簡易洗衣機(jī)控制課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　啟動—→正轉(zhuǎn)20s —→ 暫行10s—→ 反轉(zhuǎn)20s——</p><p><b>　　(定時(shí)未到)</b></p><p>　　—→暫行10 s———（定時(shí)到）——→停止</p&g

2、t;<p>　　如果定時(shí)時(shí)間到，則停機(jī)并發(fā)出音響信號。</p><p>　　（1）．采用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì)制作一個(gè)電子定時(shí)器，按照一定的洗滌程序控制電機(jī)作正向和反向轉(zhuǎn)動。</p><p>　　（2）．電機(jī)用2個(gè)繼電器控制，洗滌定時(shí)時(shí)間在0—20min內(nèi)由用戶任意設(shè)定。</p><p>　?。?）．用兩位數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時(shí)間，按倒計(jì)時(shí)方式對洗滌過程

3、作計(jì)時(shí)顯示，直至?xí)r間到而停機(jī)。</p><p>　　（4）. 如果定時(shí)時(shí)間到，則停機(jī)并發(fā)出音響信號。</p><p>　?。?）. 洗滌過程在送入預(yù)置時(shí)間后即開始運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　二． 方案選擇及電路的工作原理</p><p><b>　　1.方案選擇</b></p><p>　　從課程

4、設(shè)計(jì)要求來看，要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，實(shí)際上沒有電機(jī)給我們接上，這回要用四個(gè)LED燈的狀態(tài)來表示，當(dāng)顯示時(shí)間前20秒正傳、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、再暫停10秒，如此一來，周期恰好是60秒，理所當(dāng)然的分鐘計(jì)數(shù)器、秒計(jì)數(shù)器是一定要有的。接下來脈沖是一定的了，但是有分鐘計(jì)數(shù)器和秒鐘計(jì)數(shù)器還要考慮是不是要60分頻器，就我們所學(xué)過的來說實(shí)現(xiàn)循環(huán)有移位寄存器；還有個(gè)問題，當(dāng)洗滌時(shí)間到了，報(bào)警還要一個(gè)報(bào)警電路，根據(jù)人性化、自動化、低成本的設(shè)計(jì)

5、原則，報(bào)警的蜂鳴器不可以長時(shí)間的叫，要有個(gè)合理的時(shí)間，我們可以用一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路來實(shí)現(xiàn)。看起來還不錯啊，如果這樣想那就嫌早了點(diǎn)，還有一個(gè)問題要解決：如何提取時(shí)間并使循環(huán)電路工作的信號?方案有兩種：一是直接從數(shù)值上進(jìn)行提取信號來控制一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的74LS194來實(shí)現(xiàn)；另一種是制作一個(gè)二十進(jìn)制到十進(jìn)制的循環(huán)轉(zhuǎn)化來把這一分鐘走完，但是從電路的復(fù)雜程度和經(jīng)濟(jì)性來說，顯然后者太過于復(fù)雜，也不利于接線和排故障，雖然難度會大一些、出成果的時(shí)間會比別

6、人晚，但是要設(shè)計(jì)一個(gè)真正可以讓用戶用放心使用的產(chǎn)品，還得這樣做。尤其是最后的循環(huán)電路用兩個(gè)194一定可以很容易實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　2.工作原理</b></p><p>　　首先，從秒脈沖出來的信號，經(jīng)過一個(gè)控制電路后進(jìn)入秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行秒計(jì)數(shù)，進(jìn)行清零，這時(shí)用戶置入洗滌時(shí)間，并按開始按鈕，洗衣機(jī)開始工作。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器變?yōu)榱愕臅r(shí)候，去分鐘計(jì)數(shù)器上面借數(shù)；與此同時(shí)

7、，從十秒位轉(zhuǎn)化出來的信號進(jìn)入移位寄存器后，LED燈表示出電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)用戶設(shè)定的洗滌時(shí)間結(jié)束后，電路報(bào)警并清零；同時(shí)電機(jī)指示燈熄滅。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　（1）本定時(shí)器實(shí)際上包含兩級定時(shí)的概念，一是總洗滌過程的定時(shí)，二是在總

8、洗滌過程中又包含電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和暫停三種定時(shí)，并且這三種定時(shí)是反復(fù)循環(huán)直至所設(shè)定的總定時(shí)時(shí)間到為止。依據(jù)上述要求，可畫出總定時(shí)T和電機(jī)驅(qū)動型號Z1、Z2的工作波形圖，如下：</p><p>　　圖1 定時(shí)器信號時(shí)序圖</p><p>　　當(dāng)總定時(shí)時(shí)間在0～20min（分）以內(nèi)設(shè)定一個(gè)數(shù)值后T為高電平1，然后用倒計(jì)時(shí)方法每分鐘減1直至T變?yōu)榱恪Ｔ诖似陂g，若Z1=Z2=1，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn);若Z1

9、=Z2=0,實(shí)現(xiàn)暫停；若Z1=1，Z2=0，實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法很多，比如采用單穩(wěn)電路實(shí)現(xiàn)定時(shí)，又如將定時(shí)初值預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，使計(jì)數(shù)器運(yùn)行在減計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)減到全零時(shí)，則定時(shí)時(shí)間到。圖2所示的電路原理框圖就是采用這種方法實(shí)現(xiàn)的。由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號經(jīng)60分頻后，得到分脈沖信號。洗滌定時(shí)時(shí)間的初值先通過撥盤或數(shù)碼開關(guān)設(shè)置到洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器中，每當(dāng)分脈沖到來計(jì)數(shù)器減1，直至減到定時(shí)

10、時(shí)間到為止。運(yùn)行中間，剩余時(shí)間經(jīng)譯碼后在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。</p><p>　　由于Z1和Z2的定時(shí)長度可分解為10s的倍數(shù)，由秒脈沖到分脈沖變換的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)中可以找到Z1、Z2定時(shí)的信號，經(jīng)譯碼后得到如波形Z1、Z2所示的信號。這兩個(gè)信號以及定時(shí)信號T經(jīng)控制門輸出后，得到推動電機(jī)的工作信號。</p><p><b>　　電路原理框圖</b></p&g

11、t;<p>　　圖2 洗衣機(jī)定時(shí)器原理框圖</p><p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）分、秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　一百進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十秒計(jì)數(shù)器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進(jìn)制不同而

12、已，我們用四片74LS192來實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)功能，我們要的只是減計(jì)數(shù)，所以我們把它的UP端接到高電平上去,DOWN端接到秒脈沖上；十分秒位上的輸入端B、C端接到高電平上，即從輸入端置入0110，秒十位的LD端和借位端BO聯(lián)在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN聯(lián)在一起。當(dāng)秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時(shí)候秒計(jì)數(shù)的192開始從9減到0；這時(shí)，它的借位端BO 會發(fā)出一個(gè)低電平到秒十位的輸入端DOWN，秒十位的計(jì)數(shù)從6變到5，一直到變

13、為0；當(dāng)高低位全為零的時(shí)候，秒十位的BO發(fā)出一個(gè)低電平信號，DOWN為零時(shí)，置數(shù)端LD等于零，秒十位完成并行置數(shù)，下一個(gè)DOWN脈沖來到時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)減計(jì)數(shù)工作中。</p><p>　　對于分計(jì)數(shù)來說，道理也是一樣的；只是要求，當(dāng)秒計(jì)數(shù)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(jì)數(shù)的DOWN端作為分計(jì)數(shù)的輸入信號來實(shí)現(xiàn)秒從分計(jì)數(shù)上的借位。當(dāng)然，這些計(jì)數(shù)器工作，其中的清零端CR要處于低電平，

14、置數(shù)端不置數(shù)時(shí)要處于高電平。這是一個(gè)獨(dú)立工作的最高可以顯示101分鐘的計(jì)時(shí)器。把四個(gè)192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時(shí)間的顯示了。作為洗衣機(jī)控制器的一個(gè)模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協(xié)調(diào)工作，分計(jì)數(shù)的清零端LD是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以當(dāng)要從外部把它們強(qiáng)制清零時(shí)，可以用一個(gè)三極管（NPN）或者兩個(gè)或門就可以實(shí)現(xiàn)該功能。還有我們可以利用分計(jì)數(shù)的UP端來進(jìn)行外部置數(shù)，當(dāng)把

15、它們各接到一個(gè)低觸發(fā)（平時(shí)保持高電平，外部給一個(gè)力就輸入一個(gè)低電平）的脈沖上 就可以實(shí)現(xiàn)從0－9的數(shù)字輸入。</p><p>　　(2)分、秒計(jì)數(shù)器的電路圖</p><p><b>　　其圖如下： </b></p><p>　　圖三 分秒計(jì)數(shù)器電路圖</p><p><b>　　2.秒脈沖發(fā)生器</b&

16、gt;</p><p>　?。?）秒脈沖發(fā)生器原理  </p><p>　　我們搜需要的秒脈沖發(fā)生器可以由一個(gè)集成的555定時(shí)器構(gòu)成，當(dāng)電源接通后，VCC通過對R1、R2向電容充電。電容上得到電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容上的電壓上身到2/3VCC時(shí)，輸電壓VO為零，電容放電。當(dāng)電壓下降到1/3VCC時(shí)，輸出電平為高電平，電容放電結(jié)束。這樣周而復(fù)始便形成了振蕩。我們要的周期是1秒，頻

17、率是1赫茲。周期T可以由下面的公式可知：</p><p>　　T＝R1.R2lnC</p><p>　　(2)其原理圖如下所示</p><p>　　圖四 秒脈沖發(fā)生器原理圖</p><p><b>　　3.循環(huán)控制電路</b></p><p>　　（1）其基本原理簡述</p><

18、;p>　　還是采用我們方法，把秒十位上的數(shù)提出來作為循環(huán)控制系統(tǒng)的輸入信號，秒位上的都是相同的，可以不管。我們的目標(biāo)是把秒十位上輸出的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成兩位三個(gè)數(shù)：</p><p>　　現(xiàn)在我們把192的QA、QB接上一個(gè)異或門，QC接上一個(gè)反相器，然后把它們出來的信號接到一個(gè)與非門后再接到So端，把反相器出來的信號輸入到S1端；這樣就實(shí)現(xiàn)了上述要求。當(dāng)我們開機(jī)時(shí)，計(jì)數(shù)器時(shí)被清零的，QA、QB、QC沒有輸出，這

19、時(shí)輸出的是000，194的So、S1為11，移位寄存器置數(shù)為0010。當(dāng)192輸出的是0101時(shí)，So、S1為10，移位寄存器右移動作，因?yàn)镾o、S1的兩端接一個(gè)與非門出1，再通過一個(gè)接在194QB端的與門，結(jié)果輸出來到發(fā)光二極管的還是高電平（如下圖所示）；從節(jié)點(diǎn)46輸出，經(jīng)過反相器到達(dá)節(jié)點(diǎn)48的是低電平與門U28沒有輸出脈沖，所以194做右移直到下一個(gè)狀態(tài)的到來。顯然當(dāng)192的輸出是0100是也是一樣的。當(dāng)輸出是0011時(shí)，So、S1

20、的狀態(tài)是11，194處于并行置數(shù)，其QB端輸出一個(gè)高電平1，與此同時(shí)，從So、S1輸出的兩個(gè)1進(jìn)入與非門U27，但是在節(jié)點(diǎn)46是一個(gè)低電平0，所以節(jié)點(diǎn)44沒有高電平輸出。而節(jié)點(diǎn)46為高電平1，這時(shí)通過U28的脈沖信號可以輸出了，與U28的或門U22、U23、U24、U25、U26就可以輸出脈沖信號到發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)閃爍；當(dāng)192輸出</p><p><b>　?。?）其原理圖</b></

21、p><p>　　圖五 循環(huán)控制電路原理圖</p><p><b>　　4.單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路</b></p><p><b>　　其原理圖</b></p><p>　　圖六 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路原理圖 </p><p><b>　　5?？偪刂齐娐?lt;/b>&

22、lt;/p><p>　　現(xiàn)在各單元電路完成了，最后要把它們有效的結(jié)合起來聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)目的功能。我們要求在給分鐘置數(shù)的同時(shí)秒要顯示為零；外部還要有強(qiáng)制停止并清零；還有暫停功能。</p><p>　　對于置數(shù)來說，我們可以在分鐘計(jì)數(shù)器的UP端到高電平之間各用一個(gè)開關(guān)接上，就當(dāng)給它一個(gè)低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器就往上增加1。但時(shí)，192要求在UP端工作的同時(shí)，其DOWN端要為高電平，且秒計(jì)數(shù)器要為零，我們可

23、以讓秒計(jì)數(shù)器清零，同時(shí)把脈沖停止了。在高電平上接上一個(gè)開關(guān)，讓它接到一個(gè)JK觸發(fā)器上，同時(shí)把JK觸發(fā)器的JK端接1，讓它實(shí)現(xiàn)觸發(fā)功能。讓它的Q端輸出到秒計(jì)數(shù)器的清零端，這樣剛開機(jī)或者再按一下開機(jī)鍵就可以對秒計(jì)數(shù)器清零。把JK觸發(fā)器的Q反端和從分計(jì)數(shù)器借位端Bo反相出來的信號接到一個(gè)與非門上，從與非門出來的信號接到分計(jì)數(shù)器的DOWN端來保證置數(shù)的時(shí)候DOWN是高電平。但是如果僅是這樣的話，當(dāng)置數(shù)完成再一次按開機(jī)鍵（如圖中的J3所示）時(shí)，沒

24、有脈沖信號輸入到秒計(jì)數(shù)器的DOWN端，192并不可以工作。我們可以把脈沖和JK觸發(fā)器Q反端接到一個(gè)與門上，然后把它上輸出端接到秒計(jì)數(shù)器的DOWN端以控制計(jì)數(shù)。</p><p>　　現(xiàn)在的問題是，循環(huán)的發(fā)光二極管沒有受到控制鍵的控制，所以還得把受到控制的從與門U12出來的信號輸出到移位寄存器194的時(shí)鐘信號CLK上。</p><p>　　當(dāng)所置的洗衣時(shí)間完成后，要發(fā)出報(bào)警并自動清零。至于報(bào)警

25、電路我們知道當(dāng)計(jì)數(shù)器全為零的時(shí)候，從秒位會發(fā)出一個(gè)借位信號，一直接到十分位上去，十分位會發(fā)出一個(gè)借位信號，我們可以用這個(gè)信號來作為報(bào)警并清零的信號，平時(shí)192的借位端保持的是高電平，當(dāng)有借位信號時(shí)，其變成0，我們在分十位借位端接一個(gè)非門，再把它和分位的CLR端一起接到一個(gè)與門，也需要把它接到一個(gè)JK觸發(fā)器（U10）上作為其時(shí)鐘信號，其后再接到單穩(wěn)態(tài)電路的輸入端TRI，單穩(wěn)態(tài)的輸出端接到蜂鳴器上。而該與門（U14）的另一輸入端接在控制開關(guān)

26、J3上，與門出去仍然接在JK觸發(fā)器U9上，這樣當(dāng)洗衣時(shí)間完成后，十分計(jì)數(shù)器的借位端Bo端發(fā)出的0信號就可以經(jīng)過以上路徑而變成1到達(dá)與門U14，同時(shí)JK觸發(fā)器U10得到一個(gè)觸發(fā)信號而輸出到單穩(wěn)態(tài)，從而發(fā)出報(bào)警聲，但一段時(shí)間后其自動停止。同時(shí)U14發(fā)出的1信號使U9發(fā)出1信號而使秒計(jì)數(shù)器清零；當(dāng)然秒脈沖因?yàn)閁9端的Q反端的0信號而使其沒有輸出，這樣原來閃爍的燈不再亮了。我們有時(shí)還需要讓它休息一下，我們改變一下洗衣量時(shí)，就還需要一個(gè)暫停鍵，這

27、也可以的，只要把秒脈沖切斷就可以了。我們可以在控制脈沖輸出的與門U</p><p>　　現(xiàn)在控制端也連起來了，這樣，一個(gè)完整的洗衣機(jī)控制電路就完成了。</p><p><b>　　四．心得體會及建議</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)加深了我對所學(xué)理論知識的理解，并能將其熟練應(yīng)用，做到理論與實(shí)際相結(jié)合。設(shè)計(jì)的過程中遇到過挫折和困難，但我都

28、克服了并振作起來。課程設(shè)計(jì)很累，但生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。</p><p>　　從本次課程設(shè)計(jì)的目的來看，收獲也是不少的，它使我們對課本以及以前學(xué)過的知識有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解，也讓我們知道了，光分開使不夠的，從外面學(xué)到的知識要把形成一各整體。我從老師和其他同學(xué)那里學(xué)到更好更多的東西，他們從另一個(gè)方面透析了自己的困難，這是很重要的，它讓我學(xué)會了怎樣學(xué)習(xí)別人的長處并把它變成自己的長處。是他們讓自

29、己有了一個(gè)更好的認(rèn)識，無論是學(xué)習(xí)還是生活，生活是實(shí)在的，要踏實(shí)走路，雖然自己走出來的路要崎嶇的多，但覺得踏實(shí)、放心。</p><p>　　對我而言，知識上的收獲固然重要，但精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次設(shè)計(jì)將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶。</p><p><b>　　五．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1