关于直流电机控制器的完整电子课程设计报告

厦门大学
电子技术课程设计报告
课题：直流电机控制器的设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机械一班
学号：
姓名：
指导教师：
时间：2010-7-22
直流电机控制器的设计
一、设计目的
1 设计和实现一种模仿洗衣机电机运转的控制器。

2 通过此次设计初步掌握电子电路的设计方法。

3 熟练电路制作的操作。

二、设计要求
基本设计要求：
①设计电路模拟洗衣机电机运行规律，实现直流小电机的正反转控制。

基本模式是“正转”→“停止”→“反转”→“停止”→…的控制过程；
②“正转”→“停止”→“反转”→“停止”各阶段时间控制为8秒，时间控制误差小于1秒。

扩展设计要求：
①可实现对直流小电机的“定时启动”和“定时关闭”；
②电机转速可调（利用电位器调整）；
③启动定时和关闭的预置时间可调。

三、方案设计与论证
1 设计两个定时器用于实现“定时启动”和“定时关闭”的功能。

定时时间在0~60分钟内可调。

每个定时器模块使用4个74LS192D十进制可逆计数器，四个显示数码管及相应的元器件和电路组成。

调整好时间之后，“定时启动”模块定时器先开始工作，当倒计时到0时，定时器清0，同时启动“定时关闭”模块和电动机运行模块。

当“定时关闭”模块的定时器倒计时到0时，定时器清0，同时关闭电动机运动模块。

2 如此则需为计数器提供一个合适的脉冲，设计中的计数器以秒为单位。

所需脉冲必为1HZ脉冲，因此我们可以考虑555定时器，利用其构成多谐振荡器产生矩形脉冲信号。

3 对于电动机运行模块中电机的工作顺序：“启动——>正转8s——>暂停8s——>反转8s——>暂停8s——>正转8s... ”循环一个周期的时间是32s。

利用一个JK触发器把555定时器输出的1HZ脉冲二分频，这样就得到周期为2s的矩形波。

再用一个74LS193D十六进制可逆计数器。

用计数器的4位输出来控制电机的运行状态。

0000~0011控制电机正转，0100~0111控制电机停止，1000~1011控制电机反转，1100~1111控制电机停止。

每中状态刚好运行8s，循环一周期为32s。

这样就可以实现上述电机的循环工作设计要求。

四、设计原理与电路图
1 设计原理：利用555定时器产生周期为1s的矩形波工作脉冲。

在设定好定时开启和定时关闭的时间之后，工作脉冲输入到“定时开启”模块中，倒计时开始，倒计时结束后，定时器清0，同时电动机和“定时关闭”模块开始工作。

“定时关闭”定时器倒计时结束后，定时器清0，同电动机工作。

时关闭
2 电路图：
3 分模块介绍电路图：
① 脉冲产生电路及相应输出波形：
555定时器接成多谐振荡器。

选用合适的电阻和电容以得到所需的输出脉冲。

脉冲频率计算如下：
3
6
121
1.43 1.431(2)(432
50)101010
f
Hz R R C
②定时开启模块和定时关闭模块
定时开启模块：
开关7开始接地，Q输出1，Q输出0。

与门输出0，定时关闭模块不工作。

三极管开关Q3断开，电动机模块不工作。

利用开关2、3设置定时开启的时间。

设置好后开关7接电源。

合上总开关A和开关8，开始工作。

当倒计时结束时，最左边74LS192D借位端口Bo输出一个脉冲输入到JK触发器的RESET端。

此时，Q输出0，Q输出1。

定时器清0，同时打开三极管开关Q3，打开与门，电动机运行模块和定时关闭模块开始工作。

定时关闭模块：
开关7开始接地，Q输出1，Q输出0。

利用开关2、3设置定时开启的时间。

设置好后开关7接电源。

当定时开始倒计时结束后，最右边那个与门打开，定时器输入工作脉冲开始工作。

当倒计时结束时，最左边74LS192D借位端口Bo输出一个脉冲输入到JK触发器的RESET端。

此时，Q输出0，Q输出1。

定时器清0，同时Q输出低电平到电动机运行模块中的Load端口，把预置数1111送到输出端口。

电动机停止工作。

芯片74LS192D功能简介：
74LS192的功能表如下表所示
输入输出
MR PL UP DN D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0
1 ×××××××0 0 0 0
0 0 ×× d c b a d c b a
0 1 1 ××××加计数
0 1 1 ××××减计数
③电动机运行模块
对于电动机运行模块中电机的工作顺序：“启动——>正转8s——>暂停8s——>
反转8s ——>暂停8s ——>正转8s... ”循环一个周期的时间是32s 。

利用一个JK 触发器把555定时器输出的1HZ 脉冲二分频，这样就得到周期为2s 的矩形波。

再用一个74LS193D 十六进制可逆计数器。

用计数器的4位输出来控制电机的运行状态。

0000~0011控制电机正转，0100~0111控制电机停止，1000~1011控制电机反转，1100~1111控制电机停止。

每中状态刚好运行8s ，循环一周期为32s 。

这样就可以实现上述电机的循环工作设计要求。

控制结果如下表所示： 32Q Q
32Q Q
根据这个控制模块，仿真的结果如下列图所示：
不同电动机运行状态通过电动机的电流
正转停止
反转停止控制两个三极管开关的脉冲波形：
五、元器件清单
表一元器件清单1
表二元器件清单2
六、硬件制作与调试
在调试中发现的问题及解决：
①问题：复位之后定时开启的时间过短，不能输出脉冲。

后发现是由于定时开启
模块和输出脉冲模块的两个不同调整阻值的电位器互相颠倒使用了。

解决：把两个电位器调换回来
②问题：电动机不能启动。

后发现是由于继电器有两根线漏焊了。

解决：把漏焊的线焊上。

③问题：电动机运行模块只能一个方向转。

后发现是由于控制继电器线圈的那个
三极管的基极（b）和发射极（c）短路了。

解决：把短路去掉。

七、结论与心得
为期半个月的电子课程设计结束了。

这次设计让我学到了很多东西。

首先是掌握了电路仿真软件MULTISIM，还有就是学会了初步的设计方法。

刚开始接触到这个题目的时候，可以说是毫无头绪。

只能好好的去网络上搜索，到图书馆借资料。

通过查阅相关信息，我慢慢的对这个设计题目有了初步认识，也形成了初步的设计思路。

但是真正要去设计的时候，却发现了许多细节性的问题。

有时候设计思路是对的，但是在仿真时候却老出现不了想要的结果。

经过细心观察和尝试，往往是一些小细节造成的问题。

在焊接电路的时候也是如此，由于线路繁多，容易焊错或者漏焊，检查的时候很烦，但最后还是调试成功了。

过程很辛苦，但是成功后的喜悦也无以言表。

设计出符合基本要求和扩展要求的电路并且焊接出能够工作的电路板，虽然并不完美，但是我得到了很好的锻炼。

八参考文献
1、《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社
2、《数字电子技术基础》伍时和主编吴有宇凌玲副主编清华大学出版社
3、《电子线路设计、实验、测试》自美主编华中理工出版社。