洗衣机控制电路

一、概述
本设计要求完成洗衣机控制电路的设计。

控制洗衣机按定时启动、正转20秒、暂停10秒、反转20秒、暂停10秒的洗涤模式不停的循环，到达定时时间后停止。

并要求有数码管显示时间，LED显示状态，声音报警。

通过以上要求，洗衣机洗涤模式是以60秒钟即一分钟作为循环。

计时方式是通过预置时间定时，因而初步设想使用一个六十进制倒计时电路作为核心控制。

预置时间以分为单位，则还需要分计时器，并且要能预置时间。

同时，时间的计时按秒来进行，则需要用一个妙信号发生器。

最后，用两位数码管作为时间显示电路，三个LED灯作为状态显示电路，蜂鸣器作为报警电路。

根据以上分析，设计电路基本框图入下：
二、方案论证
计时器芯片选择
采用74LS192芯片实现
中规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加减计数器，它采用8421码二·十进制编码，并具有直接清零、置数。

加/减计数功能，为双时钟芯片，计数采用DOWN时钟，而置数可以采用UP时钟，因而置数显得十分简单，是很好的选择。

显示电路选择
显示电路用单位的数码管和相适应的显示译码器，这儿采用共阴极的单位数码管，应用十分简单。

状态显示电路
使用三个不同颜色的数码管来表示不同的洗涤状态，通过74LS138作为译码器，来实现该功能。

经过以上分析，计时电路采用四片74LS192实现，两片组成六十进制计数器实现秒信号计数，当计满六十秒后向前借位。

另外两片构成一百进制计数器，来计数秒的借位信号，同时实现预置数功能。

数码管、报警电路和LED灯分别与逻辑电路进行组合，接到74LS192的输出，以完成时间显示、报警和状态显示，洗衣机控制则使用74LS138作为译码输出进行不同的组合，完成控制。

其中显示电路实际连接为：
图1 显示电路具体图
三、电路设计
计时电路
我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，对于秒信号，我们要的只是减计数，所以我们把两片秒计数的74LS192芯片的UP端接到高电平上去,DOWN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。

由图3.2.3可知，LD低电平有效，产生借位信号时，BO也是低电平有效。

当秒脉冲从秒位的DOWN端输入的时候秒计数的74LS192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，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。

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与非门的输出上，与非门的输入一端接脉冲信号，一端接低电平，当要置数时，将与非门的输入端从低变为高，打开与非门，另一输入端的的脉冲上就可以实现从0－9的数字输入。

显示电路
显示电路采用了两片一位的共阴极七段数码管，来分别显示分钟计时的十位和各位，完成预置和显示功能。

数码管的驱动电路采用的共阴极的七段译码器74LS48，它内部有上拉电阻，可以直接与共阴极的数码管相连接。

由于数码管只用显示0—9的数字，则LT、LBI、BI/RBO三个脚都接高电平，A B C D 四个输入端连接74LS192的输出，就能显示出预置的时间和定时的剩余时间。

其连接电路图如图2所示：
图2 数码管显示电路连接
状态显示电路
洗衣机洗涤共有三个状态，分别为暂停，正转，反转，用三个不同的颜色的LED灯来表示。

在三个状态中，40——60秒为正转、30——40秒钟为暂停、10—30秒为反转、0-10秒为暂停。

分别有红绿黄来表示正转反转和暂停三个状态。

三个状态区分的标志位为秒信号的十分位，当74LS 192输出为0000—0001 为暂停；输出为0001—0011 为反转；输出为0011—0100 为暂停；输出为0100—0110为正转。

有效区分状态为三位，然而直接区分，难度很大，门电路会使用大很多。

根据这些，因而采用3-8译码器芯片74LS138，经过译码后有八位，容易进行区分。

其区分框图如图所示：
图3 状态电路译码显示框图
在此处74LS138作为译码器，G1 接高电平，G2接低电平。

A B C译码输入端分别接到74LS192的输出的低三位。

Y0—Y7作为输出，低电平有效，则通过门电路，将Y4 Y5 与非后作为红灯输入，表示为正转状态；将Y3 Y0与非后作为黄灯输入，表示暂停状态、将Y1 Y2与非后作为绿灯输入，表示反转。

其总体电路图如图4、图5所示：
图4 状态显示电路（1）
图5 状态显示电路（2）
洗衣机电机控制电路
洗衣机控制电路要完成功能有时间预置，定时报警，正反暂停状态控制，定时时间到后停止洗衣机运行。

因此使用三个按键，分别实现时间的分个位、分十位和开始工作功能。

按键接到门电路的输入，经过上拉电阻，未按下时，是高电平状态，当按下时，为低电平，按键两边并联一个0.1uf的磁片电容消除尖脉冲。

时间预置是通过按键经过一个非门，在接入二输入与非门电路的一个输入，另一个接与非门输入端接入秒脉冲信号，当按键按下时，们电路打开，秒信号能够进入74LS192的UP端进行计数。

起到时间预置功能。

状态的控制可以使用上面的状态LED灯的输入作为继电器的输入，当红灯亮时，信号同时到达继电器，是电机接正的5V电源，当绿灯亮的时候，信号到达另一个继电器，电机接到-5V,电机反转。

当为黄灯的时候，亮电平都为低电平，继电器不工作，电机暂停。

整体电路图如图7所示：
图6 控制电路图
四、性能测试
整体仿真图如图7所示：
图7
192计时电路高位计时器
高位借位信号
低位 借位 信号
开始按键
五、结论
参考文献
《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社。

《新型集成电路的应用――电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，华中科技大学出版社。

《电子技术基础课程设计》，孙梅生等编著，高等教育出版社。

《数字电子技术基础》，伍时和主编清华大学出版社
《电子技术基础课程设计》，任为民主编，中央广播大学出版社。

《电子技术基础数字部分》，康华光主编，高等教育出版社。

《电工电子实验教程》，陈明义等编著，中南大学出版社。

《电子技术基础》，王志正等编著，北京高等教育出版社。

《电子技术》，华成英主编，北京中央广播电视大学出版社。

《电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，武汉华中理工大学出版社。

总结
在整个设计过程中，显示电路还比较简单，因为规定了用数码管，用共阴极和共阳极都是一样的，因而选着了共阴极的，因为数电实验课上做过，而且书上也有说明，容易入手。

译码芯片书上也有介绍，不过没有具体的连结电路图在连接电路的过程中还是出现了一些问题，在网上有用上拉电阻的，但是其实74LS192内部已经有上拉电阻了，不用了，直接连结就够了。

控制电路十分困难，按键电路时参考了书上的知识，之前是准备直接用按键给脉冲信号，不过这种方法缺点很多，很不易控制，在书上看到了时钟调试电路的按键电路之后，经过借鉴改进，于是又了这种电路，也因而让调试电路一下子豁然开朗。

状态显示也比较简单，就是要用到十分位的三个输出，因为3-8译码器之前用过，所以很容易的就想到了，在经过了逻辑表达式的换算，最后有用了两个与非门完成了设计。

停止开开始电路用了很大的周折，想过很多方案，但是都很难达到要求，当考虑到有一个状态要保持时，想到了用RS触发器，因为RS触发器有一个输入时保持的，经过验证，方案可行整个设计过程都十分值得回味，当一切都设计出来了之后，我才开始着手方案的可行性，还得到了不少意外的收获。

总之整个设计收获都很多。

附录I 总电路图
附录II 元器件清单。