模電課設(shè)洗衣機(jī)的定時(shí)控制

1、1、 概述隨著人們生活水平的提高，手動(dòng)洗衣服已經(jīng)慢慢減少。人們對(duì)洗衣機(jī)的要求越來越高。具有靈活性高，操作方便，排水性能好，安全系數(shù)高，價(jià)格公道等的洗衣機(jī)越來越受到廣大人民群眾的青睞。2、 方案設(shè)計(jì)通過555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入脈沖信號(hào)，在通過74LS192對(duì)電路實(shí)行倒計(jì)數(shù)。電路開始運(yùn)行時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，暫停10秒，再反轉(zhuǎn)30秒，然后判斷時(shí)間時(shí)間是否完成，沒有則繼續(xù)正、反轉(zhuǎn)；時(shí)間為0時(shí)，則設(shè)置洗衣時(shí)間完成，發(fā)出警報(bào)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)用三個(gè)LED燈表示，從上至下閃亮表示正轉(zhuǎn)，從下至上閃亮表示反轉(zhuǎn)。報(bào)警電路采用蜂鳴器，時(shí)間為0時(shí)，蜂鳴器響。用數(shù)碼管表示洗滌時(shí)間，按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)洗滌過程作時(shí)間顯示。在099分鐘由

2、用戶任意設(shè)置，并設(shè)置復(fù)位鍵，洗滌過程可對(duì)時(shí)間進(jìn)行復(fù)位。另外設(shè)置暫停鍵，用戶可隨時(shí)暫停洗衣。其原理框圖如圖1所示：秒脈沖發(fā)生器報(bào)警電路電機(jī)狀態(tài)顯示循環(huán)電路總控制 洗滌時(shí)間顯示一百進(jìn)制分減計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制秒減計(jì)數(shù)器 圖1 總電路的原理框圖3、 電路設(shè)計(jì) 1.秒脈沖發(fā)生器 秒脈沖發(fā)生器可以由一個(gè)集成的555定時(shí)器構(gòu)成，當(dāng)電源接通后，VCC通過對(duì)R4、R5向電容充電。電容上得到電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容上的電壓上身到2/3VCC時(shí)，輸電壓VO為零，電容放電。當(dāng)電壓下降到1/3VCC時(shí)，輸出電平為高電平，電容放電結(jié)束。這樣周而復(fù)始便形成了振蕩。我們要的周期是1秒，頻率是1赫茲。周期T可以由下面的公式可知：

3、T(R4+2R5)C2ln2 其中R4=R5=48K,C1=0.01F,C2=10F，把數(shù)據(jù)帶入T=(R4+2R5)C2ln2，得T=1s，即周期為一秒，輸出1HZ的信號(hào)，電路如圖2所示：輸出端接秒計(jì)數(shù)的DOWN端 圖2 秒脈沖發(fā)生器的電路圖 2. 一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進(jìn)制不同而已，我們用四片74LS192來實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，其中74LS192的功能表如圖3所示。我們要的只是減計(jì)數(shù)，所以我們把它的UP端接到高電平上去,DOWN端接到秒脈沖上；秒十位上的輸入端B、C端接到高電平上，即從輸入端置入0110

4、（十進(jìn)制的6），秒十位的LD端和借位端BO聯(lián)在一起，再把秒個(gè)位的BO端和秒十位的DOWN聯(lián)在一起。當(dāng)秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時(shí)候秒計(jì)數(shù)的192開始從9減到0；這時(shí)，它的借位端BO 會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計(jì)數(shù)從6變到5，一直到變?yōu)?；當(dāng)高低位全為零的時(shí)候，秒十位的BO發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)，DOWN為零時(shí)，置數(shù)端LD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個(gè)DOWN脈沖來到時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。對(duì)于分計(jì)數(shù)來說，道理也是一樣的；只是要求，當(dāng)秒計(jì)數(shù)完成了，分可以自動(dòng)減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計(jì)數(shù)的DOWN端作為分計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)來實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位

5、。我們可以利用分計(jì)數(shù)的UP端來進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個(gè)低觸發(fā)（平時(shí)保持高電平，外部給一個(gè)力就輸入一個(gè)低電平）的脈沖上 就可以實(shí)現(xiàn)從09的數(shù)字輸入，電路如圖4所示。圖3 74LS192的功能表圖4 分秒計(jì)數(shù)器的電路圖 3. 狀態(tài)顯示電路用3個(gè)LED模擬洗衣機(jī)的動(dòng)作狀態(tài):LED1LED3下移循環(huán)點(diǎn)亮表示正轉(zhuǎn)，LED1 LED3上移循環(huán)點(diǎn)亮表示反轉(zhuǎn)，顯然可以利用移位寄存器來設(shè)計(jì)，但是由于本次設(shè)計(jì)未能成功利用移 位寄存器仿真而轉(zhuǎn)換了思路，選擇了利用正轉(zhuǎn)、暫停、反轉(zhuǎn)的三種不同狀態(tài)分別為 01、 00、10，以 1 表示工作以 0 表示暫停從而分次序的完成設(shè)計(jì)。 首先，考慮到 LED 的連續(xù)循環(huán)點(diǎn)

6、亮，可以想到控制 LED 一端電平的連續(xù)循環(huán)變化達(dá) 到要求，又由于有3個(gè)LED,我們采用 4 進(jìn)制計(jì)數(shù)器即可產(chǎn)生循環(huán)變化的 4 個(gè)數(shù)，這樣 我們可以利用譯碼器從而在 4 個(gè)輸出端得到依次變化的低電平，如此，我們可以將 LED 另一端接高電平，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)點(diǎn)亮。其次，考慮到存在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種不同狀態(tài)，我們 需要改變譯碼器輸入端的數(shù)字變化次序，如此分析四個(gè)數(shù)字變化規(guī)律，以及利用正反轉(zhuǎn)表 示狀態(tài)的不同來設(shè)計(jì)出合適門電路。在此次設(shè)計(jì)中，我們采用 74ls192 構(gòu)成一個(gè) 4 進(jìn)制 減數(shù)計(jì)數(shù)器，同時(shí)利用正反停指示器在正轉(zhuǎn)時(shí)電平為0，反轉(zhuǎn)時(shí)電平為 1 來構(gòu)成合適門電路。 于是我們可以發(fā)現(xiàn)我們可以利用異或門

7、電路來完成這一構(gòu)想，從而實(shí)現(xiàn)出正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)下 LED 不同的循環(huán)狀態(tài)。簡(jiǎn)略列出真值表如下表1，電路如圖5所示。表1 真值表正反指示器計(jì)數(shù)器輸出譯碼器輸入端0（正轉(zhuǎn)）11110（正轉(zhuǎn)）10100（正轉(zhuǎn)）01010（正轉(zhuǎn)）00001（反轉(zhuǎn)）11001（反轉(zhuǎn)）10011（反轉(zhuǎn)）01101（反轉(zhuǎn)）0011接在秒十位計(jì)數(shù)器的DOWN端接在秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的CLR端圖5 狀態(tài)顯示電路圖4. 報(bào)警電路當(dāng)數(shù)碼管顯示的時(shí)間變?yōu)椤傲恪钡臅r(shí)候，報(bào)警電路會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。當(dāng) 計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)到零后，74LS290 芯片的四個(gè)輸出端都為低電平，于是我們采用四輸入與非門將低電平轉(zhuǎn)化為高電平。如圖6所示。連在四輸

8、入與非門上 圖6 報(bào)警電路圖4、 性能測(cè)試1. 秒脈沖發(fā)生器電路的測(cè)試連入示波器觀察波形如圖7所示，記錄數(shù)據(jù)如表2所示。圖7 脈沖信號(hào)波形圖表2 脈沖發(fā)生電路測(cè)試數(shù)據(jù)表R4（）R5（）C1（F）C2（F）頻率（HZ）周期（ms）5907000.011067.2714.865 2. 分秒計(jì)數(shù)器電路的測(cè)試按下對(duì)應(yīng)的開關(guān)，觀察一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器上的讀數(shù)是否變化，如圖8所示。圖8 分秒計(jì)數(shù)器電路的測(cè)試圖3. 狀態(tài)顯示電路的測(cè)試 連通電源，按下開始按鈕，觀察LED燈的循環(huán)變化，如圖9所示。 圖9 狀態(tài)顯示電路的測(cè)試圖4. 報(bào)警電路的測(cè)試 當(dāng)顯示器顯示為“零”時(shí)，聽蜂鳴器是否發(fā)出響聲。5、 結(jié)論 觀察到示波

9、器上有波形，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖發(fā)生電路可行；按下置數(shù)開關(guān)，分?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)器始終保持十進(jìn)制進(jìn)位，分秒計(jì)數(shù)器電路可行；連通電源，按下開始開關(guān)，分秒計(jì)數(shù)器開始倒計(jì)數(shù)，LED燈循環(huán)點(diǎn)亮，狀態(tài)顯示電路可行；顯示器為“零”時(shí)，蜂鳴器發(fā)出響聲，報(bào)警電路可行。參考文獻(xiàn)1 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). M北京：高等教育出版社，2006年2 王憲偉著.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M. 北京：清華大學(xué)出版社，2006年3 黨宏社.電路、電子技術(shù)試驗(yàn)與電子實(shí)訓(xùn).電子工業(yè)出版社.20084黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽制作實(shí)訓(xùn).北京航空航天大學(xué)出版社.20075童詩白、華成英著. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2006

10、年6梅開鄉(xiāng)、梅軍進(jìn)編.電子電路實(shí)驗(yàn).北京理工大學(xué)出版社，2010年附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1U1 蜂鳴器BUZZER12U2非門74LS04D23U3U7四輸入或門OR454U8 U11數(shù)碼顯示器共陰極45U12U15、 U2274LS19274LS192D56U162輸入與非門74LS00D17U17譯碼器74LS13818U18 U193輸入與非門74LS12D29U202輸入與非門74LS37D110U21555定時(shí)器555_TIMER111R1R3電阻1k312R4電阻590113R5電阻700114C1電容10nF115C2電容10F116JK1JK3

11、彈簧開關(guān)PB-DPST317key單刀開關(guān)DIPSW3118X1X3LED燈PROBE-DIG310沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)洗衣機(jī)定時(shí)控制器的設(shè)計(jì)班 級(jí) 24060403 學(xué) 號(hào) 2012040604112 學(xué) 生 姓 名 李嘉豪 指 導(dǎo) 教 師 滕金玉 沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課 程 名 稱 模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 洗衣機(jī)定時(shí)控制器的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)一個(gè)電子定時(shí)器，用以控制洗衣機(jī)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。洗衣機(jī)電機(jī)的工作順序：正轉(zhuǎn)30s啟動(dòng)設(shè)定暫停10s暫停10 s反轉(zhuǎn)30s設(shè)定時(shí)間未到設(shè)定時(shí)間到結(jié)束 二、技術(shù)指標(biāo)1用數(shù)碼管顯示洗滌時(shí)間

12、，按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)洗滌過程作計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間到停機(jī)，并發(fā)出音響信號(hào)報(bào)警；2洗滌時(shí)間在0-60分鐘內(nèi)可由用戶任意設(shè)定，并設(shè)置啟動(dòng)鍵，在預(yù)置定時(shí)時(shí)間后，按啟動(dòng)鍵開始機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)；3設(shè)置停止鍵，在洗滌過程中隨時(shí)按該鍵可終止動(dòng)作，并使顯示器清0。三、設(shè)計(jì)要求1在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。四、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。五、推薦參考資料1閻石著. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2005年2童詩白、華成英著. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2006年3趙淑范、王憲偉著.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M. 北京：清華大學(xué)出版社，2006年4孫肖子、鄧