简易洗衣机控制器设计.pdf-资料库

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沈阳航空航天大学课程设计简易洗衣机控制器设计班学级电信 1501 班号 153402010119 学生姓名李宗辉指导教师胡乃瑞

沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称电子线路课程设计课程设计题目简易洗衣机控制器设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个简易洗衣机控制器，技术指标如下： 1 洗衣机工作顺序为：启动—>正转 20s —> 暂停 10s—> 反转 20s—>暂停 10s； 2 定时时间结束时，洗衣机停止工作，同时发出报警声音； 3 三个 LED 表示“正转”，“反转”，“暂停”，三种状态； ④两位数码管显示预制时间，0~60 分钟任意设定，设有启动键和停止键，预制定时时间之后，按启动键机器开始运转，任意时刻按暂停键，机器都将停止。二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006 年五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表：序号评定项目评分成绩 1 2 3 4 5 设计方案正确，具有可行性，创新性（15 分）设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15 分）态度认真，遵守纪律（15 分）设计报告的规范化、参考文献充分（不少于 5 篇）（25 分）答辩（30 分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2018 年 1 月 19 日

一、概述这次的课设题目为简易洗衣机系统的设计，根据任务书要求，需要完成的功能主要有三个方面。一是要实现洗衣机的正转、反转和暂停的功能，用三个 LED 灯表示即可，二是要实现洗涤时间完成时的警示功能，即再用一个发光二极管表示，三是要实现随时开始和随时暂停的功能，所以我认为运用逻辑门的知识再加一个单刀双置开关即可。综上，我认为此次电路的设计主体是采用有计数器的计时电路，计数器采用十进制可逆计数器 74ls192，通过计数器的计数功能来实现洗衣机控制系统的正转、反转以及暂停功能。信号由信号发生器产生，经过逻辑门控制连接到 60 秒计数器的低位控制端从而实现计数器的倒计时计数功能。秒的高位接入 3-8 译码器（74ls138），根据报告书要求，用三个与门分别实现正转、反转、停止。当秒计数器变为零的时候，分钟计数器借数，当最后处于 0001 状态时，洗涤停止，并且警报灯亮，即 LED4 亮。仿真图中，LED1 表示正转，LED2 表示停止，LED3 表示反转，LED4 表示洗涤完成。本课程设计在实际生活中可以在洗衣机定时洗涤时显示不同的洗涤状态。用户可以根据需要自行设定洗涤时间，并且在洗涤结束后会提示用户洗涤完成。二、方案论证设计方案采用由 555 定时器构成的多谐振荡器来作秒脉冲发生器，秒脉冲接入 60 秒计数器，然后接入分计数器，均采用十进制计数器 74ls192，并连接集成数码管显示时间（做硬件时连接译码器 74ls47 和共阳极数码管组成），随后接入四输入端或非门，并借助 3—8 译码器来实现正转、暂停、反转功能（三个颜色不同的发光二极管来表示），由于倒计时处于 0000 时停留时间过短，采用多种方法都难以实现，所以当数码管在 0001 时让电路停止循环，停止以后，发出警报声，即图中 LED4 保持长亮。另外，将分计数器和秒计数器的输出连在一起，运用与非、双端与的逻辑关系并借助一个单刀双置开关来实现电路随时开始和随时暂停的功能。设计电路完毕后，四位数码管会显示 9960 的初始状态，所以还要接入一个置数开关，此开关主要用来控制分钟的重新置数，此开关相当于开始键，每次预定时间完成后，都需要按下开关实现重新计数，从而运行整个电路。这种方案主体运用了十进制可逆计数器，所以在功能上他可以很好的实现计数的功能。通过各种逻辑门的知识再来对计数器的输出进行控制。所以在理论上它是可行的。这种方案可以实现的功能主要有三个，即任务书要求的功能。首先它可以实现 0-60 分钟任意设置，通过改变分计数器的输入端即可。其次此方案可以实现在不同时刻的亮灯情况，因为 3-8 译码器的输出端分别为从 0 至 7。所以，输出端为 5 和 4 的时候，表示正

转的 LED 灯亮，输出端为 3 和 0 的时候，表示暂停的 LED 灯亮，输出端为 1 和 2 的时候，表示反转的 LED 灯亮起。另外当四位数码管显示 0001 时，通过四个四输入端或非门和一个四输入与门的逻辑关系可以实现暂停功能，并且此时表示洗涤结束的 LED 灯会亮起。综上可知，这种方案理论上是可行的。这种方案理论上可以很好的实现说明书要求，连线方式也简单，便于理解。但它也有其自身的局限性，用户在改动洗涤时间时，都需要手动的接入导线，显得较为繁琐，不便操作。本方案原理框图如图 1 所示。共阳极数码管洗涤完成指示灯译码器 74ls47 由计数器 74ls192 构成的分计数器由计数器 74ls192 构成的 60 进制秒计数器置数开关开始/暂停开关译码器 74ls138 正转指示灯暂停指示灯反转指示灯由 555 定时器构成的多谐振荡器图 1 设计方案原理框图

三、电路设计 1. 多谐振荡器该多谐振荡器可由多谐振荡器构成，即一只 555 芯片，一只 510k 欧电阻，一只 470k 欧电阻，两只 910nF 电容构成，输出可视为 1s 的脉冲。公式如下   )2 1(1 2ln1 T R R C   2 2 2ln1 T CR    1 2 920ms TT T     s1 （1）（2）（3） 555 计数器的 OUT 端连接至电路中的开始、暂停开关。多谐振荡器电路如图 2 所示。 2. 计数器图 2 多谐振荡器电路图本此设计的电路主体是由计数器（74ls192）构成的，而且在电路中需要对分和秒进行区分，所以在此我将他们称为分钟计数器和秒计数器。分钟计数器来控制分钟的改变，秒计数器来控制秒的改变，分钟和秒需要有两只计数器控制，所以共需要有四只计数器。在此从低位到高位依次称为秒个位计数器、秒十位计数器、分钟个位计数器和分钟十位计数器。四个计数器的 VCC 都需要连接到 5v 电源 VCC 上，计数器的 GND 也都需要连接到电路的公共地端 GND 上。秒个位计数器的四个输入端都要接到公共地端，按设计要求，秒计

数器需要设置为 60 进制计数器，所以秒十位计数器的 B、C 两端需要接高电平即 VCC 端， A、D 两端需要接公共地端。分钟计数器的输入端可以根据要求自行接入，即实现 0-60 分钟任意设置的功能。四个计数器的进位端（up 端）也需要接高电平，秒个位计数器的预置位端（load 端）接高电平，秒十位计数器的预置位端（load 端）需要接入秒十位计数器的借位输出端（BO 端）从而实现 60 秒预置。秒个位计数器的借位输出端（BO 端）需要连接秒十位计数器的借位端（down 端），从而实现借位相减。秒十位计数器向分钟借位的方式与秒个位向秒十位借位的方式相同，即将秒十位计数器的借位输出端（BO 端）与分个位计数器的借位端（down 端）连接。同理，分个位计数器的借位输出端（BO 端）也和分十位计数器的借位端（down 端）连接。分十位计数器的借位输出端（BO 端）需要和预置位端（load 端）连接。另外，电路中还需要一个预置位开关来实现重新预置，每次对洗涤时间改变时，都需要按下预置开关实现对分钟的重新预置，开关的输入端分别接高电平 VCC 和低电平 GND，输出端接分钟计数器的预置位端（load 端）。计数器电路如图 3 所示。 3. 数码显示器图 3 计数器连接电路图在硬件连接中，由于没有集成数码管，所以需要用译码器（74ls47）和共阳极数码管连接实现数码管的显示功能。电路中需要用的四个译码器（74ls47）和四个七段数码管。与计数器类似，在此，我将四个数码管分别称为秒个位显示数码管、秒十位显示数码管、分个位显示数码管和分十位显示数码管。数码管的七个端口分别为 A、B、C、D、E、F 和

G，七个端口分别与译码器（74ls47）的七个输出端（QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG）对应连接，四个译码器的输入端 A、B、C、D 分别和四个计数器的输出端（QA、QB、QC、QD）对应相连。连接电路如图 4 所示 4.3 线-8 线译码器图 4 数码管连接电路在表示洗衣机正转、反转和暂停三个状态时，需要用到三个指示灯，分别是 LED3（黄）灯代表“正转”、LED2（绿）灯代表“暂停”、LED1(蓝)灯代表“反转”。从 60 秒到 40 秒内第一个灯亮，从 40 到 30 秒内是第二个灯亮。在 30 到 10 秒内是第三个灯亮，然后剩下的十秒钟是第二个灯亮，如此完成第一个循环，刚好一分钟，之后的时间依次循环。当时间减到 0 时，由报警灯亮，用红灯表示，提醒定时时间到。译码器 74ls138 是 3 个输入端的译码器，即将三个输入端（A、B、C）分别接入 74ls192 芯片的 QA、QB、QC 即可，根据 74ls138 译码器的知识可知，译码器 74ls138 的输出端分别为从 0 至 7，则再根据与门的知识，将 Y0 端和 Y3 端用与门连接，Y1 和 Y2 用与门连接，这样便可以实现当秒十位显示数码管显示 5 和 4 时 LED3 亮起，显示 3 和 0 时 LED2 亮起，显示 1 和 2 时 LED1 亮起，从而实现正转、反转和暂停时的指示功能。译码器连接电路如图 5 所示。图 5 译码器连接电路

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