洗衣机定时控制器说明书正文Word文件下载.docx
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5设计结论.........................................................9
6体会与改进.......................................................9
7元器件清单......................................................10
参考文献资料......................................................11
正文
1选题背景
洗衣机解放了我们的双手，极大地方便了我们的生活。
随着社会的发展，全自动洗衣机越来越受人们的青睐，从而使我们的生活更加舒适方便。
而说到全自动洗衣机，我们总能想到其中的数字倒计时时间显示控制各种部件的状态，使得整个洗衣机系统可以正常运转。
所以洗衣机定时控制器的设计尤为重要。
1.1主要任务
设计一个洗衣机定时控制器，它的工作模式为下图所示
1.2技术要求
（1）洗涤时间在0--99分钟内由用户自行设定，单位为每分钟；
（2）用两位数码管对洗涤过程作计时显示（以分钟为单位），直到时间到而停机；
⑶当定时时间到时，在洗衣机停止工作的同时发出音频信号提醒用户注意。
1.3指导思想
通过555电路制成振荡器产生方波，为电路提供脉冲信号。
通过可加可减计数器74LS192实现时间倒计时功能，在通过各引脚不同的电平状态来控制洗衣机的正反暂停状态，用数码管显示时间。
2方案论证
2.1设计思路
（1）、对于洗衣机电机的工作顺序:
“启动——>
正转20s——>
暂停10s——>
反转20s——>
……——>
时间到停止”设计一个定时器控制洗衣机的电机的运转，由其正传反转及暂停时间分析知道洗衣机运转的周期为60s，并且呈现周期循环，知道时间到停止为止。
我们可以利用计数器的功能进行60s的计数，及需要一个秒计数器，并且利用洗衣机的电机工作状态转换的时间来设置正转、暂停、反转。
（2）、如此则需要为计数器设置一个合适的脉冲，设计中的秒计数器所需的脉冲必为1HZ脉冲，因此可以考虑555定时器，利用其构成多谐振荡器产生矩形脉冲信号。
（3）、对于用数码管显示洗涤时间，按倒计数方式对洗涤对洗涤过程作倒计时显示，并且洗涤时间在99分钟内可由用户任意设定，并设置启动键，在预置定时时间后，按启动键开始机器运转。
分析知道我们还需要设置一个分钟计数器，可以利用秒计数器的借位端BO端连接到分计数器的DOWN端作为分计数器的输入信号来实现秒从分计数器上的借位从而构成分计数器的工作脉冲。
在要求中要求倒计时，显然我们需要递减计数器，和利用开关控制计数器的清零端CR的电平或555电源输入以控制电路工作。
（4）、对于用LED模拟洗衣机的工作状态：
LED1点亮表示正转，LED2点亮表示暂停，LED3点亮表示反转。
显然可以利用74ls138译码器，将秒十位的Qa、Qb、Qc分别接至A、B、C端进行译码，将输出4、5，0、3，1、2分别接至与非门输出分别接至LED1、LED2、LED3，从而实现洗衣机工作状态的指示。
2.2基本原理
首先，接通电源，复位清零，再按按键式开关设置一个时间（0~99分钟），然后打开555开关，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒个位计数器进行秒计数，洗衣机开始工作。
利用秒计时器十位上的数值变换表示出电机的运转状态，同时利用译码器和门电路设计出适合的电路使LED工作达到设计要求；
当用户设定的洗涤时间结束后，蜂鸣器响，电路报警。
3主要电路及工作原理
3.174LS192的逻辑功能
图3-174LS192及引脚图
表3-174ls192的逻辑功能表
输入
输出
CLR
LOAD
UP
DOWN
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
×
0
d
c
b
a
加数器
减数器
3.2递减计数器与时间显示
六十进制分计数器和六十进制秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲的进制不同而已，利用四片74ls192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是递减计数，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D2、D3端接到高电平上，即从输入端置入0110（十进制的6），秒十位的置数端LOAD端和借位端BO连接在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN接在一起。
当秒脉冲从DOWN端输入的时候秒计数的74ls192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5，一直减到0；
当高低位全为0的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，DOWN位0时，置数端LOAD等于0，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，道理当然也是一样的；
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，这些计数起工作，其中清零端CLR要处于低电平，置数端LOAD不置数时要处于高电平。
把四个74ls192的Qa、Qb、Qc、Qd都接到外部显示电路上就可以看到时间的显示了。
作为洗衣机控制的一个模块，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，分计数器和秒计数的清零端CLR是接在一起的，计数器正常工作是CLR处于低电平，所以当要从外部强制清零的时候要给CLR端送一个高电平信号。
利用计数器的UP端进行外部置数，当它们各接到低电平（平时保持高电平，外部给一个低电平就输入一个低电平）的脉冲上，就可以实现0~9的置数了。
图3-274LS192实现时间显示原理图
3.3秒脉冲产生电路
利用555定时器构成多谐振荡器，产生1HZ矩形脉冲信号。
图3-3555定时器构成多谐振荡器图
555定时器构成多谐振荡器所属出的矩形脉冲信号的频率计算式为：
f=1.43/[（R1+2R2）C1]（3-1）
故选定原件参数，R1=43K，R2=50K，C1=10μF，C2=0.01μF。
其中电容C2的作用是抗干扰。
3.474LS138的逻辑功能
图3-474LS138引脚图
图3-574LS138逻辑功能
3.5工作状态显示电路
对于工作状态的显示部分电路，根据题目要求知道洗衣机运转一个周期正好是1分钟，因此我们可以想到利用秒十位192的低三位输出，利用74LS138译码器及基本的门电路74LS00来实现电路工作状态的显示。
具体做法是将秒十位的Qa、Qb、Qc分别接至A、B、C端进行译码，将输出4、5，0、3，1、2分别接至与非门输出分别接至LED1、LED2、LED3，从而实现洗衣机工作状态的指示。
如此则得到设计显示控制部分的电路图如下所示
图3-5工作状态显示电路图
3.6蜂鸣器的驱路
将一二三四级所有输出通过或门和非门，只有当一二三四级计数结束都为零时，且蜂鸣器前的开关闭合时蜂鸣器响，同时电动机停止转动。
蜂鸣器前加开关是为了在手动清零时防止其在全零状态下鸣响。
图3-6蜂鸣器驱动电路图
3.7总电路图
图3-7总电路图
4安装调试步骤及结果分析
接通电源，复位清零，时间设置为16分钟，按下开关后，根据LED灯的变化准确地实现了电机在1分钟内正转20s，停止10s，反转20s，停止10s的状态。
而最后定时完毕时，蜂鸣器鸣叫提醒用户时间已到。
经过多次预置时间，重复实验步骤，得到相同结果。
综合上述现象，可知符合设计的要求。
5设计结论
此次洗衣机定时控制器设计基本完成，且功能能很好地实现。
在经过上述一系列的调试运行之后，我们可以看到在整体上已经可以运行电路了。
6体会与改进
体会：
这是我们第一次做课程设计，很好奇也期待，直到最后我完成了它，我非常自豪。
但是这期间很不容易，例如像开始时设计电路时，我们小组经常在一起抱着电脑，对着Multisim图反复地琢磨，反复地试验验证，期间有各种令人挠头的问题，甚至我们一度曾想过自暴自弃。
回想起那时才感觉到经历了这些是我们收获的一笔财富。
而后我们在前辈的帮助下一步步改善，最后在老师的帮助与指导下才终于完成了完善的理论电路图。
因为我们做的是纯数电的，电路很复杂，在实物连接时遇到了巨大的麻烦刚开始做的时候是充满激情与期待的，但现实却是残酷的，客观原因我们电路板买的稍小了一点，在焊到后半程时出现了巨大困难。
但最后我们还是艰难地完成了它，一个具体的实物，我们自己亲手制作的电子产品。
当看到作品成功的时候，我的心里特别的激动！
改进：
1.计数器的进制设置于计数器之间的连接
减法计数器的BO平常位高电平，有借位时为低电平。
利用此特性，将其连接在高位计数器的DOWN端作为脉冲的输入，计数器的进制设置依靠其数入端D3、D2、D1、D0的置数。
2.按键电路改进
按键部分可以用电容和电阻的配合组成消抖电路。
7元器件清单
元件名称
数量
数量
8段数码显示
4
555
CD4511
LED
3
74LS192
电阻
43k、50K各一个30024个
10K三个500三个
74LS138
电容
10u、10n各一个
1u、100n各两个
74LS00
按钮
74LS32
蜂鸣器
74LS04
开关
2
参考文献
【1】阎石.《数字电子技术》（第五版）.高等教育出版社.2012.11
【2】党宏社.《电路、电子技术试验与电子实训》.电子工业出版社.2012.3
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