课程设计-洗衣机

辽宁石油化工大学

电子技术课程设计报告

课程设计题目：洗衣机

学院创新创业学院

专业电气工程及其自动化

姓名刘坤

学号

指导教师杨冶杰

2017年6月3日

电子技术课程设计任务书

适用专业：实验1505-06 任务下达日期：2017年6月 一、题目：洗衣机 二、任务要求

本课程设计是利用学习的模拟电子技术、数字电子技术知识进行的一次综合设计，要求完成的主要任务：

（1） 设计一个函数发生器，要求产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，且频率

可调；

（2） 利用产生的波形去控制洗衣机运转频率；

（3） 当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响（可用各种提

示）提醒用户注意；

（4） 用两们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； （5） 三个LED 灯表示“正转”、“暂停”、“反转”3个状态； （6） 画出电路图

（7） 利用Multisim 软件对电路的仿真与调试。

控制洗衣机的电机做如下运转：

三、性能指标要求

（1） 产生四种频率可调的波形；

（2） 按倒计时方式对洗涤过程做计时显示，直到时间停止

（3） 定时时间到终点，一方面电机停转，同时报警提醒用户注意。 （4） 仿真调试成功。

四、设计与调试：

按照任务要求，计算参数，选择元器件。根据所设计的电路和所选择的元器件搭接安装电路，并按照调试步骤（调试步骤详见课程设计指导书）进行调试，逐步排除故障，最终达到设计要求。

定时启动 定时未到 正转30S 排水 暂停20S 反转30S 暂停20S

目录

1.基本原理

2.设计方案选择

3.各部分电路的设计

3.1函数发生器电路设计

3.2可预置时间的显示报警系统电路

3.3模拟电机运转规律控制电路

4.相关芯片及基本电路

4.1用74LS190构成十进制减法计数器

4.2用74LS161构成十进制加法计数器

4.3两片74LS138接成4线-16线译码器

4.4用74LS90实现电子时钟预置数

4.5用74LS192实现电子时钟倒计时

5.总电路的仿真

6.仿真结果分析与心得体会

7.器件清单

8.参考文献

1.基本原理

普通洗衣机的主要构成部分包括：时间脉冲产生电路、可预置时间的显示报警系统、电机运转控制电路、洗衣机电机驱动电路四部分组成。

从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，当显示时间前30秒正传、暂停20秒、反转30秒、再暂停20秒，如此一来，周期恰好是100秒，可以用秒计数器实现。接下来脉冲函数发生器可采用不同电路形式和元器件来实现，具体电路可采用运放和分立器件构成，也可用专用集成芯片设计。除了这些，还要求在定时结束后有一个指示灯亮来提示定时时间到，还要求电路有清零和置数的功能，这些用逻辑电平开关即可以实现。

2.设计方案选择

方案一：函数发生器采用集成芯片，控制系统采用单片机优点：由集成芯片、单片机和外围电路构成，使各部分电路非常简单，而且该技术在控制方面的应用比较成熟，方便控制与调试。此外单片机功能比分立器件功能更齐全，可编程控制有利于电路改进。

缺点: 集成芯片与单片机成本高，单片机需要进行编程，目前所学知识有限。

方案二：利用数字电路和模拟电路知识实现

优点：制作成本低，仿真与调试方便。同时可对本学期所学知识进行很好的实践。

缺点：各器件的选取需要进行严格计算，过程较为繁琐。

综合以上优缺点，最终选择方案二进行设计。

图一洗衣机原理框图

3.各部分电路设计

3.1函数发生器电路设计

图二用运算放大器和分立元件构成函数发生器

电路用同相滞回比较器3U 和反相积分器4U 构成。3U 比较器输出的方波经积分器4U 积分可得到三角波，三角波经电阻1R 为比较器提供输入信号，形成正反馈，构成三角波方波发生器。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波形线性大大改善。

图三 三角波方波发生器

滞回比较器的阈值电压 1

2

T Z R U U R =±

电路振荡频率20112132

4()R f R R R C =

+

调节13R 可改变振荡频率，改变1

2

R R 可调节三角波幅值。

将所得三角波经差分放大电路实现三角波—正弦波的变换，电路如图四所示

图四三角波—正弦波的转换

三角波—正弦波转换电路的参数选取原则是：隔直电容的容量要取得较大，因为输出频率很低，一般取470Μf,滤波电容

C视输出波

5

形而定，若含高次谐波成分较多，

C可取的较小，一般为几十皮法至

6

几百皮法。利用晶体管非线性工作区是三角波顶部和底部产生对称的失真，从而形成近似正弦波形。

三角波—锯齿波电路为比例运算电路，当三角波上升时比例系数为1；下降时比例系数为-1。利用电压控制开关实现比例系数的变化，转换电路如图五所示。

图五三角波—锯齿波转换电路

图六函数发生器产生四种波形

图七方波、三角波、正弦波、锯齿波

3.2可预置时间的显示报警系统电路

一、设计思路

图八电子时钟设计框图

二、倒计时时间设定与计时

图九秒倒计时时钟电路

倒计时时间设定使用三个74LS90芯片构成8421十进制加法计数器。当INA为高电平时计数器从0到9开始工作，并将数据输入74192