【正文】 .Keywords: washing machine control, Digital electronic control, The timer目錄摘要 31 設(shè)計(jì)要求分析與方案選擇 6 設(shè)計(jì)要求分析 6 方案選擇 7 單片機(jī)方案 7 數(shù)字電路方案 72 方案總體框圖設(shè)計(jì) 8 方案總體設(shè)計(jì)思路 8 各模塊器件選擇 8 模塊總體電路實(shí)現(xiàn) 8 方案總體電路圖 93 電路各模塊設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇 11 秒脈沖電路 11 計(jì)時(shí)電路 13 顯示電路 15 狀態(tài)顯示電路 16 洗衣機(jī)電機(jī)控制電路 184 仿真調(diào)試分析 20 仿真軟件介紹 20 仿真總體電路圖分析 20 仿真結(jié)果分析 215 電路實(shí)物驗(yàn)證結(jié)果 22 實(shí)物總體圖片和介紹 22 實(shí)物功能演示 226 方案的分析與總結(jié)體會(huì) 22 方案選擇總結(jié)與分析 22 仿真調(diào)試總結(jié)與體會(huì) 23 實(shí)物制作總結(jié)與體會(huì) 23 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)分析 23 設(shè)計(jì)不足分析 247 參考文獻(xiàn) 248 附錄 241 設(shè)計(jì)要求分析與方案選擇 設(shè)計(jì)要求分析 本設(shè)計(jì)要求完成洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。控制洗衣機(jī)按定時(shí)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)20秒、暫停10秒、反轉(zhuǎn)20秒、暫停10秒的洗滌模式不停的循環(huán)，到達(dá)定時(shí)時(shí)間后停止。并要求有數(shù)碼管顯示時(shí)間，LED顯示狀態(tài)，聲音報(bào)警。 通過以上要求，洗衣機(jī)洗滌模式是以60秒鐘即一分鐘作為循環(huán)。計(jì)時(shí)方式是通過預(yù)置時(shí)間定時(shí)，因而初步設(shè)想使用一個(gè)六十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)電路作為核心控制。預(yù)置時(shí)間以分為單位，則還需要分計(jì)時(shí)器，并且要能預(yù)置時(shí)間。同時(shí)，時(shí)間的計(jì)時(shí)按秒來進(jìn)行，則需要用一個(gè)妙信號(hào)發(fā)生器。最后，用兩位數(shù)碼管作為時(shí)間顯示電路，三個(gè)LED燈作為狀態(tài)顯示電路，蜂鳴器作為報(bào)警電路。根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)電路基本框圖入下：60進(jìn)制定時(shí)電路LED顯示電路洗滌模式控制電路分鐘定時(shí)電路數(shù)碼管顯示電路蜂鳴器報(bào)警電路秒信號(hào)發(fā)生電路定時(shí)預(yù)置電路啟動(dòng) 電路框圖 方案選擇 洗衣機(jī)控制電路整體思路簡單，成型產(chǎn)品眾多，參考電路也十分普遍。在獨(dú)自設(shè)計(jì)過程中，論證了多種方案。 單片機(jī)方案 單片機(jī)運(yùn)用廣泛，特別是8051單片機(jī)，在控制領(lǐng)域經(jīng)久不衰，而且成本低廉。本設(shè)計(jì)要求中，可采用一塊51單片機(jī)作為核心，使用兩位數(shù)碼管、三個(gè)開關(guān)、三個(gè)LED燈、一個(gè)蜂鳴器和一些驅(qū)動(dòng)電路作為外圍設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求功能。電路比較簡單。 不過單片機(jī)編程復(fù)雜，軟件實(shí)現(xiàn)困難，入手不是很容易。而且本題要求實(shí)現(xiàn)的控制功能，使用單片機(jī)會(huì)浪費(fèi)資源，并不是十分經(jīng)濟(jì)。加之考慮到學(xué)習(xí)知識(shí)的水平，因此，不選擇此方案。 數(shù)字電路方案數(shù)字電路并沒有因?yàn)榭删幊踢壿嬈骷某霈F(xiàn)而推出市場(chǎng)，而且大有繼續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭，數(shù)字電路之所以能應(yīng)用廣泛，是因?yàn)樗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電路的各個(gè)模塊清晰，運(yùn)算速度高，而且不用編程，在許多功能實(shí)現(xiàn)上有軟件可望不可及的優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)要求中，均可運(yùn)用中規(guī)模集成邏輯電路實(shí)現(xiàn)，而且成本不高，穩(wěn)定性很好，使用數(shù)字電路直接進(jìn)行設(shè)計(jì)，在我們知識(shí)能力范圍之內(nèi)，可行性十分高，因而采用數(shù)字電路方案實(shí)現(xiàn)。2 方案總體框圖設(shè)計(jì) 方案總體設(shè)計(jì)思路 各模塊器件選擇1 .秒信號(hào)發(fā)生器選擇方案一：石英晶體振蕩器；此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)，但由于洗衣機(jī)電路對(duì)秒信號(hào)精度要求不高，因而不采用此種方案方案二：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器；由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。并且555定時(shí)器使用成熟，參考資料頗多，因此采用此方案。2 .計(jì)時(shí)器芯片選擇方案一：采用74LS190芯片實(shí)現(xiàn) 74LS190為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)芯片，為異步置數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的置數(shù)與計(jì)數(shù)。但是，要實(shí)現(xiàn)分鐘的置數(shù)，74LS190置數(shù)頗顯復(fù)雜，故不采用。方案二：采用74LS192芯片實(shí)現(xiàn)中規(guī)模集成電路74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡便，74LS192是十進(jìn)制可編程同步加減計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)。加/減計(jì)數(shù)功能，為雙時(shí)鐘芯片，計(jì)數(shù)采用DOWN時(shí)鐘，而置數(shù)可以采用UP時(shí)鐘，因而置數(shù)顯得十分簡單，是很好的選擇。3 .顯示電路選擇 顯示電路用單位的數(shù)碼管和相適應(yīng)的顯示譯碼器，這兒采用共陰極的單位數(shù)碼管和74LS48作為顯示電路，應(yīng)用十分簡單。4 .狀態(tài)顯示電路 使用三個(gè)不同顏色的數(shù)碼管來表示不同的洗滌狀態(tài)，通過74LS138作為譯碼器，來實(shí)現(xiàn)該功能。5 .洗衣機(jī)控制電路 通過不同的門電路進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的不同組合輸出。 模塊總體電路實(shí)現(xiàn) 經(jīng)過以上分析，采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)的發(fā)生，為其它的芯片提供工作脈沖信號(hào)；計(jì)時(shí)電路采用四片74LS192實(shí)現(xiàn)，兩片組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿六十秒后向前借位。另外兩片構(gòu)成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來計(jì)數(shù)秒的借位信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)功能。數(shù)碼管、報(bào)警電路和LED燈分別與邏輯電路進(jìn)行組合，接到74LS192的輸出，以完成時(shí)間顯示、報(bào)警和狀態(tài)顯示，洗衣機(jī)控制則使用74LS138作為譯碼輸出進(jìn)行不同的組合，完成控制。 方案總體電路圖 總體電路圖其中顯示電路實(shí)際連接為： 顯示電路具體圖脈沖發(fā)生器具體電路為： 555定時(shí)器多諧振蕩電路3 電路各模塊設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇 秒脈沖電路秒信號(hào)發(fā)生器采用555定時(shí)器，555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。其成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器。555定時(shí)器的外引腳排列圖和內(nèi)部電路框圖分別如圖 和圖 所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電