課程設計--簡易洗衣機控制器設計

1、<p>　　簡易洗衣機控制器設計</p><p><b>　　一.設計任務:</b></p><p>　　設計一個簡易洗衣機控制器,,有以下的要求:</p><p>　　1.洗衣機能正轉(zhuǎn)洗衣20秒，停10秒，在反轉(zhuǎn)20秒，在停10秒，反復洗衣；</p><p>　　2.可以任意設置洗衣時間1~99分鐘，并用數(shù)字

2、顯示。</p><p>　　3.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。</p><p>　　4.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。</p><p>　　5..三只LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫?！?個狀態(tài)。</p><p>

3、<b>　　二.設計條件</b></p><p>　　利用multisim11.0軟件進行仿真</p><p><b>　　三.設計分析與準備</b></p><p>　　對設計任務進行分析主要可以分成以下兩個模塊:</p><p>　　1.洗衣機能正轉(zhuǎn)洗衣20秒，停10秒，在反轉(zhuǎn)20秒，在停10秒

4、，反復洗衣,可以任意設置洗衣時間1~99分鐘，并用數(shù)字顯示。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。</p><p>　　分析:仔細分析可以得到洗衣機的正轉(zhuǎn),暫停,反轉(zhuǎn),暫停一個周期所用的時間剛好是</p><p>　　60秒的時間,所以考慮分秒計數(shù)器,考慮到74LS192具有減計數(shù),置數(shù),清零的功能,</p>&l

5、t;p>　　所以選用這個芯片工作.并用四個數(shù)碼管來顯示其輸出.</p><p>　　洗衣機的工作的流程可以用以下框圖表示:</p><p>　　74LS192的引腳及其功能表:</p><p>　　三只LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”和“暫?！?個狀態(tài)。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</p>&

6、lt;p>　　分析:在不同的時刻選擇不同的燈亮,類似于根據(jù)輸入選擇不同的輸出,所以想到可以用 74LS138這個芯片來完成這個工作,考慮到定時結(jié)束時其它三個燈也就不亮了,可以選擇用一些邏輯門來對輸入信號的與或非并把這個信號作為74LS138的使能端.</p><p>　　74LS138引腳及其功能表:</p><p>　　通過上述的分析與準備,得到一個整體的設計方案,如下:</

7、p><p><b>　　總的設計框圖</b></p><p><b>　　四.詳細設計模塊</b></p><p>　　1.時鐘信號源的設計</p><p><b>　　設計說明</b></p><p>　　由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流

8、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，選擇用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器。由于洗衣的過程中燈的變化是給人不同的信息的以及洗衣機接下來的工作方式,所以頻率不能過大.經(jīng)過分析與及實驗獲得下面的電路圖.</p><p><b>　　仿真波形如下:</b></p><p>

9、　　設計模塊過程中遇到的問題:</p><p>　　(1)剛開始通過計算得到R3,R4=480K時,頻率接近于1Hz,按照這樣的阻值往上一接時,發(fā)現(xiàn)555定時器產(chǎn)生不了信號,而且555電路還被燒壞了.所以就再次分析,發(fā)現(xiàn)電阻取得太大了,就往小了調(diào),最后經(jīng)過仿真,覺得R3,R4=3K時屬于比較理想的狀態(tài).</p><p><b>　　2.主電路設計</b></p&

10、gt;<p><b>　　分和秒計時器設計</b></p><p><b>　　(1)原始設計:</b></p><p>　　如上面分析,我用的是四片74LS192來實現(xiàn)分的計數(shù)和秒的計數(shù)功能，根據(jù)要求需要對74LS192進行減計數(shù),因此74LS192的UP端必須接到高電平,DOWN端接到脈沖信號上。因為秒十位是從6開始倒計時的,因

11、此秒十位上的輸入端B、C兩個接口接到高電平上，也就是從輸入端置入0110，秒十位的LOAD端和借位端BO聯(lián)在一起用于置數(shù)作用.</p><p>　　又因為當秒個位的BO端,在脈沖從秒位的DOWN端輸入的時候秒計數(shù)的74LS192開始從9減到0時會向前借位同時會產(chǎn)生一個低脈沖,所以可以把這個引腳和十秒位的DOWN聯(lián)在一起，秒十位的計數(shù)從6減為5，一直到變?yōu)?；當秒計數(shù)器全為零的時候，秒十位的BO發(fā)出一個低電平信號，

12、DOWN為低電平時,置數(shù)端LOAD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，等待下一個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。</p><p><b>　　最初設計圖:</b></p><p>　　但是通過仿真,發(fā)現(xiàn)分十位那片74ls192芯片在分個位產(chǎn)生一個借位時不起作用.所以檢查分個位的B0口,發(fā)現(xiàn)這個接口產(chǎn)生不了一個低電平.考慮用置數(shù)的方法來使得分十位的DOWN

13、端得到一個低電平.</p><p><b>　　改進后的設計圖:</b></p><p>　　這樣就能使得分秒計數(shù)器正常工作了.</p><p>　　(2)要完成分的置數(shù)功能</p><p>　　由于74LS192的功能表可以知道,只要讓LOAD和CLR兩個端口都是低電平就能夠?qū)ζ溥M行置數(shù).根據(jù)這個知識得到下面的設計圖:

14、</p><p>　　但是這個設計顯得有些麻煩,得自己動手去改線.所以考慮能不能換一種開關,使它通過往上加脈沖信號的方法使其置數(shù).但是由于能力有限,只能讓它從99開始往下減置數(shù),所以把兩個置數(shù)方法都保留,看情況而定,如果需要洗衣時間長就用第二種方法置數(shù),如果時間短,就用第一種方法</p><p><b>　　改進設計圖:</b></p><p>

15、;　　如此就完成了分秒計數(shù)器和置數(shù)的功能,該模塊的最終設計如下:</p><p>　　選擇不同時刻不同的燈亮.</p><p>　　列出秒十位的變化燈的變化真值表:</p><p>　　(1)根據(jù)這個真值表可以考慮用74LS138來控制燈的變化</p><p>　　對應到芯片上哪個輸出端控制哪個燈亮如下圖所示:</p><

16、p>　　(2)通過對設計任務的分析可以得到,在定時結(jié)束時這幾個暫停,反轉(zhuǎn),正轉(zhuǎn)的信號燈就不再亮了,而停止燈就得亮并且還發(fā)出報警聲.</p><p>　　所以我選擇用定時結(jié)束的信號來控制74LS138的使能端G1,用一些邏輯門使得當分秒計數(shù)器信號為0001時,G1端為低電平,這樣74LS138就不工作了,再對G1端進行一次非并接到停止提示燈和峰鳴器上,就能發(fā)出報警聲并且提示燈亮.</p><

17、;p>　　當定時結(jié)束時要求洗衣機停機</p><p>　　因為產(chǎn)處脈沖信號的是555定時器,555上有一個RST端口必須接高電平才能產(chǎn)生脈沖信號, 所以考慮用G1端的那個信號接到RST上,當定時結(jié)束時G1為低電平,導致555產(chǎn)生不了脈沖信號,這樣就能停機了.</p><p><b>　　總設計框圖</b></p><p><b>

18、;　　主電路的仿真分析</b></p><p><b>　　洗衣機的正轉(zhuǎn)仿真</b></p><p>　　理論分析得知83分鐘50秒時洗衣機應該為正轉(zhuǎn),所以暫停,停止,反轉(zhuǎn)的燈都不亮,蜂鳴器不產(chǎn)生報警信號.</p><p>　　實際仿真如上圖所示,與理論相符合.</p><p><b>　　洗衣機暫

19、停仿真</b></p><p>　　如正轉(zhuǎn)類似,仿真結(jié)果和理論相符合.</p><p><b>　　洗衣機的反轉(zhuǎn)仿真</b></p><p><b>　　洗衣機停機仿真</b></p><p>　　理論上在0001時,洗衣機停機了,并且分秒計數(shù)器不再工作,停止燈亮而且報警器響了.與理論設

20、計相符合.</p><p><b>　　五,體會與總結(jié)</b></p><p>　　這次的課程設計，讓我收獲頗多。剛開始時,根本不知道要怎么做這個設計,腦袋很亂，不知道從何入手。后來在準備過程中,有圖書館里找了不少資料也有上網(wǎng)搜尋一些有用的材料。但是網(wǎng)上得到的資源，有很多錯誤,所以還是堅持按照自己的理解來做.慢慢的,自己就發(fā)現(xiàn)明白了這個設計的原理,并自己動手做起來，才

21、發(fā)現(xiàn)只要肯花時間這些設計也沒有想像中的難,就是要肯耗時間.電路總是從簡單的到復雜的.當然我的設計有優(yōu)點也有不足.</p><p>　　優(yōu)點:基本實現(xiàn)了洗衣機的一些狀態(tài)提示燈的功能</p><p>　　不足:由于軟件和電腦的原因,沒能夠?qū)崿F(xiàn)在0000時停機而只能實現(xiàn)到0001停機.</p><p>　　這次的數(shù)電實驗設計讓我更加了解仿真軟件Multisim11.0,與