1、 課程設計報告課程設計題目：簡易洗衣機控制系統班級：學號姓名：指導教師：設計時間：2015年7月目錄1 / 23摘要第1章 概述第2章 課程設計任務及要求2.1 設計任務2.2 設計要求第3章 系統設計3.1 方案論證3.2 系統設計3.2.1 結構框架圖及說明3.2.2 系統原理圖及工作原3.3 單元電路設計 3.3.1單元電路工作原理 3.3.2元件參數選擇 第4章 軟件仿真4.1 仿真電路圖4.2 仿真過程4.3仿真結果第5章 安裝調試（略） 5.1調試要點 5.2 調試過程中出現的問題及解決方法第6章 結論第7章 使用儀器設備清單參考文獻收獲、體會和建議摘 要本設計實現電機的

2、正傳、反轉、暫停，用兩個 LED燈的三種狀態(tài)來表示，當顯示時間前20秒正傳、暫停10秒、反轉20秒、再暫停10秒，如此一來，周期恰好是60秒，正好一個60秒減計數器可以構成一個循環(huán)結構。循環(huán)的總時間可以用一個外圍100進制減計數器解決，并用兩個數碼管顯示時間。這樣一個電路的主體電路就構造出來了，然后一步步實現其具體的功能。用一個74LS74觸發(fā)器控制整個電路的停止和清零以及連接蜂鳴器計構成報警模塊。信號發(fā)生器仿真時就直接用方波信號代替，安裝電路的時候就直接用脈沖信號。設置兩個開關以控制電路的啟動和隨時停止。其基本原理是：首先，從秒脈沖出來的信號，經過一個控制電路后進入秒計數器進行秒計數，進行清

3、零，這時用戶置入洗滌時間，并按開始按鈕，洗衣機開始工作。當秒計數器變?yōu)榱愕臅r候，去分鐘計數器上面借數；與此同時，從十秒位轉化出來的信號進入移位寄存器后，LED燈表示出電機運轉狀態(tài)；當用戶設定的洗滌時間結束后，電路報警并清零；同時電機指示燈熄滅。關鍵詞：計數器 指示燈 觸發(fā)器第1章 概述洗衣機的簡易定時控制系統要求實現電機的正傳、反轉、暫停，需要用4個LED燈的狀態(tài)來表示，一個周期為60s，前20秒正傳、暫停10秒、反轉20秒、再暫停10秒。因此需要分鐘計數器、秒計器、秒脈沖產生器脈。涉及到分鐘計數器和秒鐘計數器所以需要考慮是60分頻器，就我們所學過的來說實現循環(huán)有移位寄存器；當洗滌時間到了，報

4、警還要一個報警電路，根據人性化、自動化、低成本的設計原則，報警的蜂鳴器不可以長時間的叫，要有個合理的時間，我們可以用一個單穩(wěn)態(tài)電路來實現。還有一個問題要解決：如何提取時間并使循環(huán)電路工作的信號?方案有兩種：一是直接從數值上進行提取信號來控制一個可以實現循環(huán)的74LS194來實現；另一種是制作一個二十進制到十進制的循環(huán)轉化來把這一分鐘走完，但是從電路的復雜程度和經濟性來說，顯然后者太過于復雜，也不利于接線和排故障，雖然難度會大一些，但是性能較好。第2章 課程設計任務及要求 2.1 設計任務 洗衣機簡易定時控制系統實現電機的正傳、反轉、暫停，需要用4個LED燈的狀態(tài)來表示，一個周期為60s，前20

5、秒正傳、暫停10秒、反轉20秒、再暫停10秒。 2.2 設計要求         1.洗衣機電機的工作順序： 啟動>正轉20s > 暫行10s> 反轉20s >暫行10 s>停止2. 用4個LED模擬洗衣機的動作狀態(tài):LED1LED4右移循環(huán)點亮表示正轉，LED1LED4左移循環(huán)點亮表示反轉，LED1LED4同時閃爍點亮表示暫停，全滅為停止。3. 用數碼管顯示洗滌時間，按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到停機，并發(fā)出音響信號報警。4. 洗滌時間在0-60分鐘內可由用戶

6、任意設定，并設置啟動鍵，在預置定時時間后，按啟動鍵開始機器運轉。5 .設置停止鍵，在洗滌過程中隨時按該鍵可終止動作，并使顯示器清0。 第3章 系統設計 3.1方案論證 本實驗采取先用multisim7軟件對交通燈定時系統的原理仿真，再采用分模塊時間進行操作臺實現的簡易科學方法。實驗中采用較為基本的芯片來實現計數器計數、狀態(tài)轉換等功能，這些都是在數字電子模擬課程中重點學習掌握的知識，所以對實物的實現比較容易。3.2 系統設計 3.2.1 結構框圖及說明如下所示： 3.2.2 系統原理圖及工作原理 3.3 單元電路設計 3.3.1單元電路工作原理 1.一百進制分計數器和六十秒計數器設計 （1）分、

7、秒計數器的設計1.分、秒計數器模塊 一百進制分計數器和六十秒計數器的原理是一樣的，不同的只是它們的輸入脈沖和進制不同而已，我們用四片74LS192來實現分計數和秒計數功能，我們要的只是減計數，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（十進制的6），秒十位的LD端和借位端BO聯在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN聯在一起。當秒脈沖從秒位的DOWN端輸入的時候秒計數的192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，秒十位的計數從6變到5，一直到變?yōu)?；當高低位全為零的時候，

8、秒十位的BO發(fā)出一個低電平信號，DOWN為零時，置數端LD等于零，秒十位完成并行置數，下一個DOWN脈沖來到時，計數器進入下一個循環(huán)減計數工作中。 對于分計數來說，道理也是一樣的；只是要求，當秒計數完成了，分可以自動減少，需要把秒十位的借位端BO端接到分計數的DOWN端作為分計數的輸入信號來實現秒從分計數上的借位。當然，這些計數器工作，其中的清零端CR要處于低電平，置數端不置數時要處于高電平。這是一個獨立工作的最高可以顯示101分鐘的計時器。把四個192的QA/QB/QC/QD都接到外部的顯示電路上就可以看到時間的顯示了。作為洗衣機控制器的一個模塊，它還得有一定的接口來和其他的模塊連接在一起協

9、調工作，分計數的清零端LD是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以當要從外部把它們強制清零時，可以用一個三極管（NPN）或者兩個或門就可以實現該功能。還有我們可以利用分計數的UP端來進行外部置數，當把它們各接到一個低觸發(fā)（平時保持高電平，外部給一個力就輸入一個低電平）的脈沖上 就可以實現從09的數字輸入。 2秒脈沖產生器原理 秒脈沖發(fā)生器由555定時器電路及外圍電路組成，電路接通電源的瞬間，由于電容C1來不及充電，Vc=0V，所以555定時器狀態(tài)為I，輸出Vo為高電平。同時，集電極輸出端DIS對地斷開，電源Vcc對電容C1充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復始地產生周期性

10、的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩(wěn)態(tài)的維持時間取決于RC充、放電回路的參數。暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T10.7(R1+R2)C1；暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，即輸出Vo的負向脈沖寬度T20.7R2C1。 因此，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C1，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱矩形波的占空比，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，則D1/2，即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。若T=1s,令C=10uF，R1=39k，則R2約為51k。555定時器構成多諧振蕩器的工作波形圖 原理圖： 3

11、. .指示燈顯示模塊 用2片74LS151數據選擇器，將秒針的十位輸出信號的低三位依次連接到74LS151的A、B、C輸入端，74LS151的輸出端分別連接一個LED燈。 電路圖如下：    4.控制電路 在各單元電路完成了，最后要把它們有效的結合起來聯合工作，實現目的功能。我們要求在給分鐘置數的同時秒要顯示為零；外部還要有強制停止并清零；還有暫停功能。對于置數來說，我們可以在分鐘計數器的UP端到高電平之間各用一個開關接上，就當給它一個低電平時，計數器就往上增加1。但時，192要求在UP端工作的同時，其DOWN端要為高電平，且秒計數器要為零，我們可以讓秒計數器清零

12、，同時把脈沖停止了。在高電平上接上一個開關，讓它接到一個JK觸發(fā)器上，同時把JK觸發(fā)器的JK端接1，讓它實現觸發(fā)功能。讓它的Q端輸出到秒計數器的清零端，這樣剛開機或者再按一下開機鍵就可以對秒計數器清零。把JK觸發(fā)器的Q反端和從分計數器借位端Bo反相出來的信號接到一個與非門上，從與非門出來的信號接到分計數器的DOWN端來保證置數的時候DOWN是高電平。但是如果僅是這樣的話，當置數完成再一次按開機鍵（如圖中的J3所示）時，沒有脈沖信號輸入到秒計數器的DOWN端，192并不可以工作。我們可以把脈沖和JK觸發(fā)器Q反端接到一個與門上，然后把它上輸出端接到秒計數器的DOWN端以控制計數。先歇息一下。現在的

13、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的時鐘信號CLK上。最后要解決一個大問題，當所置的洗衣時間完成后，要發(fā)出報警并自動清零。至于報警電路我們知道當計數器全為零的時候，從秒位會發(fā)出一個借位信號，一直接到十分位上去，十分位會發(fā)出一個借位信號，我們可以用這個信號來作為報警并清零的信號，平時192的借位端保持的是高電平，當有借位信號時，其變成0，我們在分十位借位端接一個非門，再把它和分位的CLR端一起接到一個與門，也需要把它接到一個JK觸發(fā)器（U10）上作為其時鐘信號，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

14、上。而該與門（U14）的另一輸入端接在控制開關J3上，與門出去仍然接在JK觸發(fā)器U9上，這樣當洗衣時間完成后，十分計數器的借位端Bo端發(fā)出的0信號就可以經過以上路徑而變成1到達與門U14，同時JK觸發(fā)器U10得到一個觸發(fā)信號而輸出到單穩(wěn)態(tài)，從而發(fā)出報警聲，但一段時間后其自動停止。同時U14發(fā)出的1信號使U9發(fā)出1信號而使秒計數器清零；當然秒脈沖因為U9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。到此，一個電路總算還可以了吧，我們有時還需要讓它休息一下，我們改變一下洗衣量時，就還需要一個暫停鍵，這也可以的，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U12和脈沖到達端之

15、間接入一個由開關控制的JK觸發(fā)器來控制的與門，這樣就可以控制脈沖的輸出了。我們知道與門是其中一輸入為零時，無論另一端時怎樣的其輸出為零，但一端為1時，另一端輸入什么與門就可以輸出什么。現在控制端也連起來了，這樣，一個完整的洗衣機控制電路就完成了。其整體原理圖如下：3.2.2 元件參數選擇電容C=10uF電阻R1=39K R2=51K (用固定電阻47K與5K的點位器相串聯代替電阻R2)。第4章 軟件仿真 4.1 仿真電路圖（1）分、秒計數器（2）秒脈沖產生器仿真波形圖（3）整體電路圖仿真4.2仿真過程及結果正轉：反轉：暫停：停止： 第5章 安裝調試本設計僅實現至Multisim軟件仿真階段，未

16、進行實際的安裝調試，因此省略安裝調試的環(huán)節(jié)。第6章 結論經過一周的努力，我終于完成了電子課程設計交通燈定時控制電路系統。通過兩周不斷的查找資料的過程讓我積累了很多實際操作經驗，已初步掌握了數電的應用技術，以及數字電路的知識和有關器件的應用。我深刻地體會到數字電子技術對當代社會發(fā)展的重要作用。 經過這次課程設計，我學到很多東西。社會的不斷發(fā)展電子產品實踐使我認識到我現在所學的知識還遠遠不夠，在實際操作應用中有些問題還不能解決，所以我要在今后的學習中更加努力，學好自己的專業(yè)知識以充實自己，來適應日新月異的現代社會。 在這次課程設計中，我學會了Multisim的使用和操作,學會了如何利用網絡資源,學會了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我受益匪淺，并為我以后的學習和工作積累了豐富的經驗。經過了這次課程設計，深有感觸，收獲也是不少的，它使我們對課本以及以前學過的知識有了一個更好的總結與理解，也讓我們知道了，光分開使不夠的，從外面學到的知識要把形成一各整體，這也很好的訓練了外面對開發(fā)一個項目應該有怎樣的思路和準備更清晰。它讓我學會了如何把理論與實踐結合起來。有這樣的機會和收獲，要感謝老師的輔導以及同學的幫助，無論是學習還是生活，生活是實在的，要踏實走路，雖然自己走出來的路要崎嶇的多，但覺得踏實、放心。第7章 使用儀器設備清單器件型號用途介紹數量74