修改版洗衣機說明書賤人

1、中北大學(xué)2013屆本科課程設(shè)計說明書中北大學(xué) 信息商務(wù)學(xué)院 課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名： 張建楠 學(xué) 號： 13050344 23學(xué) 院： 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程系 題 目： 簡易洗衣機控制器的設(shè)計 指導(dǎo)教師： 張權(quán) 李晉華 職 稱: 副教授 2015 年 1月 4 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：學(xué)生通過自己動手設(shè)計制作，將電子技術(shù)相關(guān)理論知識與制作實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的動手能力，加深對電子技術(shù)原理的理解，增加學(xué)習(xí)電子技術(shù)的興趣，為今后投入電子技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用打好基礎(chǔ)。 2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：設(shè)計要求：1、基本部分2

2、20Vvccvcc電J1J2正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)Z1Z2J1J2(1) 設(shè)電機用J1、J2兩個繼電器控制，參考驅(qū)動電路已有所示。洗滌時間在20分鐘內(nèi)由用戶自行設(shè)定。Z1 Z2J1J2電機0 0不動不動停止0 1不動動作停止1 0動作不動反轉(zhuǎn)1 1動作動作正轉(zhuǎn)(2) 用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時間（以分鐘為單位），按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到而停機。(3) 當(dāng)定時時間達到終點時，一方面使電機停機，同時發(fā)出音響信號提醒用戶注意。2、發(fā)揮部分(1)電機驅(qū)動電路采用無觸點的雙向可控硅，電流和耐壓不低于1A/400V。(2)增加洗滌輕柔模式3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、

3、圖紙、實物樣品等：（1）計算元件參數(shù)，給出詳細計算過程；（2）給出完整的設(shè)計方案；（3）畫出完整電路圖，并仿真，對仿真結(jié)果進行分析；（4）寫出設(shè)計說明書，要求內(nèi)容全面，結(jié)果合理，格式正確。 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻：1傅勁松.電子制作實例集錦.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2006.2張慶雙. 實用電子電路200例. 機械工業(yè)出版社，20033劉修文. 實用電子電路設(shè)計制作300例. 中國電力出版社，20055設(shè)計成果形式及要求：(1) 課程設(shè)計說明書;(2) 電路原理圖;(3) 仿真結(jié)果。6工作計劃及進度：2016年 01月 04日 01月 06日 資料調(diào)研01月 07日 01月

4、 13 日 方案論證，進行詳細設(shè)計，電路仿真， 分析仿真結(jié)果01月 14日 01月 15 日 完成設(shè)計總結(jié)報告（附完整電路圖）1月 15日 答辯或成績考核系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目錄1.緒論.22.設(shè)計任務(wù)要求及總體思路.23.設(shè)計基本原理.34.設(shè)計方案.45.單元電路的設(shè)計和元件的選擇.55.1秒脈沖發(fā)生器.55.2分秒計數(shù)器.75.3 時間譯碼及控制門.95.4 總電路圖.106 仿真結(jié)果.116.1 秒脈沖發(fā)生器.116.2 分秒計數(shù)器.126.2.1 正轉(zhuǎn).126.2.2 暫停.146.2.3 反轉(zhuǎn).156.2.4 定時時間到.167. 仿真結(jié)果分析.178 .體會.17

5、9 .參考文獻.18摘要本設(shè)計是有關(guān)簡易的洗衣機控制器的設(shè)計，利用數(shù)字電子技術(shù)的知識，通過multisim仿真軟件簡單地設(shè)計仿真洗衣機控制器的工作過程。設(shè)計電路中包含有脈沖發(fā)生器，分秒計時器和時間譯碼器，在脈沖信號作用下，不同時刻輸出不同的電平信號，以此控制洗衣機的工作過程，利用電路的作用完成洗衣機工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。1.緒論 設(shè)計簡易的洗衣機控制器，主要利用了數(shù)字電子技術(shù)的知識，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，并且加入顯示數(shù)碼管后，操作者可以觀察到時間，還能通過置數(shù)部分對洗衣機的工作進行定

6、時。2.設(shè)計的任務(wù)要求及總體思路2.1 設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計一個電子定時器，控制洗衣機按如圖 1 洗滌模式進行工作。 (圖片1)（1）當(dāng)定時時間達到終點時，一方面使電機停機，同時發(fā)出音響信號（可換 成指示燈）提醒用戶注意。 （2）用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時間（以分鐘為單位） ，按倒計時方式對洗 滌過程作計時顯示，直到時間到而停機。（3）三只 LED 燈表示“正轉(zhuǎn)”“反轉(zhuǎn)”和“暫?！? 個狀態(tài)。 2.2 設(shè)計的總體思路 從課程設(shè)計要求來看，要求實現(xiàn)電機的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，實際上沒有電機給我們接上，這回要用四個 LED 燈的狀態(tài)來表示，當(dāng)顯示時間前 20 秒正傳、暫 停 10 秒、反轉(zhuǎn) 20 秒

7、、再暫停 10 秒，如此一來，周期恰好是 60 秒，理所當(dāng)然的分鐘計數(shù)器、秒計數(shù)器是一定要有的。接下來脈沖是一定的了，但是有分鐘計數(shù) 器和秒鐘計數(shù)器還要考慮是不是要 60 分頻器，就我們所學(xué)過的來說實現(xiàn)循環(huán)有 移位寄存器；還有個問題，當(dāng)洗滌時間到了，報警還要一個報警電路，根據(jù)人性化、自動化、低成本的設(shè)計原則，報警的蜂鳴器不可以長時間的叫，要有個合理的時間，我們可以用一個單穩(wěn)態(tài)電路來實現(xiàn)。但是還有一個問題要解決：一如何提取時間并使循環(huán)電路工作的信號?方案有兩種：是直接從數(shù)值上進行提取信號 來控制一個可以實現(xiàn)循環(huán)的 74LS194 來實現(xiàn)； 另一種是制作一個二十進制到十進制的循環(huán)轉(zhuǎn)化來把這一分鐘走

8、完，但是從電路的復(fù)雜程度和經(jīng)濟性來說，顯然后者太過于復(fù)雜，也不利于接線和排故障，雖然難度會大一些、出成果的時間會比別人晚，但是要設(shè)計一個真正可以讓用戶用放心使用的產(chǎn)品，還得這樣做。尤其是最后的循環(huán)電路用兩個 194 一定可以很容易實現(xiàn)一些，出成果的時間會比別人晚，但是要設(shè)計一個真正可以讓用戶用放心使用的產(chǎn)品，還得這樣做。尤其是最后的循環(huán)電路用兩個 194 一定可以很容易實現(xiàn)。3 設(shè)計的基本原理 首先， 從秒脈沖出來的信號， 經(jīng)過一個控制電路后進入秒計數(shù)器進行秒計數(shù)， 進行清零，這時用戶置入洗滌時間，并按開始按鈕，洗衣機開始工作。當(dāng)秒計數(shù)器變?yōu)榱愕臅r候，去分鐘計數(shù)器上面借數(shù)；與此同時，從十秒位轉(zhuǎn)

9、化出來的信號進入移位寄存器后， 燈表示出電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)； LED當(dāng)用戶設(shè)定的洗滌時間結(jié)束后， 電路報警并清零；同時電機指示燈熄滅。4設(shè)計方案方案一,圖二 (圖片2)方案二,圖片3 (圖片3)本定時器實際上包含兩級定時的概念，一是總洗滌過程的定時，而是在總洗滌過程中又包含電機的正轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)和暫停三種定時，并且這三種定時是反復(fù)循環(huán) 直至所設(shè)定的總定時時間到位置。 當(dāng)總定時時間在 0-20分鐘以內(nèi)設(shè)定一個書之后 T 為高電平 1，然后用倒計時的方法每分鐘減 1 直至 T 變?yōu)?0.在此期間，若 Z1=Z2=1，實現(xiàn)正轉(zhuǎn)；若 Z1=Z2=0，實現(xiàn)暫停；若 Z1=1,Z2=0,實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)定時的方法很多

10、，比如采用單穩(wěn)電路實現(xiàn)定時，又如將定時初值預(yù)置到計數(shù)器中， 使計數(shù)器運行在減計數(shù)狀態(tài)，當(dāng)減到全零時，則定時時間到。如圖所示的電路原理框圖就是采用這種方法實現(xiàn)的。 由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng) 60 分頻后， 得到分脈沖信號。 洗滌定時的時間的初值先通過撥盤或數(shù)碼開關(guān)設(shè)置到洗滌時間計數(shù)器中，每當(dāng)分脈沖到來計數(shù)器減 1，直至減到定時時間到為止。運行中間， 剩余時間經(jīng)譯碼后在數(shù)碼管上進行顯示。 經(jīng)比較后，采用第二種方案。5 單元電路的設(shè)計和元件的選擇 5.1 秒脈沖發(fā)生器方案一：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器    由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的電路圖如圖4所示，由

11、于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。 (圖4) 圖5,555定時器的引腳方案二：由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器 圖6 由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器的電路，在此電路中，當(dāng)電源電壓波動時，會使振蕩頻率不穩(wěn)定，在 Vth 與 VDD/2 不相等時，影響尤為嚴重，而 Vth 容易受溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，不宜采用此方案5.2 分秒計數(shù)器 ( 圖8 ) 74LS192的引腳圖 ( 圖7 )分秒計數(shù)器74

12、LS192的功能表如表1(表1 ) 74LS192功能表 一百進制分計數(shù)器和六十秒計數(shù)器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進制不同而已，我們用四片74LS192來實現(xiàn)分計數(shù)和秒計數(shù)功能，我們要的只是減計數(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端輸入的時候秒計數(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，秒十位的計數(shù)從6變到5，一直到變?yōu)?；

13、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，計數(shù)器進入下一個循環(huán)減計數(shù)工作中。對于分計數(shù)來說，道理也是一樣的；只是要求，當(dāng)秒計數(shù)完成了，分可以自動減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計數(shù)的DOWN端作為分計數(shù)的輸入信號來實現(xiàn)秒從分計數(shù)上的借位。當(dāng)然，這些計數(shù)器工作，其中清零端CR要處于低電平，置數(shù)端不置數(shù)時要處于高電平。這是一個獨立工作的最高可以顯示101分鐘的計時器把四個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。作為洗衣機控制器的一個模塊，它還得有一定的接口來和其他的

14、模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，分計數(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)要從外部把它們強制清零時，可以用一個三極管（NPN）或者兩個或門就可以實現(xiàn)該功能。還有我們可以利用分計數(shù)的UP端來進行外部置數(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 就可以實現(xiàn)從09的數(shù)字輸入。5.3 時間譯碼及控制門時間譯碼及控制門如圖9所示。 在此部分電路中， 三個指示燈， 從上至下依次代表 “正轉(zhuǎn)” 、 “暫停” 、 “反轉(zhuǎn)” 。 從 60 秒到 40 秒內(nèi)第一個燈亮， 40 到 30 秒內(nèi)是第二個燈亮。在 30 到 10 秒內(nèi)從是第三個燈亮，然后剩下的

15、十秒鐘是第二個燈亮，如此完成第一個循環(huán)，剛好一分鐘，之后的時間依次循環(huán)。 當(dāng)時間減到 0 時，最上面的燈亮，提醒定時時間到。 圖9 時間譯碼及控制門5.4 總電路圖總電路圖如圖 10所示。 圖10 總電路圖 6 仿真結(jié)果6.1 秒脈沖發(fā)生器 如圖11圖11 秒脈沖發(fā)生器仿真6.2 分秒計數(shù)器 如圖1圖12 分秒計數(shù)器仿真6.2.1 正轉(zhuǎn) 如圖 13圖13 洗衣機正轉(zhuǎn)時仿真6.2.2 暫停 如圖圖14 洗衣機暫停時仿真6.2.3 反轉(zhuǎn) 如圖156.2.4 定時時間到 如圖 16圖167 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，計數(shù)器的工作也很理想，“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?！钡闹甘?/p>

16、燈動作也很好，定時結(jié)束時，自動清零，同時指示燈亮，提醒時間到。，唯一不足的是沒有將電路置數(shù)的功能設(shè)計好，只能按照預(yù)設(shè)的時間100分鐘開始工作。除此之外，由于555定時器的電阻值設(shè)定的不是很理想，以至于出現(xiàn)的脈沖波形不是標(biāo)準(zhǔn)的占空比為百分之五十的方波。 不過，總的來說，仿真結(jié)果還是比較令人滿意的，比較成功。8 心得體會  在設(shè)計過程中，對設(shè)計方案進行了很多次的修改，雖然也有查閱資料，但更多的是自己的思考。記得在設(shè)計三種狀態(tài)的顯示燈的控制電路時，整整花了兩天的時間，試了好幾個方案，在網(wǎng)上查的資料都很繁瑣，且看不懂原理，到最后還是決定自己慢慢想，最終設(shè)計出來，雖然結(jié)果不是很完美，

17、但還是比較滿意的。  通過本次課程設(shè)計，讓我對實驗原理也有了更多的了解，對數(shù)電中常用的芯片功能及設(shè)計方法如利用卡諾圖等有了更深刻的了解，對設(shè)計實驗也有了更深切的體會，以前在做數(shù)電實驗時也有部分是設(shè)計性的實驗，不過基本上到最后都是老師告訴我們設(shè)計電路，自己雖然也有思考，但基本上沒有想出來過，也沒起到讓自己真正來設(shè)計某個電路的目的，而這次有了足夠的時間，基本上都是自己一點一點設(shè)計的，從某方面來說，還是很有成就感的。  除此之外，它讓我對課本知識進行了融會貫通，畢竟，要設(shè)計一個完整的電路，單靠某一章節(jié)或某一部分的知識是不夠的，要在整本書中找自己需要的東西，簡單的說，就要做到學(xué)以致用。在考慮問題時，不要指望一次就能把問題考慮成熟，要做好不斷否定并不斷修改的準(zhǔn)備。  在沒有做課設(shè)之前，我對課本知識是很模糊的學(xué)習(xí)也是為了應(yīng)付一下期末考試，現(xiàn)在讓我對課本知識有了更透徹的了解，也算是做到了理論聯(lián)系實際。9.參考文獻【1】 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)康華光 主編 北京：北京高等教育出版社【2】 電子技術(shù)課程設(shè)計歷雅萍、易映萍 主編 北京：中央廣播電視出版社 【3】 電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo) 彭介華 主編 北京：北京高等教育出版社 武漢：