1、 電子課程設計 題目： 洗衣機定時控制器 學 院： 電子信息工程學院 班 級： 測控111201 姓 名： 羅以建 學 號： 201112020113 指導教師： 劉 鑫 2013年12 月 26日 目 錄1、 設計任務要求 22、 總體框圖 23、 選擇器件 44、 功能模塊 65、總體設計電路圖 106、分析與改進 117、小結與體會 128、元器件清單 13參考文獻13一，設計任務與要求1、 設計任務(1) 控制洗衣機的正反轉電動機應做運轉，洗衣機的正反轉用指示燈代替(2)用兩位數碼管顯示洗滌的預置時間，按倒計時方式對洗滌過程做計時顯示，直到時間到而停機(3) 當定時時間到達終點，一反面

2、使電機停止，同時發出音響信號提醒用戶注意。 （4）洗滌過程在送入預置時間后就開始運行2，設計要求： 寫出設計步驟，畫出設計電路圖，并在Multisim軟件中進行仿真，選擇電子器件設計電路圖，試驗箱連線，實現硬件電路功能2.總框體圖2.1設計總思路 一分鐘 定時到正轉20秒 暫停10秒 反轉20秒 暫停10秒 停機 循環2.2.設計分思路1、 對于洗衣機電機的工作順序:“啟動>正轉20s>暫停10s>反轉20s>暫停10s>正轉20s>>時間到停止”設計一個定時器控制洗衣機的電機的運轉，由其正傳反轉及暫停時間分析知道洗衣機運轉的周期為60s，并且呈現周期

3、循環，知道時間到停止為止。我們可以利用計數器的功能進行60s的計數，及需要一個秒計數器，并且利用洗衣機的電機工作狀態轉換的時間來設置正轉嗎、暫停、反轉。2、如此則需要為計數器設置一個合適的脈沖，設計中的秒計數器所需的脈沖必為1HZ脈沖，因此可以考慮555定時器，利用其構成多諧振蕩器產生矩形脈沖信號。3、對于用數碼管顯示洗滌時間，按倒計數方式對洗滌對洗滌過程作倒計時顯示，并且洗滌時間在10分鐘內可由用戶任意設定，并設置啟動鍵，在預置定時時間后，按啟動鍵開始機器運轉。分析知道我們還需要設置一個分鐘計數器，可以利用秒計數器的借位端BO端連接到分計數器的DOWN端作為分計數器的輸入信號來實現秒從分計數

4、器上的借位從而構成分計數器的工作脈沖。在要求中要求倒計時，顯然我們需要遞減計數器，和利用開關控制計數器的清零端CR的電平或555電源輸入以控制電路工作。4、對于用LED模擬洗衣機的工作狀態：LED1點亮表示正轉，LED2點亮表示暫停，LED3點亮表示反轉。顯然可以利用74ls138譯碼器，將秒十位的Qa、Qb、Qc分別接至A、B、C端進行譯碼，將輸出4、5，0、3，1、2分別接至與非門輸出分別接至LED1、LED2、LED3，從而實現洗衣機工作狀態的指示。2.3、基本原理與設計框圖 首先，從秒脈沖出來的信號，經過一個控制電路后進入秒計數器進行秒計數，這時用戶置入洗滌時間，并按開始按鈕，洗衣機開

5、始工作。利用秒計時器十位上的數值變換表示出電機的運轉狀態，同時利用譯碼器和門電路設計出適合的電路使LED工作達到設計要求；當用戶設定的洗滌時間結束后，電路報警。有設計思路作出設計方案如下：設計方案； 秒脈沖發生器60進制計數器洗滌時間顯示洗滌時間計數器控制門電機時間譯碼 3. 選擇器件3、1 芯片74ls192的邏輯功能74ls192的邏輯功能表如下表所示 輸入 輸出CLRLOADUPDOWND3D2D1D0Q3Q2Q1Q0 1× × × × × × × 0 0 0 0 0 0 × × d c b a d

6、 c b a 0 1 1 × × × × 加數器 0 1 1 × × × × 減數器3.2，555定時器555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內部電路框圖如下圖所示。表 555定時器的功能表清零端高觸發端TH低觸發端TLQ放電管T功能0××0導通直接清零101x保持上一狀態保持上一狀態1101截止置11001截止置1111

7、0導通清零3. 3, 74ls138譯碼器 74HC138基本功能74LS138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結構型式，其74LS138工作原理如下： 當一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。74LS138的作用:利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯擴展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個作為數據輸入端時，74LS138還可作數據分配器74ls138功能

8、管腳 74ls138的內部結構圖4，功能模塊4、1 1HZ脈沖產生電路利用555定時器構成多諧振蕩器如下圖，產生1HZ矩形脈沖信號。 555定時器構成多諧振蕩器555定時器構成多諧振蕩器所屬出的矩形脈沖信號的頻率計算式為：f=1.43/(R1+2R2)C1故選定原件參數，R1=84K，R2=30K，C1=10F，C2=0.01F。其中電容C2的作用是抗干擾。4.2，遞減計數器與時間顯示 六十進制分計數器和六十進制秒計數器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖的進制不同而已，我們利用四片74ls192來實現分計數和秒計數功能，我們要的只是遞減計數，所以我們把它的UP端接到高電平上去，DOWN端

9、接到秒脈沖上。十分秒位上的輸入端D2、D3端接到高電平上，即從輸入端置入0110(十進制的6)，秒十位的置數端LOAD端和借位端BO連接在一起. 當秒脈沖從DOWN端輸入的時候秒計數的74ls192開始從9減到0；這時，它的借位端BO會發出一個低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計數從6變到5，一直減到0；當高低位全為0的時候，秒十位的BO發出一個低電平信號，DOWN位0時，置數端LOAD等于0，秒十位完成并行置數，下一個DOWN脈沖來到時，計數器進入下一個循環減計數工作中。對于分計數來說，道理當然也是一樣的；只是要求，當秒計數完成了，分可以自動減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計數的

10、DOWN端作為分計數的輸入信號來實現秒從分計數上的借位。當然，這些計數起工作，其中清零端CLR要處于低電平，置數端LOAD不置數時要處于高電平。把四個74ls192的Qa、Qb、Qc、Qd都接到外部顯示電路上就可以看到時間的顯示了。作為洗衣機控制的一個模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協調工作，分計數器和秒計數的清零端CLR是接在一起的，計數器正常工作是CLR處于低電平，所以當要從外部強制清零的時候要給CLR端送一個高電平信號。利用計數器的UP端進行外部置數，當它們各接到低電平（平時保持高電平，外部給一個低電平就輸入一個低電平）的脈沖上，就可以實現09的置數了。如此利用四片74l

11、s192構成的遞減計數器（包括秒脈沖計數器和分脈沖計數器）以及洗滌時間顯示電路設計如下圖4 .3 工作狀態的顯示電路 對于工作狀態的顯示部分電路，根據題目要求知道洗衣機運轉一個周期正好是1分鐘，因此我們可以想到利用秒十位192的低三位輸出，利用譯碼器及基本的門電路來實現電路工作狀態的顯示。具體做法是將秒十位的Qa、Qb、Qc分別接至A、B、C端進行譯碼，將輸出4、5，0、3，1、2分別接至與非門輸出分別接至LED1、LED2、LED3，從而實現洗衣機工作狀態的指示。如此則得到設計顯示控制部分的電路圖如下所示5、 總電路圖5 .1 ，模塊之間連接關系模塊之間555產生的多諧振蕩器與左下角192的

12、down端相連，其中右下角的192與138相連，138的三個輸入端分別與Qa，Qb，Qc端相連，經過Multisim驗證，所得結論正確，6、分析與改進 故障1：計數器的進制設置于計數器之間的連接故障2：LED指示燈的狀態指示故障3：工作后的停止設置故障4：分秒置數開關的設定故障5：清零開關的設置故障6；一開始我就想從右下角的192的B0管腳接到左上角的192down端給予脈沖，到后來我就發現不對勁，因為Bo既要給自己置位又要輸送脈沖，就產生干擾，導致左上角管教不遞減計數。改進1：減法計數器的BO平常位高電平，有借位時為低電平。利用此特性，將其連接在高位計數器的DOWN端作為脈沖的輸入，計數器的

13、進制設置依靠其數入端D3、D2、D1、D0的置數。改進2：LED燈的點亮與熄滅指示顯示主要是取決于192的輸出低三位，根據輸入與輸出的關系，然后再利用指示燈應該點亮還是熄滅的規律列出真值表，求出所需要的門電路為與非門。改進3：利用四個cd4072或門改進，當四個數碼管輸出全為零時為高電平，未了使192停止不計時，則在四個數碼管上再接一個與門，當四個數碼管為低電平時它才為低，其它情況為高電平，再接個非門用開關控制，并且與清零端相連，當是個數碼管倒計時為0后，最終產生一個低電平給清零端，使其停止，但洗衣機開始運行時必須打開開關，運行后再關閉即可改進4：利用UP端的特性，為其可控置入低電平以改變十分

14、位和個分為的數字顯示，即實現置數功能。為防止其置數的抖動，利用555定時器構成單穩態電路，從而實現置數功能的準確性，實現置數功能。改進5； 74ls192CLR端平時為低電平，當需要清零時送入一個高電平信號即實現清零功能。電路功能實現：兩個置數開關可以實現0100分鐘以內任意洗滌時間的設置，數碼顯示其洗滌的剩余時間，LED燈為其指示洗衣機當前的工作狀態，復位開關控制顯示器的清零。改進6；將第右下角第二個數碼管的或門后接在第三個的down端，當數碼管從六計時到零后，產生一個低電平脈沖，然后給右上角第三個數碼管，從而解決了問題7、小結與體會經過了長達三個星期的艱苦奮戰，我的洗衣機定時器終于成功了。

15、可以說我已經是筋疲力盡了。剛開始做的時候是熱情飽滿的，可是做著做著就有些煩躁了。特別是在遇到問題而無法解決的時候，更是沒有耐心去檢查電路究竟出錯在哪里。我覺得做這次的設計做大的問題是對基礎知識的掌握不好問題，有些芯片沒見過，也沒聽說過，所以需要慢慢理解與掌握，還有思路的斷線，有些功能不能實現，就幾天想不出來，但是真正想出來了解與掌握，最后發現其實不難。可以說這次課程設計要是沒有耐心、細心和決心是絕對做不好的。在遇到困難的時候沒我也退縮過，特別是在最后的時候看到別的同學的都已經做好的時候，自己的心里也真的很不是滋味。還有點后悔自己當時上課的時候沒好好的聽課。但是在最后的關頭我們沒有放棄，并且互相鼓勵，最終我們戰勝了一切的困難，取得了勝利。當看到我們的作品成功的時候，我的心里特別的激動，兩周的辛苦沒有白費。這次設計最大的收獲就是做每一件事都必須要有耐心，如果沒有耐心我覺得什么事都不會成功。還有就是在遇到困難的時候絕對不能低頭，要有恒心和毅力去戰勝一切苦難。這次設計不僅鍛煉了我的動手能