数电课程设计报告 洗衣机控制电路

一．设计总体思路，基本原理和框图

1.设计总体思路

课程设计要求实现电机的正传、反转、暂停，用两个LED灯的三种状态来表示，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，正好一个60秒减计数器可以构成一个循环结构。循环的总时间可以用一个外围100进制减计数器解决，并用两个数码管显示时间。这样一个电路的主体电路就构造出来了，然后一步步实现其具体的功能。用一个74LS74触发器控制整个电路的停止和清零以及连接蜂鸣器计构成报警模块。信号发生器仿真时就直接用方波信号代替，安装电路的时候就直接用脉冲信号。设置两个开关以控制电路的启动和随时停止。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

二．仿真设计：

（一）.单元电路的设计

1.分、秒计数器模块

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。

分秒电路图如下：

2.指示灯显示模块

用2片74LS151数据选择器，将秒针的十位输出信号的低三位依次连接到74LS151的A、B、C输入端，74LS151的输出端分别连接一个LED灯。

其模块如下：

（二）.总电路图设计

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；还有停止报警功能。

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。

最后要解决一个大问题，当所置的洗衣时间完成后，要发出报警并自动清零。至于报警电路我们知道当计数器全为零的时候，从秒位会发出一个借位信号，一直接到十分位上去，十分位会发出一个借位信号，我们可以用这个信号来作为报警并清零的信号，平时192的借位端保持的是高电平，当有借位信号时，其变成0，我们在分十位借位端接一个非门，再它和分位的CLR端一起接到一个与门，也需要把它接到一个D触发器（74LS74）上作为其时钟信号，在触发器和分十位之间用一个开关控制，构成停止清零按键。输出端加上适当的门电路接到蜂鸣器以及秒位74LS的清零端。现在控制端也连起来了，这样，一个完整的洗衣机控制电路就完成了。最后用一个按键与门电路实现4个计数器的置数功能。

(三).仿真结果

1.正转

三.安装调试步骤与故障分析

做好了仿真设计，原以为快要大功告成，到接线的时候才发现真正的考验才刚刚开始。刚开始接试验箱的时候，感觉很新鲜，也没多在意接线有多困难。但实际操作的时候种种困难接踵而来，线路老化，接触不良，芯片损坏…各种问题。第一遍接线完成，试电以短路烧线告终，第二遍，数码管毫无反应。第三次，置数，借位出错…最后我得出了结论：在这老试验箱我这辈子都别想接触电路来。之后便转战到实验室，我的思路很明确：首先测试线的好坏，接着逐个模块接线，逐个模块调试，排查问题。最后连接成整个电路图。经过一天零一个上午的努力，完整的电路图终于问世了。

接线图如下：

我们在接线中也遇到了很多问题，比如说LED灯不亮的问题，经测试电压发现是十秒位QC输出电压偏低，只有1.7伏不足以驱动LED灯，当电路显示“正转”时，“11”只显示成“10”，通过一再思考，我们最终决定用两块74LS194来实现对两个LED灯的控制。就这样我们就顺利解决了这个问题。

四.总结与调试体会

通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。更加熟练的掌握了MULTISIM软件的使用，对部分元器件的使用有了更加深刻的了解。也锻炼了我的不屈不挠团队合作能力，磨砺了我的不屈不挠的精神。总之，这次课程设计让我受益匪浅。

在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我们做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅。

在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！

五.附录(元器件清单)

六.参考文献

1．《电子线路设计、实验、测试》（第二版）

华中理工大学出版社谢自美主编

2．《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计华中理工大学出版社梁宗善主编

3．《电子技术基础实验》

高等教育出版社-------------陈大钦主编