課程方案設計書——洗衣機控制器方案設計書

1、洗衣機控制器設計姓名:專業(yè):學號:班級:指導老師:唐杰測控技術與儀器200800304021測控081班覃啟錦摘要從課程設計要求來看，要求實現(xiàn)電機的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，當顯示時間前20 秒正傳、暫停 10 秒、反轉(zhuǎn) 20秒、再暫停 10 秒，如此一來，周期恰好是 60 秒，理所當然的分鐘計數(shù)器、 秒計數(shù)器是一定要有的。 接下來脈沖是一定要有的， 我們可以用 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生脈沖。 除了這些， 還要求在定時 結(jié)束后有一個指示燈亮來提示定時時間到， 還要求電路有清零和置數(shù)的功能， 這 些用邏輯電平開關即可以實現(xiàn)。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。

2、 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨。 預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。5.2.1 正轉(zhuǎn) 第六章 真結(jié)果分析 第七章 體會小結(jié) . 第八章 元器件清單 錯誤！未定義書簽。 14 14 15目錄第一章 設計任務與要求 4第二章 基本原理 4第三章 設計方案 5第四章 單元電路的設計和元件的選擇 74.1 秒脈沖發(fā)生器 74.2 分秒計數(shù)器 94.3時間譯碼及控

3、制門 114.4 總電路圖 12第五章 仿真結(jié)果 125.1秒脈沖發(fā)生器 135.2 分秒計數(shù)器 13洗衣機控制器設計第一章設計任務與要求設計一個電子定時器，控制洗衣機按如圖1洗滌模式進行工作定時到4宦時啟動f正寮20秒f暫停10秒反轉(zhuǎn)20秒f暫停10秒 停機亠A定時未釦圖1洗滌模式（1 ）當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。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。（3） 三只LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫?！?3個狀態(tài)。第二章基本原理首先，從秒脈

4、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)化出來的信號進入移位寄存器后，LED燈表示出電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)；當用戶設定的洗滌時間結(jié)束后，電路報警并清零；同時電機指示燈熄滅。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。第三章設計方案方案一框圖如圖2所示圖2設計方案一方框圖如圖3所示圖3設計方案二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循環(huán)直至所設定的總定時時 間到位置。當總定時時間在 099

5、min以內(nèi)設定一個書之后 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)?在此期間，若Z1=1，Z2=0,實現(xiàn)正轉(zhuǎn)；若Z仁Z2=0，實現(xiàn)暫停; 若Z仁0 ,Z2=1,實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)定時的方法很多，比如采用單穩(wěn)電路實現(xiàn)定時，又如將定時 初值預置到計數(shù)器中，使計數(shù)器運行在減計數(shù)狀態(tài)，當減到全零時，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)碼開關設置到洗滌時間計數(shù)器中， 每當分脈沖到來計數(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。綾鏑鯛駕櫬鶘

6、蹤韋轔糴。經(jīng)比較后，采用第二種方案。第四章 單元電路的設計和元件的選擇4.1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。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。:L：28.868R1 VCCrst 92DIS555一VIRTU AL Timer975772kir-R2I00QCON98GND10nF：C10nF：:Cf圖4由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩

7、器斗CCVDN TR G圖5555定時器的引腳圖QDCTH537555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。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。4.2分秒計數(shù)器U115110-914D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3UPTCUDNTCDPLMR7419232612 門13=U31511091114D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3UPTCUDNTCDPLMR3267U215T * rrer

8、D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3UPTCUDNTCDPLMR54147419232612:13U4151109514D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3UPTCUDNTCDPLMR32677419274192圖7分秒計數(shù)器其中，74LS192的引腳圖如圖8所示U?TCDTCUMR PL DN UPQ3D3Q2D2Q1D1Q0D01411451574LS192圖874LS192的引腳圖74LS192的功能表如表1所示輸入輸出MRPLCPCPP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXX加計數(shù)011XXXX減計數(shù)表174LS192功能表一百進制分計數(shù)器和

9、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)?;當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

10、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。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。對于分計數(shù)來說，道理也是一樣的；只是要求，當秒計數(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。當然，這些計數(shù)器工作，其中的清零端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模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，分計數(shù)的清零

11、端LD是接在一起的；秒的清零端 LD又是接在一起的，所以當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0 9的數(shù)字輸入。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。4.3時間譯碼及控制門in L 丄土士心初05.3PP 1 注 QWT -董ip衛(wèi)-B0 UF WWIr4AL505AMLED_ELiaVV_RATED174LS1&2Hevp yci：. |3M；.：:一；38；二-VCCI 5A ；02心m 口 -Tledi-Vi. L。從

12、60然后剩輒嶧圖9時間譯碼及控制門在此部分電路中，三個指示燈，從上至下依次代表“正轉(zhuǎn)”、“暫?！薄ⅰ胺崔D(zhuǎn)”秒到40秒內(nèi)綠燈亮，從 40到30秒內(nèi)是兩個燈都不亮。在 30到10秒內(nèi)是黃燈亮， 下的十秒鐘是兩個燈不亮，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)。陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。當時間減到0時，最上面的紅燈亮，提醒定時時間到。4.4總電路圖Is?B7967IZ：mZOLIK：mr乂T4L5192NkECjGREENJRATLITLOOD圖10總電路圖4.5 PCB 圖R205&fi_WIRTU,liLTimerL3-9士1SBcsc!：-LX,-bit5 H A DDWSklUZNU374

13、LS192M骯 74 L SOO D ：lk；3 3 * 5 M=g訂74L51fi2NU1D 74LSOODiCuy SpvccRe T4LSOOD? F.Mledi0R1豹儀9 口 1血除第13 * r-l *-iI-*. b-i r-i *-in-iD2f-ib. fnui tMUI Lnui vnMJ25.1秒脈沖發(fā)生器第五章仿真結(jié)果二 & SCCM3C tVcc圖11秒脈沖發(fā)生器仿真5.2分秒計數(shù)器1BD 5VU1SU154511BD 51 16 45134圖 12 分秒計數(shù)器仿真第六章 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)”

14、、 “暫停”的指示燈動作也很好，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)的功能設計好， 只能按照預設的時間 100 分鐘開始工作。 除此之 外，由于 555 定時器的電阻值設定的不是很理想， 以至于出現(xiàn)的脈沖波形不是標準的占空比 為百分之五十的方波。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。 不過，總的來說，仿真結(jié)果還是比較令人滿意的，比較成功。第七章 心得體會本次課程設計， 我花了很多時間， 主要是在控制電路上， 當時實在是想不到該怎樣用兩 個燈分別表示三種狀態(tài)， 后來在網(wǎng)上找的論文也有很多問題， 要求也和本次課程設計的要求 出入很大。可以說，這次課設的電路基本上是自己

15、設計出來的。雖然花了不少的時間，但是 收獲真的不小。 它使我對課本以及以前學過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解， 也讓我知道 了， 光分開是不夠的， 從外面學到的知識要形成一個整體， 這也很好的訓練了外面對開發(fā)一 個項目應該有怎樣的思路和準備更清晰。 識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。計過程中， 對設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，最終設計出來，雖 然結(jié)果不是很完美，但還是比較滿意的。 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。本次課程設計， 讓我

16、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計方 法如利用卡諾圖等有了更深刻的了解， 對設計實驗也有了更深切的體會， 以前在做數(shù)電實驗 時也有部分是設計性的實驗， 不過基本上到最后都是老師告訴我們設計電路，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計的，從某方面來說，還是很有成就感的。 恥諤銪滅縈 歡煬鞏鶩錦。之外，它讓我對課本知識進行了融會貫通，畢竟，要設計一個完整的電路，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 備。 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。有做課設之前， 我對課本知識是很模糊的學習也是為了應付一下期末考試， 現(xiàn)在讓我