洗衣机定时器

1目录1选题背景..................................................................21．1指导思想...........................................................21．2设计要求............................................................21．3方案论证...........................................................21.3.1选择什么器件来计时..........................................21.3.2用什么器件提供脉冲.............................................21.3.3怎样达到控制时分秒按进制变化...................................21.3.4怎样设置洗涤时间...............................................31.3.5怎样控制LED灯显示洗衣机正反转状态.............................32电路设计..................................................................32.1总体方框图..........................................................32.2工作原理............................................................33各主要电路及部件工作原理..................................................33.11HZ脉冲产生电路....................................................33.2递减计数器与时间显示.................................................43.3洗涤时间设置电路.....................................................63.4洗衣机工作状态显示电路...............................................64原理总图..................................................................75元器件清单................................................................76调试过程及测试数据........................................................76.1调试过程.............................................................76.1.1检查按钮开关...................................................76.1.2检查74LS192与CD4511及数码管之间的连接........................86.1.3检查三个74LS192的工作状况.....................................86.1.4检查555电路的频率.............................................86.1.5观察74LS138控制洗衣机的三个状态..............................86.2整体电路的结果分析..................................................86.3仿真结果.............................................................97小结......................................................................98设计体会及今后的改进意见.................................................108.1体会................................................................108.2本方案的特点及存在问题..............................................108.2.1特点..........................................................108.2.2存在问题......................................................108.3改进意见...........................................................10参考文献....................................................错误!未定义书签。2正文1选题背景现今人们生活水平越来越高，家家户户基本都有一台洗衣机，洗衣机由于洗涤方便深受人们喜爱。随着时代的发展，洗衣机也不断的革新、发展。1．1指导思想一般洗衣机在洗衣和脱水的时候希望对其进行定时，让其在指定的时间内进行工作，超过时间停止工作。这样就需要一个倒计时计数器，对于洗衣机而言，只需要分秒计数器。1．2设计要求洗衣机定时器设计说明：设计要求：(1)洗涤时间在0~99分钟内由用户自行设定，单位为每分钟；(2)用两位数码管对洗涤过程作计时显示（以分钟为单位），直到时间到而停机；当定时时间到时，在洗衣机停止工作的同时发出音频信号提醒用户注意。注：用三个LED表示洗衣机工作状态。1．3方案论证1.3.1选择什么器件来计时首先对于洗衣机电机的工作顺序:“启动——正转20s——暂停10s——反转20s——暂停10s——正转20s——……——时间到停止”的情况，我们可以设计一个定时器来控制洗衣机电机的运转。由其正传反转及暂停时间分析知道洗衣机运转的周期为60s，并且呈现周期循环，直到时间停止为止。我们选择一计数器进行60s的计数，并且利用计数器的秒状态来控制洗衣机的电机工作状态进而设置正转、暂停、反转。1.3.2用什么器件提供脉冲因为我们采用计数器计时来控制洗衣机工作的时间，所以必须给其加上一个合适频率的时钟。我们思考了两种方案，一是采用555定时器，二是采用顺序脉冲发生器来提供固定的时钟。考虑到电路简单的元素，我们决定用555定时器，因为它只需外接两电阻和电容。较为简便。1.3.3怎样达到控制时分秒按进制变化对于用数码管显示洗涤时间，有两种方法实现。第一是采用加法计数，第二是用减法。3考虑到减法计数可以使人更直观的看到剩余的时间，所以选用十进制加减法计数器74ls192元器件。由于秒到分进制是60，我们用秒脉冲来提供秒个位的时钟，我们利用置数法将74ls192设置为十进制减法计数器，给其down端加1hz的脉冲每一秒减一，当其为零时发生借位，进而使秒十位的个位减一，当分发生借位时使分的个位减一，接着发生借位时十分的十位减一。1.3.4怎样设置洗涤时间因为74HC192是加减法计数器，所以可以在其up端加一个开关电路，平时使其置为高电平，当按下开关后引脚变为低电平，数码管显示时间加一用户可以自行设置0—99分钟的任意时间来达到定时功能。1.3.5怎样控制LED灯显示洗衣机正反转状态对于用LED模拟洗衣机的工作状态：LED1点亮表示正转，LED2点亮表示暂停，LED3点亮表示反转。显然可以利用74ls138译码器，将秒十位的Qa、Qb、Qc分别接至A、B、C端进行译码，将输出4、5，0、3，1、2分别接至与非门输出分别接至LED1、LED2、LED3，从而实现洗衣机工作状态的指示。2电路设计2.1总体方框图洗涤时间显示↑↑1HZ脉冲产生→秒脉冲计数器→分脉冲计数器←洗涤时间↑↓控制开关工作时间译码器→LED显示工作状态图2-1总体方框图2.2工作原理首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。利用秒计时器个位上的数值变换表示出电机的运转状态，同时利用译码器和门电路设计出适合的电路使LED工作达到设计要求；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警。3各主要电路及部件工作原理3.11HZ脉冲产生电路利用555定时器构成多谐振荡器如下图，产生1HZ矩形脉冲信号。4A1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIR143kΩR250kΩC110uFC210nFVCC5VGND555定时器构成多谐振荡器所属出的矩形脉冲信号的频率计算式为：f=1.43/[(R1+2R2)C1]故选定原件参数，R1=43K，R2=50K，C1=10μF，C2=0.01μF。其中电容C2的作用是抗干扰。3.2递减计数器与时间显示U174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR1474ls192的逻辑功能表如下表所示输入输出CLRLOADUPDOWND3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××0000500××dcbadcba011××××加数器011××××减数器一百进制分计数器和六十进制秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲的进制不同而已，我们利用四片74ls192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是递减计数，所以我们把它的UP端接到高电平上去，DOWN端接到秒脉冲上。十分秒位上的输入端D2、D3端接到高电平上，即从输入端置入0110(十进制的6)，秒十位的置数端LOAD端和借位端BO连接在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN接在一起。当秒脉冲从DOWN端输入的时候秒计数的74ls192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变到5，一直减到0；当高低位全为0的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，DOWN位0时，置数端LOAD等于0，秒十位完成并行置数，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，道理当然也是一样的；只是要求，当秒计数完成了，分可以自动减少，需要把秒十位的借位端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。当然，这些计数起工作，其中清零端CLR要处于低电平，置数端LOAD不置数时要处于高电平。把两个分计数器的74ls192的Qa、Qb、Qc、Qd都接到外部显示电路上就可以看到时间的显示了。作为洗衣机控制的一个模块，它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作，分计数器和秒计数的清零端CLR是接在一起的，计数器正常工作是CLR处于低电平，所以当要从外部强制清零的时候要给CLR端送一个高电平信号。如此利用四片74ls192构成的递减计数器（包括秒脉冲计数器和分脉冲计数器）以及洗涤时间显示电路设计如下图63.3洗涤时间设置电路对于洗涤时间设置电路，我们可以利用74ls192的UP端进行置数。74ls192正常工作时候UP端为高电平，当给UP端送入一个低电平信号时，74ls192计数就会增加1。利用此原理可以实现分十位，和分个位的置数。实现从0~99分钟以内的任意时间置数。我们利用软开关进行设计置数电路，当开关按下时就会有一个低电平过去，就可以给