1、河南科技學院機電學院電子課程設計報告題目：簡易洗衣機控制設計 專業(yè)班級： 姓名： 時 間： 指導教師： 張 偉 王玉萍 邵 鋒 洪 源 鄭麗媛 完成日期：2016年月 日簡易洗衣機控制器設計任務書1設計目的與要求2設計內(nèi)容（1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；（2）確定元器件及元件參數(shù)；（3）電路仿真；（4）SCH文件生成與打印輸出；（5）PCB文件生成與打印輸出。3編寫設計報告寫出設計的全過程，附上有關(guān)資料和電路圖，有總結(jié)體會。4答辯在規(guī)定時間內(nèi)，完成敘述并回答問題。目錄1 引言2 總體設計方案2.1 設計思路2.2 總體設計框圖3 設計原理分析3.1各單元電路分析多諧振蕩電路計數(shù)器倒計時

2、電路邏輯門電路譯碼顯示電路電機驅(qū)動電路4 總結(jié)與體會參考文獻附錄1附錄2附錄3簡易洗衣機控制器設計任務書摘 要:本文設計了一種簡易洗衣機控制電路，利用數(shù)字電子技術(shù)的知識，通過Multisim仿真軟件簡單地設計仿真洗衣機的工作過程。從設計要求來看，洗衣機進行一個過程的工作恰好是60秒，所以本設計采用555定時器產(chǎn)生1Hz的時鐘脈沖送給計數(shù)器，進行計時。在計數(shù)脈沖的作用下通過邏輯門電路控制洗衣機的洗滌過程。該設計同時具備預置數(shù)功能，用戶可根據(jù)自己的需求自行設置定時時間，并通過譯碼電路顯示定時時間。到達定時時間后，蜂鳴器發(fā)出響聲提醒用戶。關(guān)鍵詞:洗衣機控制器 555定時器 計數(shù)器1 引言設計一個簡易

3、的洗衣機控制器，主要利用了數(shù)模電的基本知識，通過各種芯片，門電路等器件，構(gòu)成一個能夠計時和發(fā)出信號的可控電路，通過脈沖發(fā)生器，分秒計時器，和時間譯碼器的共同作用，完成洗衣機的控制目的，并加入顯示數(shù)碼管，使用戶可以直接觀察到定時時間，還能通過置數(shù)電路對洗衣機的工作時間進行定時。2 總體設計方案2.1 設計思路整個電路分為五個部分：第一部分通過555定時器構(gòu)成多諧振蕩器實現(xiàn)1Hz秒脈沖的產(chǎn)生，第二部分通過置數(shù)電路實現(xiàn)0-99分鐘的定時功能，第三部分用譯碼電路將設置的定時時間通過數(shù)碼管進行顯示，第四部分通過計數(shù)器電路實現(xiàn)0-99分鐘的倒計時功能，第五部分通過邏輯門電路及繼電器電路實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，暫

4、停功能，并能在到達定時時間后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出響聲提示用戶定時時間已到，洗衣機停止工作。2.2 總體設計框圖圖1 總設計框圖3 設計原理分析3.1各單元電路分析3.1.1多諧振蕩電路圖2 多諧振蕩電路多諧振蕩器是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常用作脈沖信號源。本設計是由555定時器芯片構(gòu)成多諧振蕩器電路，其原理是：接通電源后，電容C1被充電，當Vc上升到2Vcc/3時，Vo為低電平，同時使內(nèi)部放電三極管T導通，此時電容C1通過R2和T放電，Vc下降。當Vc下降到Vcc/3時，Vo反轉(zhuǎn)為高電平。電容放電結(jié)束時，T截止，Vcc通過R1、R2繼續(xù)向C1充電，當Vc上升到

5、2Vcc/3時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復始，在電路輸出端就得到了一個周期性的矩形波。設置合適的參數(shù)，多諧振蕩器就會產(chǎn)生1Hz秒時鐘脈沖，將此脈沖送給74LS192計數(shù)器芯片，進行秒計時。3.1.2計數(shù)器倒計時電路圖3計數(shù)器電路本設計是由四片74LS192芯片來構(gòu)成洗衣機工作時間倒計時電路。其基本原理是：74LS192芯片是同步十進制可逆計數(shù)器，具有雙時鐘并具有清零和置數(shù)等功能。原理圖中為置數(shù)端，CLR為清零端，UP為加計數(shù)端，DWN為減計數(shù)端，為借位端，CO為進位端。當CLR以及同時為低電平時，數(shù)據(jù)直接從輸入端A、B、C、D置入計數(shù)器。本設計只使用到減計數(shù)功能，所以將UP端置高電平，計數(shù)

6、脈沖由DWN端輸入。U3為秒位的個位，1Hz秒脈沖由U3的DWN端輸入。U2為秒位的十位，直接置入二進制數(shù)據(jù)0110，也就是十進制的6。U4為定時時間的十位，U21為定時時間的個位。定時時間直接由置數(shù)開關(guān)S1-S4，S6-S9置入計數(shù)器。秒十位的LD 端和借位端連在一起，同時，借位端還與分個位的DWN端連在一起。分個位的借位端與分十位的DWN端連在一起。秒個位的借位端和秒十位的DWN端連在一起。當秒脈沖輸入U3時，U3計數(shù)器由0開始倒計時，借位端產(chǎn)生低電平借位脈沖輸入U2的DWN端，秒十位優(yōu)6變?yōu)?，U3開始從9-0開始倒計時。依次循環(huán)，直到秒十位也為0。此時U2的借位端產(chǎn)生低電平借位脈沖輸入

7、分個位（U21）的DWN端。定時分鐘數(shù)減1。分個位減到0時，產(chǎn)生借位信號送往分十位（U4）的DWN端，分十位減1。依次循環(huán)，直到U21，U4全部減為0，到達定時時間，U21，U4的QA,QB,QC,QD（0000）端經(jīng)或非門電路輸出高電平送往各自的清零端，清零，停止計數(shù)。3.1.3邏輯門電路圖4邏輯門電路邏輯門電路是根據(jù)計數(shù)器輸出端的高低電平信號，列出函數(shù)表達式，并進行卡諾圖化簡，得到最簡函數(shù)表達式，經(jīng)過一系列與門、或門、非門的組合，來實現(xiàn)函數(shù)功能。本設計電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停都是通過U2計數(shù)器（秒十位）輸出端產(chǎn)生的高低電平信號通過門電路來控制電機在40-59秒內(nèi)進行正轉(zhuǎn)洗滌，在10-29秒內(nèi)

8、進行反轉(zhuǎn)洗滌，在0-9秒以及30-39秒內(nèi)暫停洗滌。U10A(與門)的輸出控制電機正轉(zhuǎn)，U11A(與門)的輸出控制電機暫停，U11B(與門)的輸出控制電機反轉(zhuǎn)。當定時時間到達后，U21的輸出端（Q5A-Q5D），U4的輸出端（Q4A-Q4D）同時輸出低電平，經(jīng)過或非門和與非門產(chǎn)生低電平，一路經(jīng)非門產(chǎn)生高電平送往U10D（與門）驅(qū)動蜂鳴器報警，提醒用戶定時時間已到，另外三路將低電平直接送入U9D(與門)、U10B（與門）、U10C（與門），使電機停轉(zhuǎn)。同時，本設計加入置數(shù)停止電路，當進入計數(shù)器置數(shù)功能時，U6E（非門）的輸入端為高電平，經(jīng)非門輸出低電平分別送往U10A(與門)、U11A(與門)、

9、U11B(與門)、U10D(與門)輸出低電平，電機、蜂鳴器停止工作。3.1.4譯碼顯示電路圖5譯碼顯示電路本設計采用兩片74LS47譯碼芯片以及兩個七段數(shù)碼管組成譯碼顯示電路，用以顯示用戶設置的定時時間。從計數(shù)器U4輸出端（Q4A-Q4D）輸出的8421BCD碼送往U5譯碼器的數(shù)據(jù)輸入端,經(jīng)內(nèi)部譯碼后，數(shù)據(jù)由譯碼器輸出端送往數(shù)碼管D1（共陽極）各管腳，進行分十位的顯示。從計數(shù)器U21輸出端（Q5A-Q5D）輸出的8421BCD碼送往U20譯碼器的數(shù)據(jù)輸入端,經(jīng)內(nèi)部譯碼后，數(shù)據(jù)由譯碼器輸出端送往數(shù)碼管D2（共陽極）各管腳，進行分個位的顯示。譯碼器為試燈輸入端，用于檢查數(shù)碼管能否正常顯示。當=0時

10、，無論譯碼器輸入端為何種狀態(tài)，輸出均為低電平，數(shù)碼管七段全亮。為滅燈輸入端，=0時，無論譯碼器輸入端為何種狀態(tài)，輸出均為高電平，數(shù)碼管七段全滅。為滅零輸出端，它與滅燈輸入共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。為滅零輸入端，當=0時，且輸入端全部為0，此時譯碼器輸出高電平，數(shù)碼管七段全滅。由于本設計沒有用到這些功能，因此全部置高電平。由于數(shù)碼管內(nèi)部為LED燈，其工作電壓一般為2-3V，電流一般為10mA，而從譯碼器輸出的電壓為5V左右,因此從譯碼器輸出的高低電平信號需要經(jīng)限流電阻接入數(shù)碼管的輸入管腳。3.1.5電機驅(qū)動電路圖6電機控制電路圖 圖7模擬電機啟動電路本設計是通過繼電

11、器來控制電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與暫停。其基本原理是：在計數(shù)器進行計時的40-59秒內(nèi)，經(jīng)過邏輯門電路處理使U10A輸出高電平，控制三極管Q1導通，繼電器線圈得電，觸點開關(guān)K1（常開）閉合，線圈L2（副繞組）與電容串接起來，再與線圈L1（主繞組）并聯(lián)，電機按順時針方向正轉(zhuǎn)啟動。在計數(shù)器進行計時的10-29秒內(nèi)，經(jīng)過邏輯門電路處理使U11B輸出高電平，控制三極管Q3導通，繼電器線圈得電，觸點開關(guān)K3（常開）閉合，線圈L1（主繞組）與電容串接起來，再與線圈L2（副繞組）并聯(lián)，電機按逆時針方向轉(zhuǎn)動。在計數(shù)器進行計時的0-9秒以及30-39秒內(nèi)，經(jīng)過邏輯門電路處理使U11A輸出高電平，控制三極管Q2導通，繼電

12、器線圈得電，觸點開關(guān)（常閉）K2斷開，電機暫時停止轉(zhuǎn)動。當?shù)竭_定時時間時，經(jīng)過邏輯門電路處理使U10D輸出高電平，三極管Q4導通，蜂鳴器報警提醒用戶定時時間已到。4 總結(jié)與體會參考文獻1 康華光.電子技術(shù)基礎數(shù)字部分（第五版）. 北京：高等教育出版社，2006.012 康華光.電子技術(shù)基礎模擬部分（第五版）. 北京：高等教育出版社，2006.013 武俊鵬，劉書勇，付小品.數(shù)字電路實驗與實踐教程. 北京：清華大學出版社，2015.124 徐國華.模擬及數(shù)字電子技術(shù)實驗教程（. 北京：北京航空航天大學出版社，2004.085 周德林.洗衣機結(jié)構(gòu)原理詳解及電路選編. 北京：人民郵電出版社，1996.046 許小軍.數(shù)字電子技術(shù)實驗與課程設計指導（第二版）. 南京：東南大學出版社，2007.107 石磊，張國強.Altium Designer 8.0 中文版電路設計標準教程. 北京：清華大學出版社，2009.11附錄1附錄2附錄3表1 74LS192芯片真值表輸入輸出CLRUPDWNDBCAQAQBQCQD1××××