洗衣機(jī)控制電路報(bào)告畢業(yè)論文

1、更多論文請?jiān)L問題目 洗衣機(jī)控制電路 題目 洗衣機(jī)控制器 電子信息與控制工程系 題 目: 洗衣機(jī)控制電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求1洗衣時間設(shè)定范圍：199分鐘2顯示漂洗時間(顯示分鐘就好)，時間到后會自動報(bào)警3漂洗時（用發(fā)光二極管代替電動機(jī)）顯示正反轉(zhuǎn)4定時時間內(nèi)電機(jī)工作要求如下：啟動 正轉(zhuǎn)20s 暫行10s 反轉(zhuǎn)20s 暫行10s 停止  定時未到二、總體設(shè)計(jì)原理對于自動控制，使用單片機(jī)是最簡單的，但是對于普通的洗衣機(jī)控制使用一般器件也可完成。我們設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)控制電路主要采用cmos和ttl集成器件，如計(jì)數(shù)器，鎖存器，與門，非門，555定時器等構(gòu)成洗衣機(jī)控制電路。洗衣機(jī)的洗衣流程如下：定時（

2、排水加水） 漂洗（脫水排水） （時間到）警報(bào)并停機(jī)。電路設(shè)計(jì)框圖如下： 六十進(jìn)制秒減計(jì)數(shù)器洗滌時間譯碼顯示一百進(jìn)制分減計(jì)數(shù)器報(bào)警控制多諧振蕩器電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指示總控制蜂鳴器正反轉(zhuǎn)控制三、各單元設(shè)計(jì)與分析1、多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩器，產(chǎn)生振蕩信號，用于計(jì)時。在許多場合對多諧振蕩器的頻率穩(wěn)定性要求嚴(yán)格，一般采用石英晶體振蕩器。但是由于洗衣機(jī)對時間的精確度要求不是很高，所以我們采用555定時器接成的1hz多諧振蕩器。電路如圖：圖中是把555定時器接成施密特觸發(fā)器，在用施密特觸發(fā)器接成多諧振蕩器的方法接成。其中 r1=r2=48k , c1=0.01 , c2=10 把數(shù)據(jù)帶入t=（r1+2r2

3、）c2ln2 ，得 t=1s 即周期為一秒，輸出 1hz 的信號。3號管腳即為脈沖信號輸出管腳。圖二 多諧振蕩器2、時鐘電路時鐘電路采用計(jì)數(shù)器對輸入的1hz振蕩信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時。用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器接成兩個60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別用于計(jì)秒和計(jì)分。因?yàn)檎麄€洗衣時間不會超過1小時，所以不用計(jì)小時。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器有很多中，如74ls90, 74ls290, 74160等。這里我們使用的是十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 74ls192。它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如右下圖所示：(注:管腳名或許有出入,不過管腳號都是對應(yīng)相同功能的管腳) 圖三 192管腳及邏輯符號 圖中：為置數(shù)端，為加

4、計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn) 位輸出端， 為非同步借位輸出端，p0、p1、p2、p3為計(jì)數(shù)器輸入端， (即下圖的clr)為清除端，q0、q1、q2、q3為數(shù)據(jù)輸出端。192功能表如下圖:2.1 分、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，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；十分秒位上的輸入端 b、c 端接到高電平上，即從輸入端置入0110（十進(jìn)制的6），十秒位的 ld 端和借位端 bo 聯(lián)在一起，再把秒位的 bo 端和十秒位的

5、down 聯(lián)在一起。當(dāng)秒脈沖從秒位的down端輸入的時候秒計(jì)數(shù)的192開始從9減到0；這時，它的借位端bo 會發(fā)出一個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)高低位全為零的時候，秒十位的 bo 發(fā)出一個低電平信號，down 為零時，置數(shù)端 ld 等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個 down 脈沖來到時，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。對于分計(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)的輸入信號來實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位。當(dāng)然，這些計(jì)數(shù)器工作，其中的清零端 cr 要處于低

6、電平，置數(shù)端不置數(shù)時要處于高電平。這是一個獨(dú)立工作的最高可以顯示101分鐘的計(jì)時器。把四個192的 qa/ qb/ qc/ qd 都接到外部的顯示電路上就可以看到時間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，分計(jì)數(shù)的清零端 ld 是接在一起的；秒的清零端 ld 又是接在一起的，所以當(dāng)要從外部把它們強(qiáng)制清零時，可以用一個三極管（npn）或者兩個或門就可以實(shí)現(xiàn)該功能。還有我們可以利用分計(jì)數(shù)的 up 端來進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把它們各接到一個低觸發(fā)（平時保持高電平，外部給一個力就輸入一個低電平）的脈沖上 就可以實(shí)現(xiàn)從09的數(shù)字輸入。圖四 分、秒計(jì)數(shù)器的電路圖

7、3、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路這里采用的方法是把秒十位上的數(shù)提出來作為正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的輸入信號，秒位上的都是相同的，可以不管。我們的目標(biāo)是把秒十位上輸出的二進(jìn)制數(shù)經(jīng) 74ls138 譯碼器（138的功能下面再予以解釋）譯碼成8個輸出，然后再各取兩位輸出經(jīng)由3個與非門各自作用于相應(yīng)的3個正反轉(zhuǎn)指示燈。正反轉(zhuǎn)控制電路部分如下圖： 圖五 正反轉(zhuǎn)控制電路在這里，我們回過頭來介紹下 74ls138 芯片的功能與正反轉(zhuǎn)控制工作原理。下面是 138 管腳圖和功能表： 圖六 138管腳圖 表二 138功能表原理：當(dāng) 138 的輸入為101或100（即為十進(jìn)制的5或4，此時十秒數(shù)碼管也是顯示5或4的，即40秒到59秒之

8、間，此過程正好為20秒。）時， 10管腳 和11管腳 來與非后的值為高電平，然后當(dāng)作發(fā)光二極管的輸入信號，這樣就能點(diǎn)亮發(fā)光二極管了，此時表示的是電機(jī)正轉(zhuǎn)狀態(tài)。同理，當(dāng)輸入為011時，我們?nèi)〉氖?15管腳和 12管腳 來與非后作用于第二個發(fā)光二極管，當(dāng)點(diǎn)亮發(fā)光二極管時就表示電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)十秒數(shù)碼管顯示為1或2時（即138輸入為010或者001）時，取13和14管腳 輸出信號與非后作用于發(fā)光二極管，此時發(fā)光二極管亮?xí)r表示反轉(zhuǎn)狀態(tài)。這樣正好符合 20s正轉(zhuǎn) 10s停止 20s反轉(zhuǎn) 的要求了。 4、分 顯示電路原理顯示部分我們的方法是使用譯碼器4511 把二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成七段顯示碼，再接入led，但是由

9、于前面為了方便分部介紹，我們用的是現(xiàn)成的四輸入數(shù)碼管來仿真?，F(xiàn)在換回來也很方便，只需把“圖四”的分計(jì)數(shù)器輸出端分別對應(yīng)接到兩個4511的輸入端既可以了。雖然這里只需要顯示分鐘，但是秒這個概念的表現(xiàn)這里我們還是要的，所以我們采用的是把秒脈沖接到u6的 h管腳，即小數(shù)點(diǎn)處。這樣每次有一個秒脈沖過來，個分上的小數(shù)點(diǎn)就閃一下，這也就能夠表現(xiàn)出了秒這個概念了。圖七 顯示電路5、報(bào)警并停止工作控制電路原理最后要解決一個大問題，當(dāng)所置的洗衣時間完成后，要發(fā)出報(bào)警并自動清零。至于報(bào)警電路我們知道當(dāng)計(jì)數(shù)器全為零的時候，從秒位會發(fā)出一個借位信號，一直接到十分位上去，十分位會發(fā)出一個借位信號，我們可以用這個信號來作

10、為報(bào)警并清零的信號，平時192的借位端保持的是高電平，當(dāng)有借位信號時，其變成0，我們直接把分十位借位端接到一個雙d鎖存器（u 11）上作為其時鐘信號，（其后再接到單穩(wěn)態(tài)電路的輸入端tri，單穩(wěn)態(tài)的輸出端接到蜂鳴器上）由于實(shí)際仿真和電路板焊接都不曾用到蜂鳴器，只用發(fā)光二極管代替，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們直接把 雙d鎖存器 的 輸出 接到當(dāng)報(bào)警用的發(fā)光二極管上了。設(shè)計(jì)要求報(bào)警后立即停止，那么我們就可以把 u 11的q端輸出信號接回各個192的clr端和138的g1端（這里所介紹到的和下面說的都太過于分散，不好截圖，看后面總圖的與非門也是一樣的），使其停止計(jì)時并熄滅正反轉(zhuǎn)指示燈。最后是把雙d輸出端與 5

11、55脈沖輸出信號通過一個與門送到秒計(jì)數(shù)器的自減端，這里是改進(jìn)了前面直接把秒脈沖接給個位秒時鐘電路，也只有這樣才能使個分上代表秒概念的小數(shù)點(diǎn)停止跳動。報(bào)警電路圖如下： 四、總電路圖 上面我所用到的部分電路都是我個人自己連線，覺得這樣布線比較緊湊、干凈，但是最后的總電路布局經(jīng)大家討論、修改后一致得出總電路圖如上：五、使用元器件類型及個數(shù)74ls192d 四個 100nf 和10uf電容各一個74ls138d 一個 74ls00d 兩個（與非門）74ls138d 一個 74ls74d（雙d鎖存器）一個7段顯示碼兩個 300歐姆電阻19個10k電阻兩個48k電阻四個 發(fā)光二極管四個（各種顏色）4511

12、bd 兩個 555 定時器一個 和 線 若干 六、仿真結(jié)果分析 在仿真的過程中，出現(xiàn)的結(jié)果基本符合要求，計(jì)數(shù)器的工作也很理想，“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?！钡闹甘緹魟幼饕埠芎?，定時結(jié)束時，自動清零，同時指示燈亮，提醒時間到。不足的是在最后的解除報(bào)警的時候有所欠缺，若先關(guān)閉報(bào)警電路，則表示正轉(zhuǎn)的工作電路的指示燈亮起;并且，在接通電源時，數(shù)碼管的顯示會有一定的跳變，無法按預(yù)設(shè)的清零。除此之外，由于555定時器的所接成的秒脈沖發(fā)生器在multisim仿真軟件中無法直接驅(qū)動控制電路。并且由于所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器在十秒位的初值是6，時間變化是從60開始變化到59，因此在秒部分已存在一分鐘，無法像一般情況從秒部分

13、00開始向分位借位，在實(shí)際操作中會帶來一定的不便，這也是本次設(shè)計(jì)中最大的缺陷。不過，總的來說，仿真結(jié)果還是比較令人滿意的，比較成功。七、總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計(jì)過程中，我們通過這個方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和pcb連接圖，和芯片上的選擇。我們也發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中主要的困難就是邏輯關(guān)系。雖然表面洗衣機(jī)程序簡單，但是其實(shí)其邏輯關(guān)系還是有一定的復(fù)雜度的。對利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接各種進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法也要十分熟練。還要分清楚信號的類型，信號有低電平，高電平，上升沿，下降沿，這些信號如果混淆了很容易導(dǎo)致電路出錯。還要更重要的是要抓住各個二進(jìn)制數(shù)值變化時的特征變化。這樣在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和比較中才會找到捷徑。 同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)