数电课设_简易洗衣机控制电路.doc

1、课程设计说明书 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目 : 简易洗衣机控制电路的 设计 与实现 初始条件： 本设计既可以使用 集成译码器、 计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等 ，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。 用数码管显示 定时时间 。 要求完成的主要任务 : （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量： 1 周。 2、技术要求： 1）设计 一个电子定时器，控制洗衣机按如下洗涤模式进行工作： 2）当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时用指示灯提醒用户。 3）用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），

2、按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。 4）用三只 LED 灯表示“正转”、“反转”和“暂停” 3 个状态。 5）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。画出电路原理图。 3、 查阅至少 5 篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书 。全文用A4 纸打印，图纸应符合绘图 规范。 时间安排： 1、 年 月 日 ，布置 作课设具体实施计划与 课程设计报告格式的 要求说明。 2、 年 月 日至 年 月 日，方案选择和电路设计。 3、 年 月 日至 年 月 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、 年 月 日 ， 上交课程设计成果及

3、报告，同时进行答辩。 指导教师签名： 年 月 日 定时启动 正转 20秒暂停 10秒反转 20秒暂停 10秒 定时未到 定时到 停机 课程设计说明书 目录 摘要 . 1 Abstract .错误 !未定义书签。 1.概述 . 2 1.1 设计任务和要求 . 2 1.2 设计的总体思路 . 2 2.总体方案及原理框图 . 3 2.1 方案提出 . 3 2.2 方案分析 . 4 3.单元电路设计与参数的计算 . 5 3.1 秒脉冲发生器 . 5 3.2 分秒计时器 . 6 3.3 数码显示器 . 8 3.4 电机控制电路 . 9 3.5 报警电路 . 12 4、总体电路 . 16 5. 心得体会

4、. 18 附录一 参考文献 .错误 !未定义书签。 附录二 元件清单 . 19 附录三 实物图 .错误 !未定义书签。 课程设计说明书 1 摘要 现代生活人民生活水平越来越高，家家户户几乎都有一台洗衣机 ,随着时代的发展 ,洗衣机也在不停革新、发展。 本设计是有关简易洗衣机控制器的设计，利用数字电子技术与电路分析的知识，通过 Multisim 仿真 软件简单地设计并仿真出洗衣机控制器的工作过程，然后根据仿真电路用元器件搭出实物电路。 设计电路中主要包含有脉冲发生器，分秒计时器， 3-8 译码器，时间译码器和数码管，在脉冲信号作用下，不同时刻输出不同的电平信号，分秒计时器从设定的时间开始倒计时，

5、以此控制洗衣机的工作过程，利用 3-8 译码器的作用完成洗衣机正转、暂停、反转工作状态的转换，当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时用指示灯提醒用户。 关键词： 74LS192 555 定时器 门电路 Multisim 课程设计说明书 2 1.概述 1.1 设计任务和要求 1）设计一个电子定时器，控制洗衣机按如下洗涤模式进行工作： 2）当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时用指示灯提醒用户。 3）用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。 4）用三只 LED 灯表示“正转”、“反转”和“暂停” 3 个状态。 5）确定设计方案

6、，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。画出电路原理图。 1.2 设计的总体思路 从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停 ，要用 三个 LED灯的状态来表示，当显示时间前 20 秒正传、暂停 10秒、反转 20 秒、再暂停 10秒，如此一来，周期恰好是 60 秒，理所当然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的 ，由四位数码管来显示倒计时时间的分和秒 。接下来 还要由 555 定时器搭成多谐振荡器来产生时钟 脉冲 。 还有个问题，当洗涤时间到了，还要一个报警电路 来提示用户洗衣完成，可以用门电路取出倒计时结束时的时间信号来控制电机的停止 。 课程设计说明书 3

7、 2.总 体 方案及原理框图 2.1 方案提出 方案一 框图如图 2.1 所示 图 2.1 设计方案一 方案二 框图如图 2.2所示 清零 置数 图 2.2 设计方案二 秒脉冲发生器 60 进制计数器 洗涤时间显示 洗涤时间计数器 控制门 功放 继电开关 执行电机 时间译码 课程设计说明书 4 2.2 方案分析 本定时器实际上包含两级定时的概念，一是总洗涤过程的定时，而是在总洗涤过程中又包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至所设定的总定时时间到位置。当总定时时间在 020min 以内设定一个输入之后 T为高电平 1，然后用倒计时的方法每分钟减 1 直至 T 变为 0.

8、在此期间，若 Z1=Z2=1，实现正转；若 Z1=Z2=0，实现暂停 ；若 Z1=1,Z2=0,实现反转。工作波形如下图所示。 图 2.3 工作波形 实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现定时，又如将定时初值预置到计数器中，使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时间到。而方案一的电路原理图就是采用这种方法来实现的。由秒脉冲发生器产生的时钟信号经 60 分频后，得到分脉冲信号。洗涤定时的时间的初值先通过拨盘或数码开关设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减 1，直至减到定时时间到为止。运行中间，剩余时间经译码后在数码管上进行显示。 上述两种方案中，方案一为单线程控制 ，思路较清晰

9、，并且实行起来比较简单，故本设计采用方案一。 课程设计说明书 5 3.单元电路设计与参数的计算 3.1 秒脉冲发生器 由 555 定时器构成的多谐振荡器的电路图如图 2.1 所示，由于 555 定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由 555 定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。 图 3.1 NE555 引脚图 表 3.1 NE555 功能表 课程设计说明书 6 仿真电路如下图： 图 3.2 秒脉冲发生器电路图 仿真出来的输出信号见下图： 图 3.3仿真输出波形 计算值： s1C*R

10、2R*2lnT 21 占空比 =(R1+R2)/(R1+2R2)=53.47% 3.2 分秒计时器 一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是 相同 的，不同的是它们的输入脉冲和进制不同而已 。在此， 用四片 74LS192来实现分计数和秒计数功能，要 求需要 减计数，所以把课程设计说明书 7 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），秒十位的 LD 端和借位端 BO 联在一起，再把秒位的 BO 端和十秒位的 DOWN 联在一起。当秒脉冲从秒位的 DOWN 端输入的时候秒计数的74LS192

11、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。 图 3.4 74LS192 引脚图 表 3.2 74LS192 功能表 查阅相关资料后，在分计数部分的十位输入端、秒个位的脉冲输入端和四片 74192的清零端都设置了开关，利用开关进行置数，如下图所示。 课程设计说明书 8 图 3.5 74LS192 秒分连接电路 其中 J1， J2

12、， J3 为置数开关，若不置数则为洗衣机原定工作时间 10 分钟，操作开关可使洗衣机工作时间变长； J4 为清零开关，用来使定时清零； J5 是暂停开关，可以手动对洗衣机进行暂停控制。置数开关通过控制分十位的初始值进行定时置数；清零开关通过控制 74LS192 的清零端来控制清 零；暂停开关是通过一个单刀双置开关在时钟脉冲与 VCC之间进行切换实现暂停功能。 3.3 数码显示器 数码显示部分主要是将洗衣剩余时间显示出来，通过七段共阳极数码管与 4线 -7段译码器 74LS47 联合使用，显示数码。仿真中，数码显示使用的是数码管与 74LS47 集成的原件，实际焊接中使用的是分立原件。 图 3.6 74LS47 引脚图