课程设计简易洗衣机的设计

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1、西安文理学院机械电子工程系课程设计报告专业班级课程数字电子技术题目简易洗衣机控制器学号学生姓名指导教师年月西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师孙职称教研室课程数字电子技术题目简易洗衣机控制器任务与要求设计一个洗衣机控制器，并实现以下功能：1 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。初始状态显示时间为“00”。使用五个按键分别代表：“启动”、“暂停”、“停止”、“+”和“”。使用三个 LED 发光管表示“正转”、“反转”和“暂停”3 个状态。2 当“启动”键第一次被按下，利用设定“+”和“”按键洗涤时间

2、。当“启动”键第二次被按下，电机运转。当定时时间到，电机停机，蜂鸣器发出 5 次间断声响。3 当电机运转中，“暂停”键被按下，洗衣机暂停工作；若暂停状态下“暂停”键再次被按下，洗衣机继续洗涤。当“停止”键被按下，洗衣机立即断电。4撰写课程设计报告。开始日期完成日期年月日定时启动定时启动正转正转2020秒秒暂停暂停1010秒秒反转反转2020秒秒暂停暂停1010秒秒定时未到定时未到定时到定时到停机停机目录目录设计目的设计目的 1设计任务和要求设计任务和要求 1总体设计方案总体设计方案 2功能模块设计与分析功能模块设计与分析 2电路的安装与调试电路的安装与调试7实验仪器及元器件清单实验仪器及元器件

3、清单 8心得体会心得体会. 8附录一附录一 系统电路图系统电路图. 10第 1页一、设计目的一、设计目的1掌握数字电路中选择器、计数器、译码显示等单元电路的综合应用。2熟悉洗衣机控制器的工作原理及相应的组合逻辑电路和时序电路。3掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真、故障排除及安装的方法。二、设计要求和任务二、设计要求和任务1设计一个洗衣机控制器，并按如下洗涤模式进行工作：2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。初始状态显示时间为“00”。3 使用五个按键分别代表： “启动”、 “暂停”、 “停止”、 “+”和“”

4、。使用三个 LED 发光管表示“正转”、“反转”和“暂停”3 个状态。4 当“启动”键第一次被按下， 开始设定洗涤时间。 通过“+”和“”按键，设置洗涤时间（020 分钟内） ，并在数码管上显示出对应的时间。在预置定时时间后，按“启动”键开始机器运转。当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时利用蜂鸣器发出响 1 秒停 1 秒的5 次声响提示用户。5若洗衣机洗涤时“暂停”键被按下，洗衣机暂停工作；若暂停定时启动定时启动正转正转2020秒秒暂停暂停1010秒秒反转反转2020秒秒暂停暂停1010秒秒定时未到定时未到定时到定时到停机停机第 2页状态下“暂停”键再次被按下，洗衣机继续洗涤。按下“停

5、止”键，洗衣机断电。三、系统总体设计三、系统总体设计本系统设计思路： 信号经过一个控制电路后进入分秒计数器进行分秒计数，首先进行开机清零，用户利用“”“”按钮以分为单位置入洗涤时间，并按 开始按钮，洗衣机开始工作。当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED 灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。图图 1 原理框图原理框图四、功能模块分析及设计四、功能模块分析及设计1总电路图的设计可预置分秒计数器电机控制显示器报警器洗涤定时控制时钟控制电路第 3页总电路图的设计如附录一所示。本电路分为可预

6、置分秒计数器、电机控制显示器、报警器、时钟控制器四个模块。信号经过控制电路后进入分秒计数器进行分秒计数，利用按钮以分为单位置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。 当秒计数器变为零的时候， 去分钟计数器上面借数； 与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED 灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。2可预置分秒计数器的设计第 4页图图 2 可预置分秒计数器可预置分秒计数器分可预置分秒计数器的设计如图 2 所示。分计数和秒计数是用四片 74LS192 来实现功能的，由于电路需要的只是减计数，所以可将它的 UP 端接到高电平上去，DOW

7、N 端接到秒脉冲上；十分秒位上的输入端 B、C 端接到高电平上，即从输入端置入 0110（十进制的 6），秒十位的 LD 端和借位端 BO 联在一起，再把秒位的 BO 端和十秒位的 DOWN 联在一起。 当秒脉冲从秒位的 DOWN 端输入的时候秒计数的 192 开始从 9 减到 0；这时，它的借位端 BO 会发出一个低电平到秒十位的输入端 DOWN，秒十位的计数从 6 变到 5，一直到变为 0；当高低位全为零的时候，秒十位的 BO 发出一个低电平信号，DOWN 为零时，置数端 LD 等于零，秒十位完成并行置数，下一个 DOWN 脉冲来到时，计数器进入下一个循环减计数工作中。对于分计数来说，道理

8、也是一样的；只是要求，当秒计数完成了，分可以自动减少，需要把秒十位的借位端 BO 端接到分计数的 DOWN 端作为分计数的输入信号来实现秒从分计数上的借位。当然，这些计数器工作，其中的清零端 CR要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平。这是一个独立工作的最高可以显示 99 分钟的计时器。把四个 192 的 QA、QB、QC、QD 都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。作为洗衣机控制器的一个模块，它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作，分计数的清零端 LD 和秒的清零端 LD又是接在一起的。还有我们可以利用分计数的 UP 端来进行外部置数，当把它们各接到一个低触发（平时保持

9、高电平，外部给一个力就输入一个低电平）的脉冲上就可以实现从 09 的数字输入。表表 1 74LS192 功能表功能表输入输出MPPLCPDCPCP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加计数011减计数3电机控制显示器的设计第 5页D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U774LS192A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U974154456U3:B74LS00D7LED-GREEND8LED-REDD9LED-

10、YELLOW图图 3电机控制电路电机控制电路电机控制显示器的设计如图 3 所示。在此部分电路中，三个指示灯，从上至下依次代表“正转”、“暂停”、“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。4报警器的设计U8:B(A)A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U1374154D12Q9CLK11Q8S10R13U4:B74LS741098U3:C74

11、LS00D11LED-YELLOWD03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U1274LS1613456U8:B74LS10图图 4 报警电路报警电路报警器的设计如图 4 所示。当定时时间到，电机停机，报警器报警，蜂鸣器发出 5 次间断声响。第 6页5时钟控制器的设计：第 7页图图 5 时钟控制器时钟控制器时钟控制器的设计如图 5 所示。用 555 集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。555 定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通 Vcc 通过电阻 R1、R2 向电容 C 充电，其上电压按指数规律上升， 当 u 上升至

12、 2/3Vcc， 会使比较器 C1 输出翻转， 输出电压为零，同时放电管 T 导通，电容 C 通过 R2 放电；当电容电压下降到 1/3Vcc，比较器C2 工作输出电压变为高电平，C 放电终止，Vcc 通过 R1、R2 又开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。公式计算：T1=(R1+R2)Cln2;T2=R2Cln2;振荡周期 T = T1+T2=0.7 ( R1 + 2R2) C =1 (s)若取 C=10F，结合实际选取电阻为 R1 75K,R2 34K。五、电路的安装与调试五、电路的安装与调试调试与设计是不同的两个过程，调

13、试比设计难得多。在整个系统的调试过程中，调试要注意模块化，要从最底层开始，逐级通过后才能进行下一步的工作。按照设计电路图连接实物元器件，连接完成后测试电路，发现并解决了下列问题：1在第一次把译码显示电路的连出来的时候，出现了分秒计数器中一个 LED 无法显示的状况。初步以为是电路图的问题， 可是经过电路仿真发现电路图并没有问题；之后将 74LS48 译码器的 D、C、B、A 四个输入端分别接四个高低逻辑电平，测试发现 LED 数码管可以显示相对应的十进制数字，排第 8页除 74LS48 译码器坏损；最后测试了所有的接地和电源，发现是由于74LS192 芯片未接入电源，连接电源后，LED数码显示

14、管正常工作。2在调试报警装置的时候，出现了报警器无法报警的问题。通过检查所有芯片的连接，发现反馈线连接错误，之后改动反馈线解决了此问题。3连接好所有模块后，进行整体调试时又出现了计数器无法正常置零复位的状况。通过检查电路连接情况，发现有些地方接触不好，最后将所有接触有问题的地方重新连接，并且重新检查多次后进行检测调试，最终才实现了理想的结果。六、实验仪器及元器件清单六、实验仪器及元器件清单元器件清单如表 3 所示：表 3器件型号数 量器件型号数 量器件型号数 量74LS192574LS161174LS04374LS136174154175K 电阻174LS00374LS138274LS1017

15、4LS74110A02574092LED-RED1LED-GREEN1LED-BLUE1七、心得体会七、心得体会短短两周的课程设计已经结束了，通过这次的课程设计锻炼了我的实践能力，也是对我以后的实际工作能力的具体训练和考察过程。现在是一个高科技的时代，数字电子技术已经成为当今技术领域中最基础的学术，在生活中可以说是无处不在的。因此，对于学电信专业的我来说，学好数字电子技术，并正确应用它是非常重要的。此次数字电子技术课程设计，从理论到实践，在整整两个星期里，我学到了很多的东西。不仅巩固了以前所学过的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重

16、要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中第 9页得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次的课程设计还让我学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻言放弃。设计过程， 好比是人类成长的历程， 常有一些不如意， 但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过查阅大量有关资料，与同学互相讨论、交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少

17、知识，虽然也经历了不少艰辛，但收获却巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信对今后的学习工作生活有非常重要的影响。同时，这次设计还提高了我的动手能力， 使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。课程设计虽然结束了，但通过设计所学到的东西将长久存在。相信通过这次设计，使我懂得科学研究需要严谨的学习态度和一丝不苟的科学作风，这会为我未来的工作和学习打下一个更坚实的基础。第 10页附录一附录一 系统电路图系统电路图D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U174LS192D0

18、15Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR1474LS192D2Q5CLK3Q6S4R1U4:A74LS74D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR1474LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR1474LS192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U774LS192A23B22C21D20E118E2190112233445566778899101011111

19、31214131514161517U974154456U3:B74LS00D7LED-GREEND8LED-REDD9LED-YELLOWJ3Q5CLK1K2Q6S4R15U10:A74LS112123U11:A74LS136U8:B(A)A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U1374154D12Q9CLK11Q8S10R13U4:B74LS741098U3:C74LS00D11LED-YELLOWD03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U1274LS161123456131211109812345613121110981234561312111012456U17:A74LS1391012138U17:B74LS1312456U18:A74LS1391012138U18:B74LS1312456U19:A74LS1398U16:F74LS04D161N914121312U8:A74LS103456U8:B74LS10123456R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5R1100kC10.01uFR2100kD10001N914D201N914C27uF