简易洗衣机控制器的设计与制作

课程名称：数字电子技术

题目：简易洗衣机控制器的设计和制作

设计内容和设计要求

一、设计内容

设计并制作一个电子定时器，用以控制洗衣机电机的运转，要求如下：

1．洗涤时间在1-99分钟内可由用户任意设定，用数码管显示洗涤时间，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示。

2．并设置启动键，在预置定时时间后，按启动键开始机器运转。设置停止键，在洗涤过程中随时按该键可终止动作，并使显示器清0。

3．定时时间到达后，数字显示为0，电动机停止运行，并发出音响信号报警。

4．洗衣机电机的工作顺序：

启动——>正转20s ——> 暂停10s——> 反转20s—— >暂停10 s——>···---- >停止；同时用两位数码管显示正转、反转、暂停等每个步骤时间，并用两个发光二极管代表电机的正、反转。

5．用4个LED模拟洗衣机的动作状态：LED1～LED4右移循环点亮表示正转，LED1～LED4左移循环点亮表示反转，LED1～LED4同时闪烁点亮表示暂停，全灭为停止。

二．设计要求：

1．设计思路清晰，给出整体设计框图；

2．设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；

3．总电路设计；

4．安装调试电路；

5．写出设计报告；

主要设计条件

1. 提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；

2. 提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。

3. 提供电子综合实验装置。

说明书格式

1、课程设计封面；

2、课程设计任务书；

3、说明书目录；

4、设计总体思路，基本原理和框图；

5、单元电路设计（各单元电路图）；

6、总电路设计（总电路图）；

7、安装、调试步骤；

8、故障分析和电路改进；

9、总结和设计调试体会；

10、附录（元器件清单）；

11、参考文献；

12、课程设计成绩评分表。

注意：课程设计报告说明书要求用16开纸打印！

参考文献

《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编

《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版

目录

一．设计总体思路，基本原理和框图 (1)

1.设计总体思路 (1)

2.基本原理 (1)

3.系统设计框图 (2)

二.单元电路设计 (3)

1.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计 (3)

（1）分、秒计数器的设计 (3)

(2)分、秒计数器的电路图 (4)

2.秒脉冲发生器 (6)

（1）秒脉冲发生器原理 (6)

3.循环控制电路 (7)

（1）其基本原理简述 (7)

（2）其原理图 (9)

4.单稳态延时电路 (10)

5。总控制电路 (11)

三。总电路图 (14)

四。安装调试步骤 (15)

五。故障分析和电路改进 (16)

六。总结和调试体会 (19)

七。附录(元器件清单). 20

八。参考文献 (21)

电气和信息工程系课程设计评分表 (22)

一．设计总体思路，基本原理和框图

1.设计总体思路

从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，实际上没又电机给我们接上，这回要用四个LED灯的状态来表示，当显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，如此一来，周期恰好是60秒，理所当然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的。接下来脉冲是一定的了，但是有分钟计数器和秒钟计数器还要考虑是不是要60分频器，就我们所学过的来说实现循环有移位寄存器；还有个问题，当洗涤时间到了，报警还要一个报警电路，根据人性化、自动化、低成本的设计原则，报警的蜂鸣器不可以长时间的叫，要有个合理的时间，我们可以用一个单稳态电路来实现。看起来还不错啊，如果这样想那就嫌早了点，还有一个问题要解决：如何提取时间并使循环电路工作的信号?方案有两种：一是直接从数值上进行提取信号来控制一个可以实现循环的74LS194来实现；另一种是制作一个二十进制到十进制的循环转化来把这一分钟走完，但是从电路的复杂程度和经济性来说，显然后者太过于复杂，也不利于接线和排故障，虽然难度会大一些、出成果的时间会比别人晚，但是要设计一个真正可以让用户用放心使用的产品，还得这样做。尤其是最后的循环电路用两个194一定可以很容易实现。现在大体上就这样计划，下面说说基本原理。

2.基本原理

首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，进行清零，这时用户置入洗涤时间，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；和此同时，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。

3.系统设计框图

如下所示：

二.单元电路设计

1.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计

（1）分、秒计数器的设计

一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲和进制不同而已，我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是减计数，所以我们把它的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。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101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是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以当要从外部把它们强制清零时，可以用一个三极管（NPN）或者两个或门就可以实现该功能。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0－9的数字输入。

(2)分、秒计数器的电路图

其图如下：