简易洗衣机控制器汇总

1 设计思路

1.1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?直接从数值上进行提取信号来控制一个可以实现循环的74LS192来实现。现在大体上就这样计划，下面说说基本原理。

1.2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；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。

1.3系统设计框图如下图所示

2 电路模块设计

2.1芯片74ls192的逻辑功能

74LS192的功能表如下表逻辑示意图所示

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

C R R f 1

21)2(44

.1+=2.2 1Hz 矩形脉冲产生电路

需要的秒脉冲发生器可以由一个集成的555定时器构成，当电源接通后，VCC 通过对R1、R2向电容充电。电容上得到电压按指数规律上升，当电容上的电压上身到2/3VCC 时，输电压VO 为零，电容放电。当电压下降到1/3VCC 时，输出电平为高电平，电容放电结束。这样周而复始便形成了振荡。如下图1Hz 矩形脉冲波产生电路。

555定时器构成的多谐振荡器所输出的矩形脉冲信号的频率计算式为 故选定元件参数，R1=63K ，R2=40K ，C1=0.1uF ，C2=10uF 。其中电容C2的作用是抗干扰用的，以提高电路的稳定性。

2.3 递减计数器与时间显示

（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,DN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PL端和借位端TCD联在一起，再把秒位的TCD端和十秒位的DN联在一起。当秒脉冲从秒位的DN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TCD 会发出一个低电平到秒十位的输入端DN，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TCD发出一个低电平信号，DN为零时，置数端PL等于零，秒十位完成并行置数，下一个DN 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TCD端接到分计数的DN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MR 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MR是接在一起的；秒的清零端PL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

2.4 洗涤时间设置电路

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。因此设计出洗涤时间设置电路如下图洗涤时间设置电路，每次按动开关都将使洗涤时间的对应位（十位或者个位）增加1，最大增加至9，又由于所设置洗涤时间为60分内，故当我们对洗涤时间进行设置时，十位所置数小于6。

2.5 工作状态显示电路

第一步：分析洗衣机的工作状态，对于洗衣机电机的工作顺序有“启动——>正转20s——>暂停10s——>反转20s——>暂停10s——>停止... ”，我们可以将三种工作状态假设为正转，暂停，反转依次设为01,00,10。从而设计出合适电路如下图工作状态显示电路：

第二步：分析实验设计中要求用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，显然可以利用移位寄存器来设计，但是由于本次设计未能成功利用移位寄存器仿真而转换了思路，选择了利用正转、暂停、反转的三种不同状态分别为01、00、10，以1表示工作以0表示暂停从而分次序的完成设计。

首先，考虑到LED的连续循环点亮，可以想到控制LED一端电平的连续循环变化达到要求，又由于有4个LED,我们采用4进制计数器即可产生循环变化的4个数，这样我们可以利用译码器从而在4个输出端得到依次变化的低电平，如此，我们可以将LED另一端接高电平，从而实现循环点亮。

其次，考虑到存在正转和反转两种不同状态，我们需要改变译码器输入端的数字变化次序，如此分析四个数字变化规律，以及利用正反转表示状态的不同来设计出合适门电路。在此次设计中，我们采用74ls192构成一个4进制减数计数器，同时利用正反停指示器1在正转时电平为0，反转时电平为1来构成合适门电路。简略列出真值表如下表正反转指示电路逻辑表：

正反停指示器1 计数器输出译码器输入端0（正转）11 11

0（正转）10 10

0（正转）01 01

0（正转）00 00

1（反转）11 00

1（反转）10 01

1（反转）01 10

1（反转）00 11 于是我们可以发现我们可以利用异或门电路来完成这一构想，从而实现出正转与反转两种状态下LED不同的循环状态。

最后，剩下的就是暂停状态的显示了。先区分出暂停与工作状态的不同，利用上面设置的工作状态表示，我们可容易得到工作以1表示，暂停以0表示。如此可利用这两种电平控制译码器的工作，容易得到工作时状态如上步分析，暂停时灯全部熄灭。为使其能闪烁，我们可以考虑利用脉冲信号，工作状态的表示与