課程設(shè)計(jì)-洗衣機(jī)

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　題目：洗衣機(jī)</b></p><p><b>　　任務(wù)要求 </b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是利用學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)進(jìn)行的一次綜合設(shè)計(jì)，要求完成的主要任務(wù)：</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，要

2、求產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，且頻率可調(diào)；</p><p>　　利用產(chǎn)生的波形去控制洗衣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率；</p><p>　　當(dāng)定時(shí)時(shí)間達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，一方面使電機(jī)停機(jī)，同時(shí)發(fā)出音響（可用各種提示）提醒用戶注意；</p><p>　　用兩們數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時(shí)間（以分鐘為單位），按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)洗滌過(guò)程作計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間到而停機(jī)；</p><p&

3、gt;　　三個(gè)LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“暫?！?、“反轉(zhuǎn)”3個(gè)狀態(tài)；</p><p><b>　　畫出電路圖</b></p><p>　　利用Multisim軟件對(duì)電路的仿真與調(diào)試。</p><p>　　控制洗衣機(jī)的電機(jī)做如下運(yùn)轉(zhuǎn)：</p><p><b>　　三、性能指標(biāo)要求</b></p>

4、;<p>　　產(chǎn)生四種頻率可調(diào)的波形；</p><p>　　按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)洗滌過(guò)程做計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間停止</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到終點(diǎn)，一方面電機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)報(bào)警提醒用戶注意。</p><p><b>　　仿真調(diào)試成功。</b></p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)與調(diào)試：</b>

5、;</p><p>　　按照任務(wù)要求，計(jì)算參數(shù)，選擇元器件。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路和所選擇的元器件搭接安裝電路，并按照調(diào)試步驟（調(diào)試步驟詳見(jiàn)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書）進(jìn)行調(diào)試，逐步排除故障，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　基本原理</b></p><p>&

6、lt;b>　　設(shè)計(jì)方案選擇</b></p><p><b>　　各部分電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　函數(shù)發(fā)生器電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　可預(yù)置時(shí)間的顯示報(bào)警系統(tǒng)電路</p><p>　　模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路</p><p>

7、<b>　　相關(guān)芯片及基本電路</b></p><p>　　用74LS190構(gòu)成十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器</p><p>　　用74LS161構(gòu)成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器</p><p>　　兩片74LS138接成4線-16線譯碼器</p><p>　　用74LS90實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘預(yù)置數(shù)</p><p>　　用74

8、LS192實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘倒計(jì)時(shí)</p><p><b>　　總電路的仿真</b></p><p>　　仿真結(jié)果分析與心得體會(huì)</p><p><b>　　器件清單 </b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　

9、　基本原理</b></p><p>　　普通洗衣機(jī)的主要構(gòu)成部分包括：時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路、可預(yù)置時(shí)間的顯示報(bào)警系統(tǒng)、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路、洗衣機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路四部分組成。</p><p>　　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，當(dāng)顯示時(shí)間前30秒正傳、暫停20秒、反轉(zhuǎn)30秒、再暫停20秒，如此一來(lái)，周期恰好是100秒，可以用秒計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)脈沖函數(shù)發(fā)生器可采用不同電

10、路形式和元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體電路可采用運(yùn)放和分立器件構(gòu)成，也可用專用集成芯片設(shè)計(jì)。除了這些，還要求在定時(shí)結(jié)束后有一個(gè)指示燈亮來(lái)提示定時(shí)時(shí)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(kāi)關(guān)即可以實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案選擇</b></p><p>　　方案一：函數(shù)發(fā)生器采用集成芯片，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)</p><p>　　優(yōu)

11、點(diǎn)：由集成芯片、單片機(jī)和外圍電路構(gòu)成，使各部分電路非常簡(jiǎn)單，而且該技術(shù)在控制方面的應(yīng)用比較成熟，方便控制與調(diào)試。此外單片機(jī)功能比分立器件功能更齊全，可編程控制有利于電路改進(jìn)。</p><p>　　缺點(diǎn): 集成芯片與單片機(jī)成本高，單片機(jī)需要進(jìn)行編程，目前所學(xué)知識(shí)有限。</p><p>　　方案二：利用數(shù)字電路和模擬電路知識(shí)實(shí)現(xiàn) </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：制作成本低，

12、仿真與調(diào)試方便。同時(shí)可對(duì)本學(xué)期所學(xué)知識(shí)進(jìn)行很好的實(shí)踐。</p><p>　　缺點(diǎn)：各器件的選取需要進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，過(guò)程較為繁瑣。</p><p>　　綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖一 洗衣機(jī)原理框圖</p><p><b>　　各部分電路設(shè)計(jì)</b></p><p>

13、;<b>　　函數(shù)發(fā)生器電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖二 用運(yùn)算放大器和分立元件構(gòu)成函數(shù)發(fā)生器</p><p>　　電路用同相滯回比較器和反相積分器構(gòu)成。比較器輸出的方波經(jīng)積分器積分可得到三角波，三角波經(jīng)電阻為比較器提供輸入信號(hào)，形成正反饋，構(gòu)成三角波方波發(fā)生器。由于采用運(yùn)放組成的積分電路，因此可實(shí)現(xiàn)恒流充電，使三角波形線性大大改善。</p>

14、<p>　　圖三 三角波方波發(fā)生器</p><p>　　滯回比較器的閾值電壓 </p><p>　　電路振蕩頻率 </p><p>　　調(diào)節(jié)可改變振蕩頻率，改變可調(diào)節(jié)三角波幅值。</p><p>　　將所得三角波經(jīng)差分放大電路實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波的變換，電路如圖四所示</p><

15、p>　　圖四 三角波—正弦波的轉(zhuǎn)換</p><p>　　三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路的參數(shù)選取原則是：隔直電容的容量要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l率很低，一般取470Μf,濾波電容視輸出波形而定，若含高次諧波成分較多，可取的較小，一般為幾十皮法至幾百皮法。利用晶體管非線性工作區(qū)是三角波頂部和底部產(chǎn)生對(duì)稱的失真，從而形成近似正弦波形。</p><p>　　三角波—鋸齒波電路為比例運(yùn)算電路，當(dāng)三角波

16、上升時(shí)比例系數(shù)為1；下降時(shí)比例系數(shù)為-1。利用電壓控制開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)比例系數(shù)的變化，轉(zhuǎn)換電路如圖五所示。</p><p>　　圖五 三角波—鋸齒波轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖六 函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生四種波形</p><p>　　圖七 方波、三角波、正弦波、鋸齒波</p><p>　　可預(yù)置時(shí)間的顯示報(bào)警系統(tǒng)電路</p><p&g

17、t;<b>　　設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　圖八 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定與計(jì)時(shí)</p><p>　　圖九 秒倒計(jì)時(shí)時(shí)鐘電路</p><p>　　倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定使用三個(gè)74LS90芯片構(gòu)成8421十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)INA為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器從0到9開(kāi)始工作，并將數(shù)據(jù)輸入74192芯

18、片。74LS192為加減可控十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，在這里UP接高電平，DOWN接借位端BO，實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)。當(dāng)這部分工作時(shí)，74LS192從90芯片輸入的數(shù)據(jù)開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。時(shí)鐘倒計(jì)時(shí)范圍為0—999秒。</p><p>　　D觸發(fā)器控制定時(shí)報(bào)警時(shí)鐘</p><p>　　圖十 D觸發(fā)器控制電路</p><p>　　利用D觸發(fā)器狀態(tài)保持的功能,當(dāng)S3開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，人為加入了一個(gè)

19、脈沖此時(shí)Q為高電平，計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)CLR端為低電平，觸發(fā)器清零，Q端為低電平，連接報(bào)警器，報(bào)警器報(bào)警提醒用戶洗衣結(jié)束。此外洗衣機(jī)未使用而電源接通時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)報(bào)警，提醒用戶斷掉電源。</p><p><b>　　定時(shí)報(bào)警時(shí)鐘總電路</b></p><p>　　模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路</p><p>　　圖十一 電機(jī)模擬控制器&

20、lt;/p><p>　　將74LS190接成十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，經(jīng)函數(shù)發(fā)生器的十個(gè)脈沖后輸出一個(gè)脈沖。74LS161接成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，共100秒一個(gè)循環(huán)。2個(gè)3線8線譯碼器接成4線16線譯碼器，16個(gè)輸出端每個(gè)為10秒。這樣就實(shí)現(xiàn)了正傳30秒停止20秒反轉(zhuǎn)30秒再停止20秒。用74LS194模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出端接二極管，形象的顯示電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。</p><p><b>　　相關(guān)芯

21、片及基本電路</b></p><p>　　用74LS190構(gòu)成十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖十二 74LS190引腳圖</p><p>　　用74LS161構(gòu)成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖十三 74LS161接法</p><p>　　兩片74LS138接成4線-16線譯碼器</

22、p><p>　　圖十四74LS138接成4線-16線譯碼器</p><p>　　用74LS90實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘預(yù)置數(shù)</p><p>　　圖十五 74LS90時(shí)鐘置數(shù)</p><p>　　用74LS192實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘倒計(jì)時(shí)</p><p>　　圖十六 74LS192倒計(jì)時(shí)</p><p><b&g

23、t;　　總電路的仿真</b></p><p>　　洗衣機(jī)總電路仿真使用multisum，為使設(shè)計(jì)層次分明、美觀，在仿真過(guò)程創(chuàng)建了包括總電路，以及三個(gè)子電路。電路如圖所示：</p><p>　　圖十七 洗衣機(jī)仿真總電路</p><p>　　仿真結(jié)果分析與心得體會(huì)</p><p>　　在仿真的過(guò)程中，各部分電路工作正常能很好的控制洗衣

24、機(jī)簡(jiǎn)單的運(yùn)轉(zhuǎn)。定時(shí)報(bào)警時(shí)鐘可在0到999秒內(nèi)任意設(shè)置，“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?！钡闹甘緹魟?dòng)作也很好，定時(shí)結(jié)束時(shí)，自動(dòng)清零，同時(shí)指示燈亮，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，提醒時(shí)間到。此外當(dāng)洗衣機(jī)未使用而電源接通時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)報(bào)警，提醒用戶斷掉電源?？偟膩?lái)說(shuō)，仿真結(jié)果還是比較令人滿意的，比較成功。</p><p>　　這次課設(shè)的電路基本上是自己設(shè)計(jì)出來(lái)的。雖然花了不少的時(shí)間，但是收獲真的不小。它使我對(duì)課本以及以前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)更

25、好的總結(jié)與理解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)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。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)實(shí)驗(yàn)原理也有了更多的了解，對(duì)數(shù)電中常用的芯片功能及設(shè)計(jì)方法如利用卡諾圖等有了更深刻的了解，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也有了更深切的體會(huì)， 除此之外，它讓我對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行了融會(huì)貫通，畢竟，要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電路，單靠某一章節(jié)或某一部分的知識(shí)是不夠的，要在整本書中找自己需要的東西，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就要做到學(xué)以致用。在考慮問(wèn)題時(shí)，不要指望一次

26、就能把問(wèn)題考慮成熟，要做好不斷否定并不斷修改的準(zhǔn)備。</p><p>　　與其臨淵羨魚，不如退而結(jié)網(wǎng)，這也是我這次課設(shè)最大的體會(huì)，與其苦苦思索別人那樣子設(shè)計(jì)是什么原理，為何要那樣做，不如自己用已有的知識(shí)，重新考慮并設(shè)計(jì)，按自己的思路，達(dá)到自己所需要的效果，我覺(jué)得，這才是課程設(shè)計(jì)真正的目的。</p><p><b>　　器件清單</b></p><p

27、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第5版.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.童詩(shī)白，華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).第5.版北京：高等教育出版社，2015</p><p>　　畢滿清主編.電子及技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).第2版.北京：

28、機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　李萬(wàn)臣.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001</p><p>　　陳汝全主編.電子技術(shù)常用器件手冊(cè).第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　邱關(guān)源.電路.第5版.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　穆克.等.電路電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與