《数字电子技术》课程设计简易洗衣机控制器设计.docx
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《数字电子技术》课程设计简易洗衣机控制器设计
《数字电子技术》课程设计-简易洗衣机控制器设计
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
附件1:
0120809320614学号:
题目简易洗衣机控制器设计
学院信息工程学院
专业通信工程
班级通信0806
姓名
指导教师
2010年月日
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
课程设计任务书
学生姓名:
专业班级:
通信0806
指导教师:
工作单位:
信息工程学院
题目:
简易洗衣机控制器设计
初始条件:
要求完成的主要任务:
（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
时间安排:
第1周（7、8节）:
理论讲解，鉴主报告厅
第2,17周:
理论设计及实验室安装调试;
地点:
鉴主15通信工程实验室
（1），鉴主13通信工程专业实验室;第18周:
撰写设计报告及答辩;地点:
鉴主17楼9号研究室。
指导教师签名:
2010年3月5日
系主任（或责任教师）签名:
年月日
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
简易洗衣机控制器设计
摘要
本设计是基于数字电路定时器的洗衣机简易控制电路。
通过预置洗衣机的洗涤时间来自动的正反转和暂停，并且用不同的指示灯来表示洗衣机的正逆暂停三状态。
当到达定时时间后，会自动报警，发出蜂鸣声。
同时，用两位数码管来显示预置时间和洗涤剩余时间。
具有良好的用户界面。
电路主要分为显示电路、秒脉冲发生电路、计时电路、报警状态电路和洗衣机正反转控制电路。
显示电路使用的是两个单位的共阴极八段数码管，使用两片74ls48作为数码管译码芯片。
秒脉冲发生电路采用了使用成熟广泛的555定时器芯片，通过电脑USB插口供电，产生秒信号，作为各芯片的时钟信号。
计时电路使用的是四片十进制可逆计数器74ls192芯片，分别设计为十进制和六进制电路，用于完成时间的定时、计时功能。
报警电路和状态显示电路使用的是简单的非门和与非门74ls04、74ls00组成的逻辑组合电路，分别控制蜂鸣器和发光二极管，来实现报警和状态显示。
电机控制电路采用了3-8译码器74ls138和与非门电路的组合，实现电机正反暂停状态。
实验通过电脑软件仿真和实物验证，具有良好的可行性，能够稍加修改后用于洗衣机控制电路中，能满足一般的要求。
关键词:
洗衣机控制;数字电子控制;定时器
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
Abstract
Thedesignisbasedonthesimpledigitalcircuittimercontrolcircuitofwashingmachine.Thewashingmachineistobepositivenegativeandsuspensionbypresettime,andexpressedindifferentlighttosuspendthreewashingstate.
thetimerunover,willautomaticallyalarm,beeping.Atthesametime,withAfter
twodigitaltubestodisplaythepresettimeandwashingtimeremaining.Ithasverygooduserinterface.
Circuitconsistsofdisplaycircuit,pulsegeneratorandtimingcircuits,alarmcircuitandwashingmachinepositivenegativestatecontrolcircuit.Displaycircuitistwounitsofdigitalpipe,useofcatholicerection74ls48piecesasdigitaltubedecodingchips.Secondpulsegeneratoradoptedwidelyusedmature555timing,throughacomputerchipUSBsocketpowerproducedseconds,asthesignal,theclocksignalchip.Timingcircuitsusingfourdecimalreversiblecounter74ls192chipdesign,respectivelyforthedecimalsystemandsixforcompletiontimeofthecircuit,timing,andtimerfunction.Alarmcircuitandstatusdisplaycircuitissimplelogiccross-couplednandgatesand74ls0474ls00,consistingoflogiccircuit,controlandlight-emittingdiodes,buzzertorealizealarmandstatusdisplay.Themotorcontrolcircuitused3-874ls138decodercross-couplednandgatesandcombinationofcircuit,motorandsuspendedstate.
Computersoftwaresimulationandexperimentthroughphysicaltest,hasthegoodfeasibility,awashingmachine,usedforthecontrolcircuitofthegeneralrequirementcanmeet.
Keywords:
washingmachinecontrol,Digitalelectroniccontrol,Thetimer
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
摘要......................................................................................................................................................................3
1设计要求分析与方案选择..............................................................................................................................6
1.1设计要求分析......................................................................................................................................6
1.2方案选择..............................................................................................................................................7
1.2.1单片机方案..............................................................................................................................7
1.2.2数字电路方案..........................................................................................................................72方案总体框图设计..........................................................................................................................................8
2.1方案总体设计思路..............................................................................................................................8
2.1.1各模块器件选择......................................................................................................................8
2.1.2模块总体电路实现..................................................................................................................8
2.2方案总体电路图..................................................................................................................................9
3电路各模块设计与参数选择.........................................................................................................................11
3.1秒脉冲电路.........................................................................................................................................11
3.2计时电路............................................................................................................................................13
3.3显示电路............................................................................................................................................15
3.4状态显示电路....................................................................................................................................16
3.5洗衣机电机控制电路........................................................................................................................184仿真调试分析................................................................................................................................................20
4.1仿真软件介绍....................................................................................................................................20
4.2仿真总体电路图分析........................................................................................................................20
4.3仿真结果分析....................................................................................................................................21
5电路实物验证结果........................................................................................................................................22
5.1实物总体图片和介绍........................................................................................................................22
5.2实物功能演示....................................................................................................................................22
6方案的分析与总结体会................................................................................................................................22
6.1方案选择总结与分析........................................................................................................................22
6.2仿真调试总结与体会........................................................................................................................23
6.3实物制作总结与体会........................................................................................................................23
6.4设计优点分析....................................................................................................................................23
6.5设计不足分析....................................................................................................................................24
7参考文献........................................................................................................................................................24
8附录................................................................................................................................................................24
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
1设计要求分析与方案选择
1.1设计要求分析
本设计要求完成洗衣机控制电路的设计。
控制洗衣机按定时启动、正转20秒、暂停10秒、反转20秒、暂停10秒的洗涤模式不停的循环，到达定时时间后停止。
并要求有数码管显示时间，LED显示状态，声音报警。
通过以上要求，洗衣机洗涤模式是以60秒钟即一分钟作为循环。
计时方式是通过预置时间定时，因而初步设想使用一个六十进制倒计时电路作为核心控制。
预置时间以分为单位，则还需要分计时器，并且要能预置时间。
同时，时间的计时按秒来进行，则需要用一个妙信号发生器。
最后，用两位数码管作为时间显示电路，三个LED灯作为状态显示电路，蜂鸣器作为报警电路。
根据以上分析，设计电路基本框图入下:
启动
LED显示电路数码管显示电路
秒定信时号预发分钟定时电路60进制定时电路置生电电路路
洗涤模式控制电路蜂鸣器报警电路
图1.1电路框图
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》
1.2方案选择
洗衣机控制电路整体思路简单，成型产品众多，参考电路也十分普遍。
在独自设计过程中，论证了多种方案。
1.2.1单片机方案
单片机运用广泛，特别是8051单片机，在控制领域经久不衰，而且成本低廉。
本设计要求中，可采用一块51单片机作为核心，使用两位数码管、三个开关、三个LED灯、一个蜂鸣器和一些驱动电路作为外围设备，实现实验要求功能。
电路比较简单。
不过单片机编程复杂，软件实现困难，入手不是很容易。
而且本题要求实现的控制功能，使用单片机会浪费资源，并不是十分经济。
加之考虑到学习知识的水平，因此，不选择此方案。
1.2.2数字电路方案
数字电路并没有因为可编程逻辑器件的出现而推出市场，而且大有继续发展的势头，数字电路之所以能应用广泛，是因为它有独特的优点。
电路的各个模块清晰，运算速度高，而且不用编程，在许多功能实现上有软件可望不可及的优势。
本设计要求中，均可运用中规模集成逻辑电路实现，而且成本不高，稳定性很好，使用数字电路直接进行设计，在我们知识能力范围之内，可行性十分高，因而采用数字电路方案实现。
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2方案总体框图设计
2.1方案总体设计思路
2.1.1各模块器件选择
1.秒信号发生器选择
方案一:
石英晶体振荡器;
此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。
所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。
此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于洗衣机电路对秒信号精度要求不高，因而不采用此种方案
方案二:
由555定时器构成的多谐振荡器;
由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。
所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。
并且555定时器使用成熟，参考资料颇多，因此采用此方案。
2.计时器芯片选择
方案一:
采用74LS190芯片实现
74LS190为十进制可逆计数芯片，为异步置数，可以实现设计要求的置数与计数。
但是，要实现分钟的置数，74LS190置数颇显复杂，故不采用。
方案二:
采用74LS192芯片实现
中规模集成电路74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编程同步加减计数器，它采用8421码二?
十进制编码，并具有直接清零、置数。
加/减计数功能，为双时钟芯片，计数采用DOWN时钟，而置数可以采用UP时钟，因而置数显得十分简单，是很好的选择。
3.显示电路选择
显示电路用单位的数码管和相适应的显示译码器，这儿采用共阴极的单位数码管和74LS48作为显示电路，应用十分简单。
4.状态显示电路
使用三个不同颜色的数码管来表示不同的洗涤状态，通过74LS138作为译码器，来实现该功能。
5.洗衣机控制电路
通过不同的门电路进行组合，实现各种状态的不同组合输出。
2.1.2模块总体电路实现
经过以上分析，采用555定时器组成的多谐振荡器来实现秒信号的发生，为其它的芯片提供工作脉冲信号;计时电路采用四片74LS192实现，两片组成六十进制计数器实现秒信号计数，当计满六十秒后向前借位。
另外两片构成一百进制计数器，来计数秒的借位信号，同时实现预置数功能。
数码管、报警电路和LED灯分别与逻辑电路进行组合，接到74LS192的输出，以完成时间显示、报警和状态显示，洗衣机控制则使用74LS138作为译码输出进行不同的组合，完成控制。
武汉理工大学《数字电子技术课程设计》2.2方案总体电路图
图2.1总体电路图
其中显示电路实际连接为:
图2.2显示电路具体图
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脉冲发生器具体电路为:
图2.3555定时器多谐振荡电路
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3电路各模块设计与参数选择
3.1秒脉冲电路
秒信号发生器采用555定时器，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
其成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器。
555定时器的外引脚排列图和内部电路框图分别如图3.1.1和图3.1.2所示。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。
图3.1.1555定时器引脚排列
图3.1.2555定时器内部电路框图
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触
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发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1
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