洗衣机控制电路

1、电子课程设计 洗衣机控制电路学院：电子信息工程学院专业、班级： 姓名： 学号：指导教师：李小松2014年12月目 录一、设计任务与要求-1 二、总体框图-1 1、系统设计框图-1 2、设计总体电路-2 3、基本原理-2三、选择器件-21、所选器件-22、器件介绍-3（1）74LS192-3（2）74LS194-4（3）异或门-5（4）同或门-5四、功能模块-61、一百进制分计数器和六十秒计数器的设计-62、循环控制电路-83、控制开关-114、预置时间到洗衣机停止电路-12五、总体设计电路图-13六、总结-16洗衣机控制电路一、设计任务与要求1. 洗衣机的正反转电机应做运转，洗衣机正反转可用指

2、示灯代替，当秒十位计数器实现从0当6循环时，电机实现正转20秒，停10秒，反转20秒，停10秒。秒十位显示0、3、6时洗衣机停，显示5、4时电机机正转，显示2、1时电机转。2. 用两位数码管显示洗涤的预置时间，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到分预置数时间到而停机。3. 当定时时间到达终点时，使电动机停转，同时指示灯亮。4. 洗涤过程在送入预置时间即开始运行。 二、总体框图1、系统设计框图设计总体框图如图2-1所示。调分控制 60进制秒减计数器 100进制分减计数器 洗涤时间显示循环控制电机运行显示 电机停控制总控制 电机停停止显示 图2-1 总体框图2.设计总体电路实现电机的正传、反转、

3、暂停，分别用三个LED灯的状态来表示，显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，周期是60秒，所以需要分钟计数器和秒计数器。当分预置数时间到，电机停显示灯亮。3.基本原理首先，从秒脉冲出来的信号，进入秒计数器进行秒计数，洗衣机运行前的置数工作需要秒计数器保持在预置数状态，这时我们通过开关置入洗涤时间，洗衣机就开始工作。运行过程中，当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数，直到分计数端显示为00，电机停止工作，同时显示灯亮，且洗衣机洗涤时间为99分钟时洗衣机停止运行。3 选择器件 型号用途数量型号用途数量74LS192计数器474LS194双向移位寄存器1AND22输入与门

4、3NOT反向器5OR22输入或门1XOR22输入异或门1XNOR22输入同或门1AND33输入与门1NAND33输入与非门1NAND22输入与非门2OR88输入或门11、器件选择本次试验所用器件如表3-1所示。表3-1 器件选择表2、器件功能介绍（1） 74LS192 图3-2 74LS192的管脚图74LS192的功能如表 3-2逻辑功能表所示。表3-2 74LS192逻辑功能表输 入输 出CRLDUPDOWNDCBAQDQCQBQA1*000000*abcDabcd011*加计数功能011*减计数功能74LS192为可置数的同步十进制双时钟加减计数器，如图3-2所示它具有上升沿有效的加计数

5、时钟端UP和减计数时钟端DOWN；该计数器具有异步清零端，当清零信号CLR为高电平时，实现清零功能；该计数器还有异步计数功能，当置数信号LOAD为低电平时，实现预置数；当计数器加计数，且计数值为9时，进位端CO输出宽度等于加计数脉冲UP的低电平脉冲；当计数器减计数，且计数值为0时，借位端BO输出宽度等于减计数脉冲DOWN的低电平脉冲。执行加数功能时，减计数端DOWN接高低电平，计数脉冲由UP端输入；执行减数功能时，加数端UP接高电平，计数脉冲由减数端DOWN。（2）74LS194图3-3 74LS194的管脚图如图3-3所示A,B,C,D为并行输入端，QA,QB,QC,QD位并行输出端，Sr,

6、Sl分别为右移和左移串行输入端，因为该组合电路主要有四种工作模式，并行输出，右移输出，左移输出和保持，所以管脚S1,S0用来控制工作模式，CLR为异步清零端，CLK为时钟脉冲输入端，当CLR接高电平（低电平有效）,S1,S2接高电平时，它将输进的数平行再输出去。其逻辑功能如表3-3所示。表3-3 74LS194功能功能输 入输 出CLRS1S0SLSRABCDQ0Q1Q2Q3111*abcdabcd右移101*DrabcdDrabc左移110Dl*abcdbcdDl保持100*Q0Q1Q2Q3（3）异或门 异或门的符号如图3-6所示。图3-4 异或门的符号 其真值表,如表3-4所示。 表3-4

7、 异或门真值表 输入输出ABY000011101110（4）同或门同或门的符号如图3-5所示。图3-5 同或门的符号 其真值表,如表3-5所示。 表3-5 同或门真值表 输入输出ABY001010100111四 功能模块1.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计（1）分、秒计数器的设计一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲和进制不同而已，实验中用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，运行中需要加计数和减计数两种功能，洗衣机的置数过程用加计数，洗衣机开始运转用减计数来倒计时。秒个位减计数功能的实现：UP端接到高电平,DOWN端接到秒脉冲上，秒计数十分位上的输入

8、端B、C端接到高电平上，输入端置入0110，也就是6，秒十位的LOAD端和借位端BO连在一起，再把秒位的BO端和分个位的DOWN连在一起。当秒脉冲从秒位的DOWN端输入时，秒计数各位开始从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倒计时直到0。当秒的高低位全为零的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，使DOWN接上低电平，置数端有效，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，道理是一样的，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同时接到秒十位的置数端，产生置数信号。

9、其中，计数器工作中的清零端CLR端要处于低电平，置数端不置数时要处在高电平。把四个192的QA，QB，QC，QD接到显示电路显示时间。（2）分调时电路的设计 调时电路是根据加减计数器74LS192的工作原理设计的，调时电路的利用192的加计数来实现的，当UP端工作时DOWN要接高电平，分十位的DOWN端接分个位的BO端，分个位接秒十位的BO端，当192不产生借位信号时BO端呈高电平，所以当电源打开时计数器还没有进行倒计时计数时BO端都为高电平，则通过开关的拨动相当于脉冲信号，使加计数工作进行置数功能，同时192的清零和置数端无效。（3）具有分调时功能的分、秒计数器电路图图4-1 分、秒计数器电

10、路图 图4-2对分进行置数功能电路2.循环控制电路（1）循环控制电路原理 因为正转，停，反转，停刚好一个周期是60s，且每种状态的运行时间恰好都是十秒的整数倍所以我们就考虑用秒十位上数的变化来控制洗衣机运行状态的显示。，在一个周期内59s40s之间洗衣机处于正转状态，39s30s之间洗衣机处于停止状态，29s10s之间洗衣机处于反转状态，9s0s之间又是停止时间，所以我们让正转状态显示灯X1=QCQBQA+QCQBQA经化简得X1=QCQB，即就是我们把QB端求反后再用一个两输入与门将其与QC连接送到正转显示灯上，当秒十位的输出为0101（5）或者是0100（4）时X1=1该灯亮，显示洗衣机处

11、于正转状态 ，同理我们让停状态显示灯X2=QC(QBQA)，即用一个两输入的同或门将QA和QB连接，再有一个两输入的与门将其输出与求反后的QC连接送到停滞状态显示灯上，当十位的输出为0011（3）或者0000（0）时X2=1，此时显示洗衣机处于停滞状态，同样我们也可以控制反转状态，这样，一个周期也就是六十秒完成后秒十位再向高位借数继续循环以上过程。如图4-3到图4-5仿真实现正转，停止和反转。(2)仿真原理图图 4-3 正转灯显示图图4-4停止灯显示图图4-5反转灯显示图3.控制开关(1)控制开关原理 根据实际设计洗衣机暂停和连续工作的开关，它由俩个2输入的与非门和一个3输入的与非门，还有一个

12、单刀双掷开关构成，其中当开关拨到下面时洗衣机暂停工作，当开关拨到上面时洗衣机正常工作。俩个2输入与非门构成SR锁存器，左边的与非门接入低电平即左边的相当于R端右边的相当于S端右边对应的输出为Q端，当开关拨到下面时相当于R=0,S=1,输出置零，封锁3输入的与非门，则脉冲信号被封锁。计数器停止减计数。同理当开关拨到上面时相当于R=1,S=0,输出置1，此时如果3输入与非门的另一输入为高电平则，计数器正常工作，即洗衣机正常工作。当洗衣机停止运行时显示灯亮。（2）电路图图4-6 控制开关电路图图4-7 洗衣机停止运行时显示图4.预置时间到洗衣机停止电路（1）原理由实际设计知，当洗衣机在预置数时间到时

13、洗衣机停止运转。也就是在分十位和分个位都到零时，洗衣机的停止灯显示。所以在分十位的四个输出和分个位的四个输出接到8输入或门上，再将或门的输出接到74LS194的清零端。当分十位和分个位都为零时，74LS194的清零端有效，输出为零，此时停止灯亮。（2）电路图图4-8预置时间到洗衣机停止控制电路图5 总体设计电路图1、总体设计电路对于置数，在分钟计数器的UP端到高电平之间各用一个单刀双掷开关接上，置数时，由于置数是在洗衣机运行前，所以DOWN端接的为高电平，按动开关实现加置数。置数结束后，开关自动接高电平，即为实现减计数做准备。设计有俩个调试开关，所以对分的十位和个位都可以实现置数调节。开关s1

14、按一下分十位会从0开始加1，同理s2按一下分个位也会从0开始加1。直到加到9时返回从0开始。置数的同时洗衣机转动。由秒十位产生的信号可以控制洗衣机的正转，反转，停止。同时又有一个单刀双掷开关s3来实现洗衣机的暂停和连续。即使没有达到预置时间，只要s3关闭洗衣机就会停止工作。为了更人性化的实现洗衣机的功能，在电源打开时显示器上的示数为00.即人们进行预置数时是从0开始向上加。图5-1到图5-3为设计的总体电路图及仿真图。图5-1预置两分钟洗衣机工作图图5-2没有到达预置时间通过s3暂停图图5-3到达预置时间洗衣机停止图2、 硬件实验由于实验设备的限制，对整体电路图进行了局部的硬件实验。此次硬件实

15、验只实现正转20秒，停止10秒，反转20秒，停止10秒。此次实验用到了2个74LS192、1个74LS138、1个74LS32和1个74LS04。硬件连接参考电路图如图5-4所示。图5-4 硬件参考电路图两个74LS192构成六十进制计数器，已知洗衣机正转20秒，停止10秒，反转20秒，所以当数码管的秒十位显示4、5时正转灯亮，显示0、3、6时停止灯亮，显示1、2时反转灯亮。通过74LS138的3线-8线译码器对秒十位进行译码。由于输出端输出的为低电平，所以通过非门对输出端取非。再将Y4，Y5连到或门上，只要其中一个为1灯就亮。同理将Y1,Y2连到或门上，Y0,Y3连到另一个或门上。这次硬件实

16、验一共用了5个芯片。在实验开始，对各个芯片的功能进行了测试。没有问题后进行了总的电路图连接。此次实验用到了很多的线，一不小心就会出现错误。在连完后，进行实践操作时发现反转一直亮着经过多次检查后发现是74LS32的4组两输入的或门有一组是坏的。换成另一组之后就能正常工作。虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查和修改终于找出了原因所在，最终成功的完成了。此次实验成功的实现了所要求的功能。六、心得体会这次为期两周的课程设计安排让我的确是有着很大的收获，通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍

17、的检查和修改终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。一开始觉得时间比较宽裕，而课程设计并不是一个复杂的事情，先把思路整理好，需要哪些模块的运行，以及改用哪些学到的芯片实现电路功能，但是实际操作起来却有很多问题，比如说，单个的模块成功的完成了功能，但是当与其他模块连接在一起的时候就会出现各种问题，比如说不正常运作，或者数据混乱等，这时是设计中最麻烦的一个环节，我们需要自习的检查每一个部分，每一根线，有时候是连错了线，有的是思路不够缜密，不能实现功能，也有时候是设计器本身的一些问题，可能是因为延时或者反应时间的

18、问题，以前连一条线都要看书上是怎么连的，我都不敢相信自己可以不看书连起那么复杂的电路图。开始都佩服自己了，在软件仿真时，我发现大家都可以把自己的电路不看书的连下来，我感觉我们都用心了。在设计中遇到了很多问题，开始不知道怎么办，比如说，开始设计的洗衣机他会不停的运转也就是没有时间到的概念，所以我要设计有时间到的洗衣机，就查了很多资料，在总结和认真的思考下我想出了这样的设计。虽然不是最好的但是它很灵活，我觉得很好。总之，课设的整个过程中，我重新认真深入思考了应用到的器件，更加熟习它们的功能用途，也锻炼了自己的思考全面逻辑性，更重要的是我学习到了自己解决问题的能力，还有一种解决问题的主动性。这样真的很好。课程设计给我的收获真的很大。我认为，在这学期的课程设计中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课上，我们学会了