。正反转控制电路部分如下图：138 的输入为101或100即十进制的5或4，此时十秒数码管也是显示5或4，即40秒到59秒之间，正好为20秒）10管脚 和11管脚 来与非后的值为高电平，然后当作发光二极管的输入信号，就点亮了发光二极管，表示的是电机正转状态。同理，当输入为011时，12管脚不接发光二极管，两个等都灭，表示停止；当十秒数码管显示为1或2时（即138输入为010或者001）时，取13和14管脚 输出信号与非后作用于发光二极管，此时发光二极管亮时表示反转状态。正好符合20s正转10s停止20s反转的要求了。 4、分显示电路原理两个代表分的个位和十位的192的输出端接到4511的对应输入端，译码器4511把二进制转换成七段显示码，再接到LED，如上图2.。5、报警并停止工作控制电路原理当所置的洗衣时间完成后，要发出报警并自动清零。从秒位会发出一个借位信号，一直接到十分位上去，十分位会发出一个借位信号，用这个信号来作为报警并清零的信号，平时192的借位端保持的是高电平，当有借位信号时，其变成0，我们直接把分十位借位端接到一个双D锁存器上作为其时钟信号，把双D锁存器的输出接到当报警用的发光二极管上了。设计要求报警后立即停止，那么我们就可以把74LS74D的Q端输出信号接回各个192的MR端,此时4个192的输出端全部被清零。所以led显示00分以及报警灯一直在闪烁。74LS74D的Q端输出同时经过与非门接到192的秒的个位减时钟。此时Q为0，封死了与非门。6、 置数电路 考虑到四脚按键的抖动性，通过两个与非门消除经过上拉电阻后可以抑制因抖动产生错误信号，最后经过与非门的8和9端分别接到表示分钟的192的减时钟信号输入端，其电路图如下：四、仿真结果分析 在用proteus isis仿真的过程中，结果基本符合要求，计数器的工作也很理想，“正转”、“反转”、“暂停”的指示灯动作也正常，定时结束时，自动清零，同时指示灯亮，提醒时间到。所设计的计数器在十秒位的初值是6，时间变化是从60开始变化到59，因此在秒部分已存在一分钟，无法像一般情况从秒部分00开始向分位借位，在实际操作中会带来一定的不便，这也是本次设计中最大的缺陷。总的来说，仿真结果还是比较令人满意的。结果如下图：5、 元件清单元件名电容10uF 0.01uF 各一个 电阻10k,50k各一个300欧 20个74LS003个74LS1924个74LS1381个45112个开关4个LED2个六、总结通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。只有十分熟悉整个电路的工作原理，才能正确的设计出他的原理图，并且在调试过程中以最少的时间找出电路中的错误。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。从而了解了整个设计过程所需做的工作，以及在设计的过程中遇到不知道的问题，怎么收集相关的资料，怎么去处理问题等。通过此次的课程设计，我们真正将理论与实践相结合，从而对理论的理性认识有进一步得到飞跃。 同时我认为我们的工作是一个团队的工作，