武汉理工大学数字电子技术基础课程设计课程设计任务书学生姓名： 杜炳谦 专业班级： 通信1006 指导教师： 付 琴 工作单位： 信息工程学院 题 目: 洗衣机自动控制电路设计与实现 初始条件：通过学到的知识，利用定时器、数码管、LED等数字电路器实现系统设计。要求完成的主要任务:1. 电路原理说明以及原理图的设计2. 设计电路的仿真，并给出仿真结果及分析3. 设计报告的撰写时间安排：序号阶段内容所需时间1选题，原理方案设计1天2电路原理图、电路的仿真2天3撰写报告1天4答辩1天合计5天指导教师签名： 2012年 6月 7 日系主任（或责任教师）签名： 2012年 6月 7 日目录目录I摘 要IAbstractII1.引言12.设计要求和实现的功能23.设计原理与方案33.1 方案选择44.单元电路的设计54.1秒脉冲发生器54.2 分秒计数器64.3 控制电路部分104.4循环电路124.5 总电路图135.电路仿真结果145.1 秒脉冲发生器145.2 显示电路仿真结果156心得体会19参考文献20附录21武汉理工大学数字电子技术基础课程设计摘 要本次课程设计我利用定时器、数码管、LED等数字电路器件设计实现洗衣机功能。设计时考虑了很多种情况，根据实际操作性和我的个人的能力选择了一种。这个方案总共使用了一些LED，74系列芯片如74LS192和74LS138以及电阻电容若干，NE555定时器等完成了洗衣机的功能实现。当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出信号（本次试验用的是发光二级管）。用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。三只LED灯表示“正转”、“反转”和“暂停”3个状态。关键词：洗衣机；定时器；发光二级管；74ls192;AbstractThe curriculum design I use the timer, digital tube, LED digital circuit devices designed to achieve the washing machine function. Consideration when designing a variety of circumstances, according to the actual operational and my personal ability to choose a. This program is a total of a number of LED 74 series chips such as the 74LS192 and 74LS138 and the resistance and capacitance, NE555 timer, etc. to complete the function of the washing machine. Reach the end of regular time, on the one hand, the motor is stopped, the signal (in this experiment with the light emitting diode). Two digital display washing preset time (in minutes), the washing process according to the countdown time display, until the time to stop. The three LED indicates the forward and reverse and pause three states.Key words: washing machine; timer; two light-emitting tubes;74ls192;221.引言洗衣机从发展以来普及很快，已经成为人们生活中很重要的一部分。洗衣机由于洗涤方便受到广大用户的喜爱。随着时代的发展洗衣机也在不停革新、发展。本次课程设计我利用定时器、数码管、LED等数字电路器件设计实现洗衣机功能。设计时考虑了很多种情况，根据实际操作性和我的个人的能力选择了一种。这个方案总共使用了一些LED，74系列芯片如74LS192和74LS138以及电阻电容若干，NE555定时器等完成了洗衣机的功能实现。2.设计要求和实现的功能当洗衣机控制开关打开后，电动机先正转20秒，然后暂停10秒，再反转20秒，再暂停10秒，刚好在一分钟内完成一个周期，便于设计与控制，如果定时器未到则开始循环，若定时器到，则停机。（1）当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出信号（本次试验用的是发光二级管）。（2）用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。（3）三只LED灯表示“正转”、“反转”和“暂停”3个状态。3.设计原理与方案方案一，框图如下：洗涤时间显示电机运转显示秒脉冲发生器总控制报警控制100进制分减计数器60进制秒减计数器循环控制LED灯图3.1 方案一框图方案二，框图如下： 一百进制分计数器剩余时间显示总控制电路运行状态显示灯六十进制秒计数 器双向开关预置数 图3.2 方案二框图3.1 方案选择驱动能力不足，三极管的概念，一是总洗涤过程的定时，而是在总洗涤过程中又包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至所设定的总定时时间到位置。当总定时时间在020min以内设定一个输之后T为高电平1，然后用倒计时的方法每分钟减1直至T变为0.在此期间，若Z1=Z2=1，实现正转；若Z1=Z2=0，实现暂停；若Z1=1,Z2=0,实现反转。实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现定时，又如将定时初值预置到计数器中，使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时间到。如图所示的电路原理框图就是采用这种方法实现的。由秒脉冲发生器产生的时钟信号经60分频后，得到分脉冲信号。洗涤定时的时间的初值先通过拨盘或数码开关设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减1，直至减到定时时间到为止。运行中间，剩余时间经译码后在数码管上进行显示。经比较后，采用第二种方案。4.单元电路的设计4.1秒脉冲发生器 由555定时器构成的多谐振荡器的电路图如图4所示，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。因此采用此方案。在电路中实际C2应该为0.2uf左右。 555定时器构成的多谐振荡器如图4.1.1所示 图4.1 秒脉冲发生器三五定时器引脚图和内部原理图如图4.2所示。图4.2 555内部原理图和引脚图 4.2 分秒计数器六十进制秒计数器和十进制分计数器模块选用具有双时钟输入功能的可逆计数器74LS192来实现，需要的是它的减数功能。1.将它的加计数端UP接到高电平或者+5伏电源上，CLK接地端;2.对于秒个位我们不需要置数，所以将它的异步置数端LD（低电平有效）接到高电平上。3.DOWN接一秒脉冲源，而它的借位输出端BO接到秒十位的信号输入端DOWN，当秒个位的数清零时，BO发送一个借位信号到十位，使得十位减一,而秒个位继续从9减到1。4.对于秒十位，我们同样将它的借位输出端BO接到下一个高位的信号输入端DOWN。5.由于秒个位要不断向它借位，等到秒位全部为零时它的秒十位借位输出端 BO就会向高位的分位的信号输入端DOWN发送一个低电平借位信号。为了实现六十进制功能我们让秒十位的输入端B,C接高电平，A,D接低电平（秒个位上的四个输入均接到低电平上）再把它的异步置数端LD和它的借位输出相连，当它要向高位借位时借位输出端 BO发出的低电平信号会使得LD 有效，此时系统自动就将其置为0110即就是6，这就实现了六十进制秒计数器。对于十进制分计数器，同理，我们将它UP接到高电平或者+5伏电源上，CLK接地端。它的异步置数端LD接到高电平上即使之无效，个位借位输出端BO接到十位的信号输入端DOWN，当个位的数减为零时，BO发送一个借位低电平信号到十位，使得十位减一,而秒个位也继续从9减到1，秒位上的输入端A,B,C,D均接到低电平上。当然要显示剩余时间，就需要在每一个减数器上连接一个显示管，即将计数器的四个输出端QA,QB,QC,QD依次连接到显示管的四个输入端1,2,3,4。 图4.3 时间显示电路74LS192的引脚图如下图 图4.4 74LS192管脚其中BO为借位输出端，CO为进位输出端UP为加计数端，DOWN为减计数端，LOAD为异步置数端，CLR为异步清零端。表4.1 74LS192的逻辑功能表输 入输 出CRLDUPDOWNDCBAQDQCQBQA1*000000*abcdabcd011*加计数功能011*减计数功能 当CLR为高电平时（高电平有效），计数器直接清零，当CLR为低电平，LOAD也为低电平（低电平有效）时，数据直接从置数端A,B,C,D植入计数器，CLR为低电平，LOAD为高电平时，执行计数功能，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。LED数码显示管的引脚如图1-5 图4.5 LED数码显示管其中4,3,2,1端为其数据输入端，其它各端口显示器默认有效。4.3 控制电路部分分位的A,B,C,D接一个置数开关，往上拨开关表示置1，往下拨表示置0。开始前单刀双掷开关J1接在上开关，JK触发器初始状态置0，分位的置数端LOAD接在J1的下开关，而此时下开关电位为0，这时候就可以通过置数开关J2实现置数。分位的QA,QB,QC,QD接一个四输入的或门，或门输出接到JK触发器的输入端，触发器上升沿触发，当分位不为0时，触发器输