题目：简易洗衣机控制器的设计与制作专业班级：班学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期2007年1月8日星期一设计完成日期2007年1月19日星期五设计内容与设计要求一、设计内容设计并制作一个电子定时器，用以控制洗衣机电机的运转，要求如下：1.定时到洗衣机电机的工作顺序：启动——>正转20s——>暂行10s——>反转20s——>暂行10s——>停止^I______________________________________I定时未到2.用4个LED模拟洗衣机的动作状态:LED1～LED4右移循环点亮表示正转，LED1～LED4左移循环点亮表示反转，LED1～LED4同时闪烁点亮表示暂停，全灭为停止。

3.用数码管显示洗涤时间，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机，并发出音响信号报警。

4.洗涤时间在0-60分钟内可由用户任意设定，并设置启动键，在预置定时时间后，按启动键开始机器运转。

5 .设置停止键，在洗涤过程中随时按该键可终止动作，并使显示器清0。

二．设计要求：1．设计思路清晰，给出整体设计框图；2．设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；3．总电路设计；4．安装调试电路；5．写出设计报告；主要设计条件1. 提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；2. 提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。

3. 提供电子综合实验装置。

说明书格式1、课程设计封面；2、课程设计任务书；3、说明书目录；4、设计总体思路，基本原理和框图；5、单元电路设计（各单元电路图）；6、总电路设计（总电路图）；7、安装、调试步骤；8、故障分析与电路改进；9、总结与设计调试体会；10、附录（元器件清单）；11、参考文献；12、课程设计成绩评分表。

注意：课程设计报告说明书要求用16开纸打印！进度安排第一周：星期一上午安排任务、讲课。

星期一~星期二：查资料、设计星期三上午：领元件〈四楼电子综合实验室〉星期三~星期五单元电路设计和仿真、调试电路；第二周：星期一~星期四安装调试电路；〈四楼电子综合实验室〉星期五写总结报告,答辩；参考文献《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版社。

目录一．设计总体思路，基本原理和框图 (1)1.设计总体思路 (1)2.基本原理 (1)3.系统设计框图 (2)二.单元电路设计 (3)1.一百进制分计数器和六十秒计数器的设计 (3)（1）分、秒计数器的设计 (3)(2)分、秒计数器的电路图 (4)2.秒脉冲发生器 (6)（1）秒脉冲发生器原理 (6)3.循环控制电路 (7)（1）其基本原理简述 (7)（2）其原理图 (9)4.单稳态延时电路 (10)5。

总控制电路 (11)三。

总电路图 (14)四。

安装调试步骤 (15)五。

故障分析与电路改进 (16)六。

总结与调试体会 (19)七。

附录(元器件清单).20八。

参考文献 (21)电气与信息工程系课程设计评分表 (22)一．设计总体思路，基本原理和框图1.设计总体思路从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，实际上没又电机给我们接上，这回要用四哥LED灯的状态来表示，当显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，如此一来，周期恰好是60秒，理所当然的分钟计数器、秒计数器是一定要有的。

接下来脉冲是一定的了，但是有分钟计数器和秒钟计数器还要考虑是不是要60分频器，就我们所学过的来说实现循环有移位寄存器；还有个问题，当洗涤时间到了，报警还要一个报警电路，根据人性化、自动化、低成本的设计原则，报警的蜂鸣器不可以长时间的叫，要有个合理的时间，我们可以用一个单稳态电路来实现。

看起来还不错啊，如果这样想那就嫌早了点，还有一个问题要解决：如何提取时间并使循环电路工作的信号?方案有两种：一是直接从数值上进行提取信号来控制一个可以实现循环的74LS194来实现；另一种是制作一个二十进制到十进制的循环转化来把这一分钟走完，但是从电路的复杂程度和经济性来说，显然后者太过于复杂，也不利于接线和排故障，虽然难度会大一些、出成果的时间会比别人晚，但是要设计一个真正可以让用户用放心使用的产品，还得这样做。

尤其是最后的循环电路用两个194一定可以很容易实现。

现在大体上就这样计划，下面说说基本原理。

2.基本原理首先，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，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。

当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。

3.系统设计框图如下所示：二.单元电路设计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，我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是减计数，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B、C端接到高电平上，即从输入端置入0110（十进制的6），秒十位的LD端和借位端BO联在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN联在一起。

当秒脉冲从秒位的DOWN端输入的时候秒计数的192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5，一直到变为0；当高低位全为零的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，DOWN为零时，置数端LD等于零，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，这些计数器工作，其中的清零端CR要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平。

这是一个独立工作的最高可以显示101分钟的计时器。

把四个192的QA/QB/QC/QD都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。

作为洗衣机控制器的一个模块，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，所以当要从外部把它们强制清零时，可以用一个三极管（NPN）或者两个或门就可以实现该功能。

还有我们可以利用分计数的UP端来进行外部置数，当把它们各接到一个低触发（平时保持高电平，外部给一个力就输入一个低电平）的脉冲上就可以实现从0－9的数字输入。

(2)分、秒计数器的电路图其图如下：2.秒脉冲发生器我们搜需要的秒脉冲发生器可以由一个集成的555定时器构成，当电源接通后，VCC通过对R1、R2向电容充电。

电容上得到电压按指数规律上升，当电容上的电压上身到2/3VCC时，输电压VO为零，电容放电。

当电压下降到1/3VCC时，输出电平为高电平，电容放电结束。

这样周而复始便形成了振荡。

我们要的周期是1秒，频率是1赫兹。

周期T可以由下面的公式可知：T＝R1.R2lnC(2)其原理图如下所示3.循环控制电路还是采用我们方法，把秒十位上的数提出来作为循环控制系统的输入信号，秒位上的都是相同的，可以不管。

我们的目标是把秒十位上输出的二进制数转化成两位三个数：So S1 状态1 0 右移1 1 闪烁0 1 左移5 0101 4 01003 0011 2 00101 0001 0 0000现在我们把192的QA、QB接上一个异或门，QC接上一个反相器，然后把它们出来的信号接到一个与非门后再接到So端，把反相器出来的信号输入到S1端；这样就实现了上述要求。

当我们开机时，计数器时被清零的，QA、QB、QC没有输出，这时输出的是000，194的So、S1为11，移位寄存器置数为0010。

当192输出的是0101时，So、S1为10，移位寄存器右移动作，因为So、S1的两端接一个与非门出1，再通过一个接在194QB端的与门，结果输出来到发光二极管的还是高电平（如下图所示）；从节点46输出，经过反相器到达节点48的是低电平与门U28没有输出脉冲，所以194做右移直到下一个状态的到来。

显然当192的输出是0100是也是一样的。

当输出是0011时，So、S1的状态是11，194处于并行置数，其QB端输出一个高电平1，与此同时，从So、S1输出的两个1进入与非门U27，但是在节点46是一个低电平0，所以节点44没有高电平输出。

而节点46为高电平1，这时通过U28的脉冲信号可以输出了，与U28的或门U22、U23、U24、U25、U26就可以输出脉冲信号到发光二极管实现闪烁；当192输出的是0010时，So、S1状态从11变为01，移位寄存器192做左移循环，在脉冲的输入下。

同右移一样，从So、S1输出到U27再出来的是一个高电平1，所以与门U26输出高电平；当计数器192输出的是0001时，还是和0010时一样；最后当192输出是0000时，其又和输出0011时一样，移位寄存器194处于置数状态，放光二极管闪烁。

到此，提取信号、循环电路完成。

（2）其原理图4.单稳态延时电路其原理图5。

总控制电路现在各单元电路完成了，最后要把它们有效的结合起来联合工作，实现目的功能。

我们要求在给分钟置数的同时秒要显示为零；外部还要有强制停止并清零；还有暂停功能。

对于置数来说，我们可以在分钟计数器的UP端到高电平之间各用一个开关接上，就当给它一个低电平时，计数器就往上增加1。

但时，192要求在UP端工作的同时，其DOWN端要为高电平，且秒计数器要为零，我们可以让秒计数器清零，同时把脉冲停止了。

在高电平上接上一个开关，让它接到一个JK触发器上，同时把JK触发器的JK端接1，让它实现触发功能。

让它的Q端输出到秒计数器的清零端，这样刚开机或者再按一下开机键就可以对秒计数器清零。

把JK触发器的Q反端和从分计数器借位端Bo反相出来的信号接到一个与非门上，从与非门出来的信号接到分计数器的DOWN端来保证置数的时候DOWN是高电平。

但是如果仅是这样的话，当置数完成再一次按开机键（如图中的J3所示）时，没有脉冲信号输入到秒计数器的DOWN端，192并不可以工作。

我们可以把脉冲和JK 触发器Q反端接到一个与门上，然后把它上输出端接到秒计数器的DOWN端以控制计数。

先歇息一下。

现在的问题是，循环的发光二极管没有受到控制键的控制，所以还得把受到控制的从与门U12出来的信号输出到移位寄存器194的时钟信号CLK上。