簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)與制作

1、.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)與制作是本人在指導(dǎo)教果，均在論文中加以說(shuō)明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對(duì)本文的寫作、修訂提出過(guò)并為我在論文中加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝辭中加以說(shuō)明并深致謝意。本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成論文作者：（簽字）時(shí)間：年月日指導(dǎo)教師已閱：（簽字）時(shí)間：年月日目錄摘要IABSTRACTII引言.III第1章 緒論11.1洗衣機(jī)的背景11.2設(shè)計(jì)的目的與意義21.3設(shè)計(jì)的主要任務(wù)21.4設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容.21.4.1秒脈沖

2、發(fā)生器的設(shè)計(jì).21.4.2分、秒計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì).21.4.3循環(huán)控制電路的設(shè)計(jì).21.4.4單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路的設(shè)計(jì).31.5可行性的分析.3第2章設(shè)計(jì)所用的材料及介紹42.1 NE555介紹與工作原理42.2 74LS192 介紹與工作原理42.3 74LS194 介紹與工作原理52.4七段LED數(shù)碼數(shù)碼管62.574LS76 介紹與工作原理7第3章設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖83.1設(shè)計(jì)總體思路83.2基本原理83.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖9第4章單元電路的設(shè)計(jì)104.1循環(huán)控制電路104.1.1其基本原理簡(jiǎn)述.104.1.2其原理圖.114.2總控制電路114.2.1總控制電路連接.114.2.2總

3、電路圖12第5章仿真調(diào)試結(jié)果及總結(jié)145.1 仿真調(diào)試步驟145.2故障分析與改進(jìn)145.3總結(jié)與體會(huì)14參考文獻(xiàn)16致17. v.摘要本設(shè)計(jì)是有關(guān)簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，利用數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)，通過(guò)multisim仿真軟件簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)仿真洗衣機(jī)控制器的過(guò)程。從課程設(shè)計(jì)要求來(lái)看，既要設(shè)置洗滌的時(shí)間，又要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程包括正轉(zhuǎn)20秒、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，周期恰好是60秒，理所當(dāng)然的分鐘計(jì)數(shù)器、秒計(jì)數(shù)器是一定要有的。另外，我們可以用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生脈沖，用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。除了這些，還要求電路有清零和置數(shù)的功

4、能，這些用邏輯電平開(kāi)關(guān)即可以實(shí)現(xiàn)，還要用7段LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示功能，用LED顯示燈來(lái)顯示電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停。關(guān)鍵詞：555定時(shí)器、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)暫停AbstractThe design is simple washing machine controller design,the use of digital electronic technology ,knowledge,multisim simulation software to design a simulation process of the washing machine controller.View from the

5、curriculum design requirements,it is necessary to set the washing time,but also the motor is turn,reverse ,pause for 10 seconds,20seconds reverse,and then pause for 10 seconds,the cycle is exactly 60 seconds,the natural-minute counter,seconds counter is a must.In addition ,we can constitute a multiv

6、ibrator using 555 timer to generate a pulse,consisting of monostable 555 timer to generate an alarm signal.In addition to these,also requires that the circuit has cleared and set the number of functions, the logic level switch that can be achieved,but also of time with 7-segment LED digital tube dis

7、play,with LED indicators to display the motor forward,reverse ,pause.Keywords:555 timer,reverse,forward,pause引言現(xiàn)代社會(huì)人們的生活水平越來(lái)越高，洗衣機(jī)作為一種方便人們洗滌的設(shè)備進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)也變的越來(lái)越重要。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，人們的日常生活越來(lái)越數(shù)字化和集成化，洗衣機(jī)控制器的發(fā)展也在不斷的前進(jìn)。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求，本次課程設(shè)計(jì)用到了我們熟悉的555定時(shí)器，74LS192芯片,74LS194芯片，數(shù)碼管等電路器件。通過(guò)一些基本的電路元件（電阻、電容）和

8、門電路（非門、或門、與門、與非門、異或門）將各個(gè)電路器件連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)我們所要實(shí)現(xiàn)的功能。. v.第一章 緒論1.1洗衣機(jī)的背景隨著電力革命不斷深入，1911年美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。電動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。 電動(dòng)洗衣機(jī)幾經(jīng)完善，在1922年迎來(lái)一種嶄新的洗衣方式“攪拌式”。這種洗衣機(jī)是在筒中心裝上一個(gè)立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動(dòng)，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。不過(guò)10年之后，美國(guó)本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)，洗滌、漂洗、脫水在同一

9、個(gè)滾筒內(nèi)完成。這意味著電動(dòng)洗衣機(jī)的型式躍上一個(gè)新臺(tái)階，朝自動(dòng)化又前進(jìn)了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機(jī)在歐美國(guó)家仍得到廣泛應(yīng)用。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國(guó)也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國(guó)研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。 20世紀(jì)60年代以后，洗衣機(jī)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)市場(chǎng)開(kāi)始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機(jī)在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出

10、現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動(dòng)型洗衣機(jī)”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡(jiǎn)便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚進(jìn)入90年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的巨大革命。 在中國(guó)，由于歷史原因，洗衣機(jī)工業(yè)起步較晚，直到1978年才正式生產(chǎn)家用洗衣機(jī)。但是，隨著人們認(rèn)識(shí)的發(fā)展，尤其是改革開(kāi)放

11、的不斷深化，進(jìn)入80年代后的洗衣機(jī)工業(yè)并沒(méi)有像一些人預(yù)料的那樣停步不前，而是保持著旺盛的發(fā)展勢(shì)頭。1983年洗衣機(jī)產(chǎn)量由1978年的400臺(tái)飆升到365萬(wàn)臺(tái)，此后全國(guó)各地掀起了大規(guī)模的技術(shù)引進(jìn)熱潮，大約有40多個(gè)廠家先后從洗衣機(jī)技術(shù)先進(jìn)國(guó)日本、英國(guó)、法國(guó)、意大利、澳大利亞等引進(jìn)技術(shù)60多項(xiàng)。 技術(shù)的引進(jìn)、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)的產(chǎn)業(yè)素質(zhì)與生產(chǎn)能力，縮短了同發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。如今，我國(guó)洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居于世界首位。除了在數(shù)量和品種上滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，還出口到北美、歐洲、東南亞等地，躋身于國(guó)際洗衣機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)行列。 1.2 目的與意義普通的洗衣機(jī)控制器功能單一，容

12、易損壞，定時(shí)不準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，管理水平的完善，普通洗衣機(jī)已不能滿足人們的要求，新型的數(shù)字化集成化的洗衣機(jī)控制器應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計(jì)就是對(duì)普通洗衣機(jī)控制器運(yùn)用模塊控制原理進(jìn)行自動(dòng)化改造，使普通洗衣機(jī)具備智能控制功能，提高洗衣的質(zhì)量，節(jié)約能源。1.3 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在網(wǎng)上或去圖書館查看這方面的資料，掌握所用到芯片的內(nèi)部原理圖及功能情況，在老師和同學(xué)的幫助下，設(shè)計(jì)出制作方案。根據(jù)實(shí)際的情況，計(jì)算出電路各元件參數(shù)，畫出電路原理圖，在multisim軟件上仿真，認(rèn)真的做好調(diào)試工作，直到調(diào)試成功。下一個(gè)階段是論文的書寫，根據(jù)已經(jīng)掌握的資料信息書寫畢業(yè)論文。1.4 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1.4.1

13、 秒脈沖器的設(shè)計(jì)我們所需要的秒脈沖發(fā)生器可以由一個(gè)集成的555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器組成，當(dāng)電源接通后，VCC通過(guò)對(duì)R1、R2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。1.4.2 分、秒計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)我們所需要的計(jì)數(shù)器主要由74LS192芯片及7段數(shù)碼管構(gòu)成。74LS192是一個(gè)同步十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能。用7段數(shù)碼管可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字的顯示。1.4.3 循環(huán)控制電路的設(shè)計(jì)本電路的設(shè)計(jì)

14、中主要用到了芯片74LS194，LED燈及各種功能的門電路。芯片74LS194是一個(gè)四位雙向移位寄存器，它具有左移和右移的功能.把74LS192秒十位上的數(shù)提出來(lái)作為循環(huán)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，把秒十位上輸出的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成兩位三個(gè)數(shù)來(lái)控制74LS194,與LED燈同時(shí)使用實(shí)現(xiàn)左移，右移，暫停功能。1.4.4 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路的設(shè)計(jì)我們所需要的延時(shí)電路可以由一個(gè)集成的555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成。通過(guò)電容的充放電產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。1.5 可行性的分析（1）實(shí)驗(yàn)所需元件比較容易理解。（2）從現(xiàn)實(shí)意義看，有很大的市場(chǎng)潛力和發(fā)展前景。 (3) 從電路設(shè)計(jì)的合理性看，有充分的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（4）從現(xiàn)

15、有的實(shí)驗(yàn)器材與設(shè)備來(lái)看，有完成設(shè)計(jì)的充分條件。第二章 設(shè)計(jì)所用的材料及介紹本設(shè)計(jì)所用的芯片及電子器件有NE555 、74LS194 、74LS192 、7段數(shù)碼管 、LED燈等電子器件。2.1 NE555介紹和工作原理NE555是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方便的構(gòu)成脈沖發(fā)生器和單穩(wěn)態(tài)延時(shí)器，在控制、定時(shí)、仿生、電子樂(lè)器等方面應(yīng)用很廣。圖中給出的是集成定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2.1 內(nèi)部電路圖圖2.2 外部引腳圖NE555成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特側(cè)發(fā)起等脈沖產(chǎn)生也變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、

16、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。NE555的內(nèi)部電路框圖和外部引腳排列圖分別如圖2.1和圖2.2所示。它的內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓1/3Vcc和2/3Vcc。2.2 74LS192介紹與工作原理其中，74LS192的引腳圖如圖2.3所示圖 2.3 74LS192的引腳圖74LS192的功能表如表2.1所示:表2.1 74LS192功能表一百進(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(lái)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

17、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），秒十位的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(kāi)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(lái)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。2.3 74LS194介紹與工作原理74LS194的外部引腳如圖：圖

18、2.4 74LS194的引腳圖74LS194是四位雙向通用移位寄存器。功能：并行輸入和并行輸出。 四種操作方式：同步并行寄存，右移，左移，不動(dòng)。 正沿時(shí)鐘觸發(fā)，無(wú)條件直接清除。引出端符號(hào)：CP 時(shí)鐘輸入信號(hào)CR 清除端（低電平有效）Sr 右移串行數(shù)據(jù)輸入端Sl 左移串行數(shù)據(jù)輸入端D0-D3 并行數(shù)據(jù)輸入端Q0-Q3 輸出端S0，S1 控制端各種情況下的功能：當(dāng)清除端（CR）為低電平時(shí)，輸出端（Q0-Q3）均為低電平當(dāng)工作方式控制端均為高電平時(shí)，在時(shí)鐘上升沿作用下，并行數(shù)據(jù)被送往相應(yīng)的輸出端，此時(shí)串行數(shù)據(jù)被禁止。當(dāng)S0為高電平，S1為低電平，在CP上升沿作用下進(jìn)行右移操作，數(shù)據(jù)由Dsr送入。當(dāng)S

19、0為低電平，S1為高電平，在CP上升沿作用下進(jìn)行左移操作，數(shù)據(jù)由Dsl送入。當(dāng)S0，S1都為低電平時(shí)，CP被禁止。對(duì)于74LS194，只有當(dāng)CP為高電平時(shí)S0，S1才能改變。2.4 七段LED數(shù)碼數(shù)碼管LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差連在一起即為共陽(yáng)式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽(yáng)極接上正電源，該段即會(huì)發(fā)光。當(dāng)然，LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將"b"和"c"段異外，編程方法也是不同的。下圖是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管

20、的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽(yáng)極接上正電源，其它端接地或懸空，那么"b"和"c"段發(fā)光，此時(shí)，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。而將"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正電源，其它引腳懸空，此時(shí)數(shù)碼管將顯示“2”。其它字符的顯示原理類同，共陰極和共陽(yáng)極接法如下圖：圖2.5 七段LED數(shù)碼顯示管共陰極和共陽(yáng)極接法2.5 74LS76的介紹與原理74LS76的外部引腳：圖2.6 74LS76的外部引腳圖74LS76是一個(gè)雙JK觸發(fā)器。它的真值表如下圖：表2.2 74LS76的真值表第三章 設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖3.1 設(shè)計(jì)總體思路從課程設(shè)計(jì)要求來(lái)看，要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，實(shí)際上沒(méi)有電機(jī)給我們接上，這回要用四個(gè)LED燈的狀態(tài)來(lái)表示，當(dāng)顯示時(shí)間前20秒正轉(zhuǎn)、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，如此一來(lái)，周期恰好是60秒，理所當(dāng)然的分鐘計(jì)數(shù)器、秒計(jì)數(shù)器是一定要有的。接下來(lái)脈沖是一定的了，但是有分鐘計(jì)數(shù)器和秒鐘計(jì)數(shù)器還要考慮是不是要60分頻器，就我們