简易洗衣机控制电路

武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：瞿子敬专业班级：通信1104指导教师：刘可文工作单位：信息工程学院题目:简易洗衣机控制电路的设计与实现初始条件：双向计数器74LS192，七段共阴数码管，译码器74LS48,555定时器，发光二极管，电阻若干，门电路若干，开关若干。本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。用数码管显示定时时间。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。2、技术要求：1）设计一个电子定时器，控制洗衣机按如下洗涤模式进行工作：2）当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号（可换成指示灯）提醒用户。3）用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。4）用三只LED灯表示“正转”、“反转”和“暂停”3个状态。5）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。画出电路原理图。3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、2013年5月16日，布置作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2013年6月20日至2013年6月25日，方案选择和电路设计。3、2013年6月29日至2013年7月4日，电路调试和设计说明书撰写。4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：2013年7月5日系主任（或责任教师）签名：2013年7月5日定时启动→正转20秒→暂停10秒→反转20秒→暂停10秒定时未到定时到停机武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书目录摘要.......................................................................IAbstact....................................................................II1概述......................................................................12简易洗衣机控制器设计方案及原理框图........................................22.1设计方案............................................................22.2方案比较与选择.......................................................33单元电路设计及相关参数....................................................43.1计时电路............................................................43.2预置数电路与复位键..................................................43.3时钟脉冲电路........................................................53.4运行状态显示电路....................................................74电路的仿真................................................................84.1时钟脉冲电路........................................................84.2定时器..............................................................84.3电机工作指示灯......................................................95总电路...................................................................125.1总图说明............................................................126设计感悟.................................................................137参考文献.................................................................15附录一.....................................................................16附录二.....................................................................17附录三.....................................................................20武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书I摘要本设计应用于洗衣机的自动控制，使用数字电子技术相关知识，设计出相应电路，并采用multisim仿真软件运行简易洗衣机控制器的工作过程。从课程设计的要求来看，要求电机正转二十秒，暂停十秒，反转二十秒，暂停十秒，总过程六十秒，则应当采用分钟计数器与秒计数器。显然脉冲信号应选择秒脉冲，可选用555定时器接作多谐振荡器来产生。要求电路有清零与置数功能，可以利用电平开关来实现。最后用译码管与数码管显示器来显示时间，用发光二极管来表示电机工作状态，实现自动循环控制。关键词：自动控制555定时器正转反转暂停武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书IIAbstactThisdesignappliedtotheautomaticcontrolofthewashingmachine,theuseoftheknowledgeofthedigitalelectronictechnology,designedthecorrespondingelectriccircuit,andusethemultisimsimulationsoftwaretoruntheprocessofthewashingmachinecontroller.Fromtheperspectiveoftherequirementsofcurriculumdesignformotorforwardfor20seconds,tensecondspause,inversionof20seconds,tenseconds,thetotalprocessof60seconds,soIshouldadoptminutecounterwiththeSEC.Obviouslythepulsesignalshouldchoosesecondpulse,sowechooseamultivibratortogenerate555timer.Itrequiresresetcircuitandloadfunction,andthelevelswitchcanbeutilizedtoimplement.Finally,bydecodingtubeanddigitaltubedisplayitcanshowstime,usingledstoindicatethemotorworkingcondition,realizetheautomaticcyclecontrol.Keywords:automaticcontrol555timersforwardinversionpause武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书11概述本电路是以计时器为主体，配合门电路构成的控制器。通过对计时器时间的采集，转化成相应的控制信号来控制电机的工作方式（本设计中以LED来体现）。当用户通过电平开关置入一个数时，接通电源及脉冲开关，计时器开始以秒为频率倒计时，即洗衣机开始以设计要求的方式工作，途中可断开脉冲来实现人工暂停（即洗衣机开盖自动暂停）。当后一位倒数到0时，输出一借位信号到前一位，使前一位减一，倒计时完成以后，通过计数器输出的低电平，配合门电路，可自动断开时钟脉冲，洗衣机停止工作，同时表示停止的LED亮，蜂鸣器报警。配合使用复位键和开始可重新置数，调整洗衣时间，让洗衣机再次工作。时钟脉冲由555定时器制成多谐振荡器提供，调整相应参数，使输出为1s/5v，为计时器提供信号源。武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书22简易洗衣机控制器设计方案及原理框图2.1设计方案方案一：设计一个电子定时器，用以控制电机的运转。洗衣机工作顺序：启动——正转20s——暂停10s——反转20s——暂停10s——检查时间——继续工作或停止工作。原理框图：图2.1方案一武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书3方案二：利用单片微型计算机STC58C52可编程控制的特点，控制输出端口输出与时间的关系，控制电机的运转。使洗衣机可在预设模式下进行十进制的时间预置，通过数码管及LED显示工作状态，完成要求的功能。原理框图：图2.2方案二2.2方案比较与选择方案一采用数字电路，为单线程控制，思路较明确，容易实现，但使用芯片较多，接线复杂。方案二采用单片机控制，是以单片机为核心，包涵外围工作部件，接线简单，整体简单。比较两个方案不难发现，方案二对于熟悉单片机的人来说是一个较好的选择，但其价格较贵，而且编程十分复杂，不适合新接触单片机的人。考虑到实现的难易度以及自身知识的掌握，还有价格因素，故而我选择方案一作为设计方案。武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书43单元电路设计及相关参数3.1计时电路为满足倒计时的需求，采用双向计时芯片74LS192。74LS192工作原理：芯片有两个脉冲输入端，当UP端接脉冲时，计数器为正计数；当DOWN端接脉冲输入时，计数器为倒计数。A,B,C,D为置数端，当CLR为高电平，LOAD为低电平时，输出QAQBQCQD为ABCD，BO为借位端，CO为进位端。将每一级的BO接下一级脉冲，CLR接复位按钮，ABCD分别接相应的预置电平，秒位DOWN接时钟脉冲，这样，当低位倒数至0时，借位端发出信号，低位自身进入下一个60进制循环，高位减一，完成借位功能，通过对分钟的高位置数，可预定洗衣机工作时间。图3.1时序电路3.2预置数电路与复位键预置数电路：原本思路为使用一片74LS290加法计数器，完成按一下时间加十分钟的功能，但考虑到经济因素，本次设计中使用四个单刀双掷开关，分别接到高电平与低电平，完成二进制的时间预置。武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书5复位键：由74LS192功能表可知，当CLR端为高电平时，所有输出强制清零，故在这里使用按键开关，一端接高低电平，一端接所有的CLR，当按下去时，CLR输入高电平，所有计数器清零，完成复位功能。图3.3复位键图3.2置数开关3.3时钟脉冲电路由于计数器必须有秒脉冲源才能实现计时功能，所以这里需要一个频率为1s的方波脉冲为低位片提供时钟信号。利用555计时器接作多谐振荡器，当电源接通后，VCC通过对R1、R2向电容充电。电容上得到电压按指数规律上升，当电容上的电压上身到2/3VCC时，输电压VO为零，电容放电。当电压下降到1/3VCC时，输出电平为高电平，电容放电结束。这样周而复始便形成了振荡。电路如图3.4。武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书6图3.4时钟脉冲电路参数计算：