洗衣機控制電路

1、電子課程設計 洗衣機控制電路 學院：電子信息工程學院 專業(yè)、班級：自動化12級 姓名： 學號： 指導教師：任青蓮 2014年12月目錄一、設計任務與要求-3二、總體框圖-4 2.1、系統(tǒng)設計框圖-4 2.2、設計總體電路-5 2.3、基本原理-5三、選擇器件-5 3.1所選器件-5 3.2器件介紹-6 3.2.1、74LS192-6 3.2.2、74LS194 -7 3.2.3、LED數(shù)碼管-8 3.2.4、異或門-8四、功能模塊-9 4. 1、一百進制分計數(shù)器和六十秒計數(shù)器的設計- -9 4.2、分調(diào)時電路-9 4.3、循環(huán)控制電路-13 4.4、控制開關-154.5、預置時間到洗衣機停止電

2、路-164.6、洗衣機停止運行燈亮顯示-17五、總體設計電路圖-18 5.1.總體電路圖-19 5.2.實驗室實物圖-20六、總結-2121洗衣機控制電路一 設計任務與要求 1.設計一洗衣機電子定時器，來控制洗衣機的電機作如下運轉(zhuǎn)：2. 洗滌時間可在020min內(nèi)任意設定。3. 用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預置時間（分鐘數(shù)），按倒計數(shù)方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到而停止。4. 當定時時間到達終點時，使電動機停止轉(zhuǎn)動，同時發(fā)光二極管發(fā)光提醒用戶注意。5. 洗滌過程在送入預置時間后即開始運轉(zhuǎn)。二.總體框圖 2.1 系統(tǒng)設計框圖設計總體框圖如圖1電機運行顯示 電機停控制 循環(huán)控制 調(diào)分控制 60進制

3、秒減計數(shù)器 100進制分減計數(shù)器 洗滌時間顯示總控制 電機停停止顯示圖1 總體框圖 2.2 設計總體電路 實現(xiàn)電機的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，分別用三個LED燈的狀態(tài)來表示，顯示時間前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，周期是60秒，所以需要分鐘計數(shù)器和秒計數(shù)器。當分預置數(shù)時間到，電機停顯示燈亮。2.3基本原理 型號用途數(shù)量型號用途數(shù)量74LS192計數(shù)器474LS194雙向移位寄存器174LS082輸入與門374LS04反向器574LS322輸入或門174LS862輸入異或門14077B2輸入同或門174LS113輸入與門174LS103輸入與非門174LS002輸入與非門2OR88輸

4、入或門 首先，從秒脈沖出來的信號，進入秒計數(shù)器進行秒計數(shù)，洗衣機運行前的置數(shù)工作需要秒計數(shù)器保持在預置數(shù)狀態(tài)，這時我們通過開關置入洗滌時間，洗衣機就開始工作。運行過程中，當秒計數(shù)器變?yōu)榱愕臅r候，去分鐘計數(shù)器上面借數(shù)，直到分計數(shù)端顯示為00，電機停止工作，同時顯示燈亮，且洗衣機洗滌時間為99分鐘時洗衣機停止運行。3 選擇器件 3.1 器件選擇表如表1所示。表1 器件選擇表 3.2器件介紹 圖2 74LS192的管腳圖3.2.1、74LS192的功能表如下表2邏輯示意圖所示：表2 74LS192邏輯功能表輸 入輸 出CRLDUPDOWNDCBAQDQCQBQA1*000000*abcdabcd01

5、1*加計數(shù)功能011*減計數(shù)功能 74LS192為可置數(shù)的同步十進制雙時鐘加減計數(shù)器，如圖2所示它具有上升沿有效的加計數(shù)時鐘端UP和減計數(shù)時鐘端DOWN；該計數(shù)器具有異步清零端，當清零信號CLR為高電平時，實現(xiàn)清零功能；該計數(shù)器還有異步計數(shù)功能，當置數(shù)信號LOAD為低電平時，實現(xiàn)預置數(shù)；當計數(shù)器加計數(shù)，且計數(shù)值為9時，進位端CO輸出寬度等于加計數(shù)脈沖UP的低電平脈沖；當計數(shù)器減計數(shù)，且計數(shù)值為0時，借位端BO輸出寬度等于減計數(shù)脈沖DONW的低電平脈沖。執(zhí)行加數(shù)功能時，減計數(shù)端DOWN接高低電平，計數(shù)脈沖由UP端輸入；執(zhí)行減數(shù)功能時，加數(shù)端UP接高電平，計數(shù)脈沖由減數(shù)端DOWN。 3.2.2、7

6、4LS194圖3 74LS194的管腳圖 如圖3所示A,B,C,D為并行輸入端，QA,QB,QC,QD位并行輸出端，Sr,Sl分別為右移和左移串行輸入端，因為該組合電路主要有四種工作模式，并行輸出，右移輸出，左移輸出和保持，所以管腳S1,S0用來控制工作模式，CLR為異步清零端，CLK為時鐘脈沖輸入端，當CLR接高電平（低電平有效）,S1,S2接高電平時，它將輸進的數(shù)平行再輸出去。其邏輯功能如表3-3所示：表3 74LS194功能表功能輸 入輸 出CLRS1S0SLSRABCDQ0Q1Q2Q3111*abcdabcd右移101*DrabcdDrabc左移110Dl*abcdbcdDl保持100

7、*Q0Q1Q2Q3 3.2.3、LED數(shù)碼管 圖4 LED數(shù)碼顯示管 如圖3-3所示其中4,3,2,1端為其數(shù)據(jù)輸入端，其它各端口顯示器默認有效。3.2.4、異或門 異或門實現(xiàn)異或邏輯。其符號如圖5所示：圖5異或門的符號 其功能表（真值表）如表4所示表4 異或門真值表輸入輸出ABY000011101110四功能模塊4.1 一百進制分計數(shù)器和六十秒計數(shù)器的設計（1）分、秒計數(shù)器的設計 一百進制分計數(shù)器和六十秒計數(shù)器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進制不同而已，實驗中用四片74LS192來實現(xiàn)分計數(shù)和秒計數(shù)功能，運行中需要加計數(shù)和減計數(shù)兩種功能，洗衣機的置數(shù)過程用加計數(shù)，洗衣機開始運轉(zhuǎn)用

8、減計數(shù)來倒計時。秒個位減計數(shù)功能的實現(xiàn)：UP端接到高電平,DOWN端接到秒脈沖上，秒計數(shù)十分位上的輸入端B、C端接到高電平上，輸入端置入0110，也就是6，秒十位的LOAD端和借位端BO連在一起，再把秒位的BO端和分個位的DOWN連在一起。當秒脈沖從秒位的DOWN端輸入時，秒計數(shù)各位開始從9減到0，這時，它的借位端BO 會發(fā)出一個低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計數(shù)從6倒計時直到0。當秒的高低位全為零的時候，秒十位的BO發(fā)出一個低電平信號，使DOWN接上低電平，置數(shù)端有效，下一個DOWN脈沖來到時，計數(shù)器進入下一個循環(huán)減計數(shù)工作中。對于分計數(shù)來說，道理是一樣的，把秒十位的借位端BO端接

9、到分計數(shù)的DOWN端作為分計數(shù)的輸入信號來實現(xiàn)秒從分計數(shù)上的借位同時接到秒十位的置數(shù)端，產(chǎn)生置數(shù)信號。其中，計數(shù)器工作中的清零端CLR端要處于低電平，置數(shù)端不置數(shù)時要處在高電平。把四個192的QA，QB，QC，QD接到顯示電路顯示時間。(2)分、秒計數(shù)器的電路圖 圖6 分秒計數(shù)器電路圖（1）圖7 分秒計數(shù)器電路（2） 4.2 分調(diào)時電路（1）分調(diào)時電路的工作原理  調(diào)時電路是根據(jù)加減計數(shù)器74LS192的工作原理設計的，調(diào)時電路的利用192的加計數(shù)來實現(xiàn)的，當UP端工作時DOWN要接高電平，分十位的DOWN端接分個位的BO端，分個位接秒十位的BO端，當192不產(chǎn)生

10、借位信號時BO端呈高電平，所以當電源打開時計數(shù)器還沒有進行倒計時計數(shù)時BO端都為高電平，則通過開關的撥動相當于脈沖信號，使加計數(shù)工作進行置數(shù)功能，同時192的清零和置數(shù)端無效。如下所示原理圖。(2)原理圖圖8 調(diào)時電路顯示圖4.3 循環(huán)控制電路（1）循環(huán)控制電路原理因為正轉(zhuǎn)，停，反轉(zhuǎn)，停剛好一個周期是60s，且每種狀態(tài)的運行時間恰好都是十秒的整數(shù)倍所以我們就考慮用秒十位上數(shù)的變化來控制洗衣機運行狀態(tài)的顯示。，在一個周期內(nèi)59s40s之間洗衣機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)，39s30s之間洗衣機處于停止狀態(tài)，29s10s之間洗衣機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，9s0s之間又是停止時間，所以我們讓正轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示燈X1=QCQBQA

11、+QCQBQA經(jīng)化簡得X1=QCQB，即就是我們把QB端求反后再用一個兩輸入與門將其與QC連接送到正轉(zhuǎn)顯示燈上，當秒十位的輸出為0101（5）或者是0100（4）時X1=1該燈亮，顯示洗衣機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài) ，同理我們讓停狀態(tài)顯示燈X2=QC(QBQA)，即用一個兩輸入的同或門將QA和QB連接，再有一個兩輸入的與門將其輸出與求反后的QC連接送到停滯狀態(tài)顯示燈上，當十位的輸出為0011（3）或者0000（0）時X2=1，此時顯示洗衣機處于停滯狀態(tài)，同樣我們也可以控制反轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣，一個周期也就是六十秒完成后秒十位再向高位借數(shù)繼續(xù)循環(huán)以上過程。如下圖仿真實現(xiàn)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，和停。(2)原理圖圖9 正轉(zhuǎn)燈泡

12、閃爍截圖圖10反轉(zhuǎn)燈泡閃爍截圖圖11停燈泡閃爍截圖4.4控制開關(1)控制開關原理 根據(jù)實際設計洗衣機暫停和連續(xù)工作的開關，它由倆個2輸入的與非門和一個3輸入的與非門，還有一個單刀雙擲開關構成，其中當開關撥到下面時洗衣機暫停工作，當開關撥到上面時洗衣機正常工作。倆個2輸入與非門構成SR鎖存器，左邊的與非門接入低電平即左邊的相當于R端右邊的相當于S端右邊對應的輸出為Q端，當開關撥到下面時相當于R=0,S=1,輸出置零，封鎖3輸入的與非門，則秒脈沖信號被封鎖。計數(shù)器停止減計數(shù)。同理當開關撥到上面時相當于R=1,S=0,輸出置一，此時如果3輸入與非門的另一輸入為高電平則，計數(shù)器正常工作，即洗衣機正常

13、工作。當洗衣機停止運行時顯示燈亮。（2）電路圖圖12控制開關電路4.5預置時間到洗衣機停止電路(1)原理 由實際設計知，當洗衣機在預置數(shù)時間到時洗衣機停止運轉(zhuǎn)設計該電路。當秒脈沖無法輸入時則洗衣機停止工作，所以用計數(shù)器的輸出封鎖秒脈沖。倆個192的輸出信號分別接到8輸入的或門上再接到三輸入的與非門上，當置數(shù)時間到即分十位和個位顯示00時或門輸出低電平封鎖秒脈沖信號。（2） 電路圖圖13 預置時間到洗衣機停止控制電路圖4.6洗衣機停止運行燈亮顯示1. 燈亮原理 實現(xiàn)燈亮顯示有倆種情況。（1）當預置時間到時，送到發(fā)光二極管的陰極為低電平，而二極管的陽極接高電平，所以二極管亮。（2）當電源打開時為了

14、更加方便人們調(diào)節(jié)時間則使分計數(shù)器開始顯示00，因為當上店是192會自動在顯示器上顯示9，所以利用99產(chǎn)生置數(shù)信號使分計數(shù)在電源打開時顯示00。同時利用99在電源打開時洗衣機先不工作，在置數(shù)的同時洗衣機才工作。所以用4輸入的與非門接99信號使電機停。（2）簡易電路圖圖14 洗衣機停止運行顯示燈亮5 總體設計電路圖 1.對于置數(shù)，在分鐘計數(shù)器的UP端到高電平之間各用一個彈跳開關接上，置數(shù)時，由于置數(shù)是在洗衣機運行前，所以DOWN端接的為高電平，按動開關實現(xiàn)加置數(shù)。置數(shù)結束后，開關自動接高電平，即為實現(xiàn)減計數(shù)做準備。設計有倆個調(diào)試開關，所以對分的十位和個位都可以實現(xiàn)置數(shù)調(diào)節(jié)。開關J1按一下分十位會從

15、0開始加一，同理J2按一下分個位也會從0開始加一。直到加到9時返回從0開始。置數(shù)的同時洗衣機轉(zhuǎn)動。由秒十位產(chǎn)生的信號可以控制洗衣機的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，停。同時又有一個單刀雙擲開關J3來實現(xiàn)洗衣機的暫停和連續(xù)。但是當分計數(shù)為00或是99時開關無論怎么辦，洗衣機都停止工作。同時顯示燈亮。為了更人性化的實現(xiàn)洗衣機的功能，在電源打開時我們用分計數(shù)器的輸出99信號產(chǎn)生置數(shù)信號，使顯示器上的示數(shù)為00.即人們進行預置數(shù)時是從0開始向上加。一下為設計的總體電路圖。圖15 總電路圖2.實驗室實物圖片·+··+··+··+··+

16、··+·圖16 實際電路圖片六心得體會 這次為期兩周的課程設計安排讓我的確是有著很大的收獲，為什么這么說呢，一開始覺得時間比較寬裕，而課程設計并不是一個復雜的事情，先把思路整理好，需要哪些模塊的運行，以及改用哪些學到的芯片實現(xiàn)電路功能，但是實際操作起來卻有很多問題，比如說，單個的模塊成功的完成了功能，但是當與其他模塊連接在一起的時候就會出現(xiàn)各種問題，比如說不正常運作，或者數(shù)據(jù)混亂等，這時是設計中最麻煩的一個環(huán)節(jié)，我們需要自習的檢查每一個部分，每一根線，有時候是連錯了線，有的是思路不夠縝密，不能實現(xiàn)功能，也有時候是設計器本身的一些問題，可能是因為延時或者反應時間的問題， 以前連一條線都要看書上是怎么連的，我都不敢相信自己可以不看書連起那么復雜的電路圖。開始都佩服自己了，在軟件仿真時，我發(fā)