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毕业设计论文
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数字显示功能的洗衣机控制系统设计,毕业设计论文
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1 课程设计说明书 课程名称： 电子技术课程设计 专业： 应用电子技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 完成日期： 年 月 日 nts 2 任 务 书 题目： 具有数字显示功能的洗衣机控制系统 设计内容： 1.基本电路：实现任意设定工作时间，并动态显示模拟 洗衣机系统。 2.输入电路：能够实现两位数字的定时，以分钟为单位 并能正确显示。 3.计数电路：能够实现时间的倒计时，以秒为单位。 4.正反转控制电路：实现模拟电机的正、反、停控制，用移位寄存器实现。 5.声光报警电路：能够实现显示和声音的提示 . 设计环境： 示波器、低频信号发生器、数字万用表、模拟数字实验箱 设计要求： 1.总体方案的设计与选择。 2.单元电路的设计与选择。 3.器件的选择与参数计算。 4.电路的安装与调试。 5.电子电路的故障分析与处理。 nts 3 nts 4 前 言 电子技术课程设计是学生学习电子技术十分重要的环节之一，是对学生学习电子技术知识的综合性实践训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的。电子技术课程设计对于巩固所学的电子技术理论知识，培养学生解决实际问题的能力，加强基本技能的训练都具有十分明显的积极作用，受到广大师生的一致好评和欢迎。 实验课着眼于通过实验验证课程的基本理论，并培养学生的初步实验技能。课程设计则是针对某一门 课程的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程中所学的理论与实践紧密结合，独立解决实际问题。 通过电子技术课程设计可以培养学生进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；学会电子线路的安装与调试技能；熟悉电子仪器的正确使用方法；撰写课程设计的总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，随着人们的生活水平的不断提高人们对洗衣机的要求也越来越高。为了适应人们的生活需要，为了使我们走出学校在社会上有一席之地，我们进行了洗衣机控制器的课程 设计。 本课题由 刁云强 、 陈皓 、 王天石 、 胡晓轩和我 5 人共同完成，由于我们水平有限在设计过程中难免出现错误，希望各位老师给予批评指正。 在我们设计过程中 马东 、 马永轩 老师给了我们不少的宝贵意见和建议，谨此表示衷心的感谢。 nts 5 目 录 第一章 系统的概述 . 3 1、设计内容及要求 3 2、设计思路 4 3、工作 过程及工作原理 4 第二章 单元电路设计与分析 5 1、控制部分 5 2、定时部分 5 3、元件介绍 6 第三章 电路的安装与调试 10 元件名系表 11 结束语 13 参考文献 14 nts 6 第一章：系统概述 第一节 设计内容与设计要求 一 、 课程设计内容： 1.基本电路：实现任意设定工作时间，并动态显示模拟洗衣机系统。 2.输入电路：能够实现两位数字的定时，以分钟为单位并能正确显示。 3.计数电路：能够实现时间的倒计时，以秒为单位。 4.正反转控制电路：实现模拟电机的正、反、停控制，用移位寄存器实现。 5.声光报警电路：能够实现显示和声音的提示 . 二 、 课程设计应达到 如下基本要求： (1) 综合运用课程中所学到的理论知识去独立完成一个设计课题； (2) 通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力； (3) 进一步熟悉常用器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则； (4) 学会电路的安装与调试技能； (5) 进一步熟悉仪器设备的正确使用方法； (6) 学会撰写课程设计总结报告（论文）； (7) 培养严肃认真的工作作风和严肃的科学态度。 此外，为了提高 我们 在某些方面的能力和水平，我们 还应该做到 以下几条： (1) 设计题目下发后，要求学生在正 式开始课程设计之前，要一个方案。这样做的目的是督促学生查阅更多的资料，培养学生自觉学习的意识和能力。 (2) 鉴于现在计算机仿真和辅助设计方法及软件的发展与广泛应用，在课程设计的第一阶段，尽可能安排仿真设计，让学生初步掌握工具软件的使用方法和技能。 (3)在设计论文的撰写要求上统一格式。高标准、严要求，使学生直接获得撰写科技论文的经验和训练，为学生毕业设计及将来从事科研课题的论文写作奠定基础。 nts 7 2、设计思路： 随着电子科学技术的飞速发展，电子技术几乎渗透到各个领域。它为人们生活，工作，学习，科研等活动 带来了很大的方便。目前，我们已经体会到信息时代所具有的魅力。在信息时代里，数字电子技术将有着举足轻重的地位。作为一个电子专业的初学者，我通过对现有的洗衣机控制电路的调查研究发现，在目前的中低档洗衣机控制电路一般都还采用机械式定时器。机械定时器虽然具有人们早习惯的操作方法，但是它同时具有控制精度低，洗衣时间不直观，机械部件容易出故障等缺陷。另外，在比较高档的洗衣机中，一般都采用模糊技术或者单片机技术设计的洗衣机控制器，它们使用起来当然很方便，但是由于造价高所以这些控制器一般很难应用于中低档洗衣机中。为此，我利 用现有的比较常用的 TTL数字集成电路设计了一个洗衣机数控电路来实现中低档洗衣机的数字控制。希望它能为人们的生活带来一定的方便。 3、工作过程及工作原理 本洗衣机数控电路主要采用低功耗的数字集成电路。它具有数字定时，动态显示洗衣时间，控制电机正反转完成洗 衣，洗衣完成时自动报警 等功能。利用数字技术使洗衣机的洗衣过程能够更加直观，简单，方便。 工作图为： 定时到 定时未到 图 1 洗衣机洗衣时电机的运转过程 定时启动 反转20S 正转20 S 暂停10 S 暂停10S 停止工作 nts 8 第二章 单元电路设计与分析 1、控制部分 主要流 程： 555161161138194 发光二极管 由 555定时器产生整个电路所需的秒脉冲通过公式 T=0.7（ R1+R2） C选取电路所需的电阻和电容。由 555输出两路秒脉冲一路接到第一级 74LS161（四位二进制同步计数器）的脉冲输入端，为其提供所需的秒脉冲。另一路秒脉冲接到74LS194（双向移位寄存器）的脉冲输入端，为其提供所须的秒脉冲。 由两片 74LS161（四位二进制计数器）芯片组合在一起可实现十进制的计数功能。第一片 74161 的 CR！（清零端）接高电平保证清零端无效，时钟端（ CP）由 555 定时器提供秒脉冲，输入端（ D0D3）接低电平。控制输入端（ EP）接高电平，输入端（ ET）接右两片 74LS190输出的控制脉冲，当起为低电平 0时，计数器停止工作。输出端 Q0Q3通过一个与非门输出脉冲。一路接本片 74LS161的预置端（ LD！）。当 Q0Q3 都输出高电平 “1” 时预置端（ LD！）有效，使输出端（ Q0Q3）与输入端（ D0D3）相一致。另一路脉冲输入到第二片 74LS161 的时钟端。此后每隔 10 秒使第二片 74LS161 计一次数，次时已实现了十进制的计数，此时已实现了十进制的计数的计数功能， 第二片 74LS161的输入端接低电平，输出端（ Q0Q2）接 74LS138 的地址输入端（ A0A2）。 预置端接 74LS138 的输出端Y6！，即每隔 60秒使其预置一次， 74LS138的地址输入端（ A0A2）接第二片 74LS161的输出端（ Q0Q2），输入使能端 G2A。 G2B接低电平有效， G1端接由两片 74LS190的借位输出端通过一个与非门输出的控制脉冲。当在 G1（ Y0！ Y1！）通过一个与非门接 74LS194（双向移位位寄存器）的工作方式控制端 Mo 。 Y3！和 Y4！通过一个与非门接 74LS194 的工作方 式控制端 M1， 通过 74LS194可实现正转 20秒停 10秒反转 20秒听 10秒 依次循环的显示功能，从 74LS194的工作方式控制端M0 M1接继电器，使起控制洗衣机的电机实现正反转。 2、定时部分 主要流程：拨码开关 19047LED 数码管 nts 9 74LS190的并行数据输入端（ D0D3）接数码开关，由数码开关控制其定时，第 1片 74LS190的时钟端由 74LS138的输出端 Y6！提供脉冲。即每隔 60秒为其提供一个脉冲。为其提供一个脉冲。实现分钟的个位计数。第一片 74LS190 的借位输出接第 2片 74LS190的时钟脉端，使第二片 74LS190通过 74LS47（驱动器）在 LED数码管上显示其所计时间，当两片 74LS190 计数都减到 0时，其进位输出端通过 1 个与非门输出一个低电平，一路接 74LS161 和 74LS138 的控制端，使74LS161和 74LS138 停止工作。另一路接报警电路，使蜂鸣器发出响声，提醒人们洗衣完毕，定时结束。 3、元件介绍 74LS161计数器 所示为集成四位二进制同步加法器的逻辑功能示意 图： 74LS161 是 四位 二进制同步加 法 计数器。 CR 是异步清零端， LD 是 同步 置数控制端， A， B， C， D 是 并行 数据输入端， QA， QB， QC， QD 是输出端， EP 和 ET是技术使能端， RCO 是进位输出端，他的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。 74LS138 集成译码器 所示为二进制 译码器 CT74LS138的逻辑功能示意图： 由于它有 3个输入端、 8个输出端，因此 可 称此 译码器为 3线 -8线 译码器。 图中A， B， C 为二进制代码输入端； Y0 Y7 为输出端，低电平有效； G1， G2A， G2B为使能端。 当 G1=0， G2A+G2B=1 时， EN=0，译码器不工作，输出 Y0 Y7都为高电平 1。 nts 10 当 G1=1， G2A+G2B=0 时， EN=1，译码器工作，输出低电平 0有效。这时，译码器输出 Y0 Y7由输入二进制代码决定。 二进制译码器的输出能将输入二进制代码的各种状态都译出来 ，因此，二进制译码器又称全译码器，它提供了输入变量的全部最小项的反输出， 利用这一点能够方便地实现 3 变量逻辑函数。 74LS194 四位双向移位寄存器 所示为四位双向移位寄存器的逻辑功能图： 图中 CR非为置零端， A， B， C， D为并行数码输入端， SR为右移串行数码输入端， SL为左移串行数码输入端， S0、 S1为工作方式控制端， QA， QB， QC， QD为并行数码输出端， CLK为移位脉冲输入端。 （ 1） 置 0功能。当 CR非 =0时，双向移位寄存器置 0。 QA， QB， QC， QD都为 0状态。 （ 2） 保持功能。当 CR非 1， CP=0，或 CR非 =1， S1S0=00时，双向移位寄存器保持原状态不变。 （ 3） 并行送数功能。当 CR非 =1， S1S0=11时，在 CLK上升沿作用下，使 A， B， C， Dnts 11 端输入的数码 a,b,c,d然是同步并行送数。 （ 4） 右移串行送数功能。当 CR非 =1， S1S0=01时，在 CLK上升沿作用下，执行右移功能， SR端输入的数码依次送入寄存器。 （ 5） 左移串行送数功能。当 CR非 =1， S1S0=10时，在 CLK上升沿作用下，执行左移功能， SL端输入的数码依次送入寄存器。 74LS47七段数码管驱动器 所示为 74LS47七段数 码管驱动器 74LS190 190为可预置的十进制同步加 /减记数器。 190 的预置是异步的。当置入控制端（ LD！）为低电平时，不管时钟（ CP）的状态如何，输出（ Q0Q3）即可预置成与数据端（ D0D3）相一致的状态。 190 的记数是同步的，它是由 CP 同时加在四个触发器上而实现的。当记数方式控制（ D/U！）为低电平是进行加计数，高电平时进行减计数。 利用 RC端可级联成 N位同步计数器。 190 有超前进位功能，即当计数溢出时，进位输出端（ CO）输出一个高电平脉冲，其宽度为半个时钟周期。 引入端功能符号 D0D3并行数据输入端 CP并行时钟输入端（上升沿有效） RC！并行行波时钟输出端（低电平有效） LD！异步并行置入控制端（低电平有效） nts 12 CT并行计数控制端 D/U加减计数方式控制端 Q0Q3并行数据输出端 COBO进位借位输出端 nts 13 第三章 电路的安装与调试 由于电子电路设计要 考虑很多因素，加之元器件性能的分散，以及许多人为因素的影响，一个组装好的电子电路不可能不经过调试即可满足要求。任何电子电路都必须经过认真细致 的调试，才能获得满意的性能要求。 一、 调试方法 1、 调试方法 电子电路调试方法有两种：分块调试和整体调试。 (1) 分块调试法 分块调试是把总体电路按功能分成几个模块，对每个模块分别进行调试。模块调试的顺序最好按信号的流向，一块一块进行，逐步扩大调试范围，最后完成总调。 实施分块调试有两种方法一种边安装边调试；另一种是总体电路一次组装完毕后再分块调试。 分块调试 的优点：问题出现范围小，可及时发现，易于解决。 (2) 整体调试 此种方法是把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。显然它只适用于定性产品或需要相互配合不能分块调试的产品。 二、调试中常见故障与处理 众所周知，电子电路是由电子元器件与连线按给定的电路图组装起来的。因此，元器件、连线以及组装中存在的任何问题都会导致电路工作不正常。当今电子电路越来越复杂，使用的元器件非常之多。即使是一个比较成熟的电路，长时间运行也很难说不出故障，何况一个新组装的电路，出现故障是难以避免的。问题是应尽量少出故障，不 出大故障，出现故障时能很快排除。 1、电子电路故障 所谓电子 “电路 ”，是指电路对给定的输入不能给出正常的输出 响应，则此电路被认为有故障。如逻辑功能不正长、时序错乱等。 nts 14 发现一个电路有无故障，一般不是很难，难的是确诊故障的原因和部位。排除故障不外乎是更换故障元件和更改连线等。然而，对于某些由于设计带来的故障，仅仅是更换元器件和更换连线是无法排除的，还必须研究和采取特别的措施。 2、简易故障诊断 查找故障模块内部的故障点步骤如下： 1 检查元器件引脚电源电压。确定电源是否已接到片子上及电源电压值是否正常。 2 对照电路图，仔细检查故障模块内电路是否有错。 3 检查可疑的故障处元器件是否已损坏。 4 重新分析电路原理图是否问题。是否应该对电路、元器件参数等作出合理的修改。 3、 常见故障原因 造成故障的原因是多种多样的，但不外乎是电路结构、元器件和连线存在各种各样问题，有些是人为因素造成的，有些则是设计和环境条件造成的。其中一些最常见的故障原因有如下： 1元器件引脚接错。 2集成电路引脚插反，未按引脚标记插片。 3用错集成电路芯片。 4元器件已环或质量低劣。 5电源极性接反或电源线断路。 6连线接错、开路、短路。 7元器件参数不对或不合理。 元件名系表 74LS161 2个 、 74LS190 2个、 74LS47 2个、 74LS138 1个、 nts 15 74LS194 1个、 74LS10 1个（三脚与非） 、 74LS00 1个 555定时器 2个、 共阳极二极管 2个、 发光二极管： 红 1个 绿 4个 黄 1个、 拨码开关 1个、 蜂鸣器 1个、 镊子 1个、 面包 板 5块、 电阻： 300欧 2个、 5.1K欧 1个、 43K欧 1个、 51K欧 1个、 100欧 1个、 电源 ： 0.01UF 1个、 10UF 1个 nts 16 结束语 通过此次课程设计的学习，使我感受最深的是实践与理论的相结合，也是对我们以前学的知识的总结和概括，使得我们在设计的过程中体会到了 数字 电子的重要性，体会到
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