电子课程设计洗衣机控制电路

电子课程设计 ——洗衣机控制电路 学院：电子信息工程学院 专业、班级：
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目录 一、设计任务与要求-------------------------------------------------------3二、总体框图-----------------------------------------------------------4 2.1、系统设计框图----------------------------------------4 2.2、设计总体电路---------------------------------------5 2.3、基本原理--------------------------------------------------5三、选择器件---------------------------------------------5 3.1所选器件------------------------------------------------5 3.2器件介绍------------------------------------------------6 3.2.1、74LS192----------------------------------------------6 3.2.2、74LS194 ---------------------------------------------7 3.2.3、LED数码管-------------------------------------------8 3.2.4、异或门-----------------------------------------------8 四、功能模块---------------------------------------------------9 4. 1、一百进制分计数器和六十秒计数器的设计-- -----------------9 4.2、分调时电路----------------------------------------------9 4.3、循环控制电路-------------------------------------------13 4.4、控制开关---------------------------------------------------15 4.5、预置时间到洗衣机停止电路------------------------------16 4.6、洗衣机停止运行灯亮显示-------------------------------17 五、总体设计电路图----------------------------------------------18 5.1.总体电路图--------------------------------------------19 5.2.实验室实物图----------------------------------------20 六、总结-------------------------------------------------21 洗衣机控制电路 一． 设计任务与要求 1.设计一洗衣机电子定时器，来控制洗衣机的电机作如下运转：
2. 洗涤时间可在0~20min内任意设定。

3. 用两位数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计数方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停止。

4. 当定时时间到达终点时，使电动机停止转动，同时发光二极管发光提醒用户注意。

5. 洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。

二.总体框图 2.1 系统设计框图 设计总体框图如图1 电机运行显示 电机停控制 循环控制 调分控制 60进制秒减计数器 100进制分减计数器 洗涤时间显示 总控制 电机停停止显示 图1 总体框图 2.2 设计总体电路 实现电机的正传、反转、暂停，分别用三个LED灯的状态来表示，显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，周期是60秒，所以需要分钟计数器和秒计数器。当分预置数时间到，电机停显示灯亮。

2.3基本原理 型号 用途 数量 型号 用途 数量 74LS192 计数器 4 74LS194 双向移位寄存器 1 74LS08 2输入与门 3 74LS04 反向器 5 74LS32 2输入或门 1 74LS86 2输入异或门 1 4077B 2输入同或门 1 74LS11 3输入与门 1 74LS10 3输入与非门 1 74LS00 2输入与非门 2 OR8 8输入或门 首先，从秒脉冲出来的信号，进入秒计数器进行秒计数，洗衣机运行前的置数工作需要秒计数器保持在预置数状态，这时我们通过开关置入洗涤时间，洗衣机就开始工作。运行过程中，当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数，直到分计数端显示为00，电机停止工作，同时显示灯亮，且洗衣机洗涤时间为99分钟时洗衣机停止运行。

三． 选择器件 3.1 器件选择表如表1所示。

表1 器件选择表 3.2器件介绍 图2 74LS192的管脚图 3.2.1、74LS192的功能表如下表2逻辑示意图所示：
表2 74LS192逻辑功能表 输 入 输 出 CR LD’ UP DOWN D C B A QD QC QB QA 1 * * * * * * * 0 0 0 0 0 0 * * a b c d a b c d 0 1 ↑ 1 * * * * 加计数功能 0 1 1 ↑ * * * * 减计数功能 74LS192为可置数的同步十进制双时钟加减计数器，如图2所示它具有上升沿有效的加计数时钟端UP和减计数时钟端DOWN；
该计数器具有异步清零端，当清零信号CLR为高电平时，实现清零功能；
该计数器还有异步计数功能，当置数信号LOAD为低电平时，实现预置数；
当计数器加计数，且计数值为9时，进位端CO输出宽度等于加计数脉冲UP的低电平脉冲；
当计数器减计数，且计数值为0时，借位端BO输出宽度等于减计数脉冲DONW的低电平脉冲。执行加数功能时，减计数端DOWN接高低电平，计数脉冲由UP端输入；
执行减数功能时，加数端UP接高电平，计数脉冲由减数端DOWN。

3.2.2、74LS194 图3 74LS194的管脚图 如图3所示A,B,C,D为并行输入端，QA,QB,QC,QD位并行输出端，Sr,Sl分别为右移和左移串行输入端，因为该组合电路主要有四种工作模式，并行输出，右移输出，左移输出和保持，所以管脚S1,S0用来控制工作模式，CLR为异步清零端，CLK为时钟脉冲输入端，当CLR接高电平（低电平有效）,S1,S2接高电平时，它将输进的数平行再输出去。其逻辑功能如表3-3所示：
表3 74LS194功能表 功能 输 入 输 出 CLR S1 S0 SL SR A B C D Q0 Q1 Q2 Q3 1 1 1 * * a b c d a b c d 右移 1 0 1 * Dr a b c d Dr a b c 左移 1 1 0 Dl * a b c d b c d Dl 保持 1 0 0 * * * * * * Q0 Q1 Q2 Q3 3.2.3、LED数码管 图4 LED数码显示管 如图3-3所示其中4,3,2,1端为其数据输入端，其它各端口显示器默认有效。

3.2.4、异或门 异或门实现异或逻辑。

其符号如图5所示：
图5异或门的符号 其功能表（真值表）如表4所示 表4 异或门真值表 输入 输出 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 四．功能模块 4.1 一百进制分计数器和六十秒计数器的设计 （1）分、秒计数器的设计 一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲和进制不同而已，实验中用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，运行中需要加计数和减计数两种功能，洗衣机的置数过程用加计数，洗衣机开始运转用减计数来倒计时。秒个位减计数功能的实现：UP端接到高电平,DOWN端接到秒脉冲上，秒计数十分位上的输入端B、C端接到高电平上，输入端置入0110，也就是6，秒十位的LOAD端和借位端BO连在一起，再把秒位的BO端和分个位的DOWN连在一起。当秒脉冲从秒位的DOWN端输入时，秒计数各位开始从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倒计时直到0。当秒的高低位全为零的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，使DOWN接上低电平，置数端有效，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，道理是一样的，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同时接到秒十位的置数端，产生置数信号。其中，计数器工作中的清零端CLR端要处于低电平，置数端不置数时要处在高电平。把四个192的QA，QB，QC，QD接到显示电路显示时间。

(2)分、秒计数器的电路图   图6 分秒计数器电路图（1）
图7 分秒计数器电路（2）  4.2 分调时电路 （1）分调时电路的工作原理  调时电路是根据加减计数器74LS192的工作原理设计的，调时电路的利用192的加计数来实现的，当UP端工作时DOWN要接高电平，分十位的DOWN端接分个位的BO端，分个位接秒十位的BO端，当192不产生借位信号时BO端呈高电平，所以当电源打开时计数器还没有进行倒计时计数时BO端都为高电平，则通过开关的拨动相当于脉冲信号，使加计数工作进行置数功能，同时192的清零和置数端无效。如下所示原理图。

(2)原理图 图8 调时电路显示图 4.3 循环控制电路 （1）循环控制电路原理 因为正转，停，反转，停刚好一个周期是60s，且每种状态的运行时间恰好都是十秒的整数倍所以我们就考虑用秒十位上数的变化来控制洗衣机运行状态的显示。，在一个周期内59s~40s之间洗衣机处于正转状态，39s~30s之间洗衣机处于停止状态，29s~10s之间洗衣机处于反转状态，9s~0s之间又是停止时间，所以我们让正转状态显示灯X1=QCQB’QA+QCQB’QA’经化简得X1=QCQB’，即就是我们把QB端求反后再用一个两输入与门将其与QC连接送到正转显示灯上，当秒十位的输出为0101（5）或者是0100（4）时X1=1该灯亮，显示洗衣机处于正转状态 ，同理我们让停状态显示灯X2=QC’(QB⊙QA)，即用一个两输入的同或门将QA和QB连接，再有一个两输入的与门将其输出与求反后的QC连接送到停滞状态显示灯上，当十位的输出为0011（3）或者0000（0）时X2=1，此时显示洗衣机处于停滞状态，同样我们也可以控制反转状态，这样，一个周期也就是六十秒完成后秒十位再向高位借数继续循环以上过程。如下图仿真实现正转，反转，和停。

(2)原理图 图9 正转灯泡闪烁截图 图10反转灯泡闪烁截图 图11停灯泡闪烁截图 4.4控制开关 (1)控制开关原理 根据实际设计洗衣机暂停和连续工作的开关，它由俩个2输入的与非门和一个3输入的与非门，还有一个单刀双掷开关构成，其中当开关拨到下面时洗衣机暂停工作，当开关拨到上面时洗衣机正常工作。俩个2输入与非门构成SR锁存器，左边的与非门接入低电平即左边的相当于R端右边的相当于S端右边对应的输出为Q端，当开关拨到下面时相当于R=0,S=1,输出置零，封锁3输入的与非门，则秒脉冲信号被封锁。计数器停止减计数。同理当开关拨到上面时相当于R=1,S=0,输出置一，此时如果3输入与非门的另一输入为高电平则，计数器正常工作，即洗衣机正常工作。当洗衣机停止运行时显示灯亮。

（2）电路图 图12控制开关电路 4.5预置时间到洗衣机停止电路 (1)原理 由实际设计知，当洗衣机在预置数时间到时洗衣机停止运转设计该电路。当秒脉冲无法输入时则洗衣机停止工作，所以用计数器的输出封锁秒脉冲。俩个192的输出信号分别接到8输入的或门上再接到三输入的与非门上，当置数时间到即分十位和个位显示00时或门输出低电平封锁秒脉冲信号。

（2）
电路图 图13 预置时间到洗衣机停止控制电路图 4.6洗衣机停止运行灯亮显示 1. 灯亮原理 实现灯亮显示有俩种情况。（1）当预置时间到时，送到发光二极管的阴极为低电平，而二极管的阳极接高电平，所以二极管亮。（2）当电源打开时为了更加方便人们调节时间则使分计数器开始显示00，因为当上店是192会自动在显示器上显示9，所以利用99产生置数信号使分计数在电源打开时显示00。同时利用99在电源打开时洗衣机先不工作，在置数的同时洗衣机才工作。所以用4输入的与非门接99信号使电机停。

（2）简易电路图 图14 洗衣机停止运行显示灯亮 五． 总体设计电路图 1.对于置数，在分钟计数器的UP端到高电平之间各用一个弹跳开关接上，置数时，由于置数是在洗衣机运行前，所以DOWN端接的为高电平，按动开关实现加置数。置数结束后，开关自动接高电平，即为实现减计数做准备。设计有俩个调试开关，所以对分的十位和个位都可以实现置数调节。开关J1按一下分十位会从0开始加一，同理J2按一下分个位也会从0开始加一。直到加到9时返回从0开始。置数的同时洗衣机转动。由秒十位产生的信号可以控制洗衣机的正转，反转，停。同时又有一个单刀双掷开关J3来实现洗衣机的暂停和连续。但是当分计数为00或是99时开关无论怎么办，洗衣机都停止工作。同时显示灯亮。

为了更人性化的实现洗衣机的功能，在电源打开时我们用分计数器的输出99信号产生置数信号，使显示器上的示数为00.即人们进行预置数时是从0开始向上加。一下为设计的总体电路图。

图15 总电路图 2.实验室实物图片 ·+++++··+++++··+++++··+++++··+++++··+++++· 图16 实际电路图片 六．心得体会 这次为期两周的课程设计安排让我的确是有着很大的收获，为什么这么说呢，一开始觉得时间比较宽裕，而课程设计并不是一个复杂的事情，先把思路整理好，需要哪些模块的运行，以及改用哪些学到的芯片实现电路功能，但是实际操作起来却有很多问题，比如说，单个的模块成功的完成了功能，但是当与其他模块连接在一起的时候就会出现各种问题，比如说不正常运作，或者数据混乱等，这时是设计中最麻烦的一个环节，我们需要自习的检查每一个部分，每一根线，有时候是连错了线，有的是思路不够缜密，不能实现功能，也有时候是设计器本身的一些问题，可能是因为延时或者反应时间的问题， 以前连一条线都要看书上是怎么连的，我都不敢相信自己可以不看书连起那么复杂的电路图。开始都佩服自己了，在软件仿真时，我发现大家都可以把自己的电路不看书的连下来，我感觉我们都用心了。在设计中遇到了很多问题，开始不知道怎么办，比如说，开始设计的洗衣机他会不停的运转也就是没有时间到的概念，所以我要设计有时间到的洗衣机，就查了很多资料，在总结和认真的思考下我想出了这样的设计。虽然不是最好的但是它很灵活，我觉得很好。总之，课设的整个过程中，我重新认真深入思考了应用到的器件，更加熟习它们的功能用途，也锻炼了自己的思考全面逻辑性，更重要的是我学习到了自己解决问题的能力，还有一种解决问题的主动性。这样真的很好。课程设计给我的收获真的很大。