課程設計-洗衣機

1、<p>　　電子技術課程設計任務書</p><p><b>　　題目：洗衣機</b></p><p><b>　　任務要求 </b></p><p>　　本課程設計是利用學習的模擬電子技術、數(shù)字電子技術知識進行的一次綜合設計，要求完成的主要任務：</p><p>　　設計一個函數(shù)發(fā)生器，要

2、求產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，且頻率可調(diào)；</p><p>　　利用產(chǎn)生的波形去控制洗衣機運轉(zhuǎn)頻率；</p><p>　　當定時時間達到終點時，一方面使電機停機，同時發(fā)出音響（可用各種提示）提醒用戶注意；</p><p>　　用兩們數(shù)碼管顯示洗滌的預置時間（以分鐘為單位），按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到而停機；</p><p&

3、gt;　　三個LED燈表示“正轉(zhuǎn)”、“暫停”、“反轉(zhuǎn)”3個狀態(tài)；</p><p><b>　　畫出電路圖</b></p><p>　　利用Multisim軟件對電路的仿真與調(diào)試。</p><p>　　控制洗衣機的電機做如下運轉(zhuǎn)：</p><p><b>　　三、性能指標要求</b></p>

4、;<p>　　產(chǎn)生四種頻率可調(diào)的波形；</p><p>　　按倒計時方式對洗滌過程做計時顯示，直到時間停止</p><p>　　定時時間到終點，一方面電機停轉(zhuǎn)，同時報警提醒用戶注意。</p><p><b>　　仿真調(diào)試成功。</b></p><p><b>　　四、設計與調(diào)試：</b>

5、;</p><p>　　按照任務要求，計算參數(shù)，選擇元器件。根據(jù)所設計的電路和所選擇的元器件搭接安裝電路，并按照調(diào)試步驟（調(diào)試步驟詳見課程設計指導書）進行調(diào)試，逐步排除故障，最終達到設計要求。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　基本原理</b></p><p>&

6、lt;b>　　設計方案選擇</b></p><p><b>　　各部分電路的設計</b></p><p><b>　　函數(shù)發(fā)生器電路設計</b></p><p>　　可預置時間的顯示報警系統(tǒng)電路</p><p>　　模擬電機運轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路</p><p>

7、<b>　　相關芯片及基本電路</b></p><p>　　用74LS190構成十進制減法計數(shù)器</p><p>　　用74LS161構成十進制加法計數(shù)器</p><p>　　兩片74LS138接成4線-16線譯碼器</p><p>　　用74LS90實現(xiàn)電子時鐘預置數(shù)</p><p>　　用74

8、LS192實現(xiàn)電子時鐘倒計時</p><p><b>　　總電路的仿真</b></p><p>　　仿真結(jié)果分析與心得體會</p><p><b>　　器件清單 </b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　

9、　基本原理</b></p><p>　　普通洗衣機的主要構成部分包括：時間脈沖產(chǎn)生電路、可預置時間的顯示報警系統(tǒng)、電機運轉(zhuǎn)控制電路、洗衣機電機驅(qū)動電路四部分組成。</p><p>　　從課程設計要求來看，要求實現(xiàn)電機的正傳、反轉(zhuǎn)、暫停，當顯示時間前30秒正傳、暫停20秒、反轉(zhuǎn)30秒、再暫停20秒，如此一來，周期恰好是100秒，可以用秒計數(shù)器實現(xiàn)。接下來脈沖函數(shù)發(fā)生器可采用不同電

10、路形式和元器件來實現(xiàn)，具體電路可采用運放和分立器件構成，也可用專用集成芯片設計。除了這些，還要求在定時結(jié)束后有一個指示燈亮來提示定時時間到，還要求電路有清零和置數(shù)的功能，這些用邏輯電平開關即可以實現(xiàn)。</p><p><b>　　設計方案選擇</b></p><p>　　方案一：函數(shù)發(fā)生器采用集成芯片，控制系統(tǒng)采用單片機</p><p>　　優(yōu)

11、點：由集成芯片、單片機和外圍電路構成，使各部分電路非常簡單，而且該技術在控制方面的應用比較成熟，方便控制與調(diào)試。此外單片機功能比分立器件功能更齊全，可編程控制有利于電路改進。</p><p>　　缺點: 集成芯片與單片機成本高，單片機需要進行編程，目前所學知識有限。</p><p>　　方案二：利用數(shù)字電路和模擬電路知識實現(xiàn) </p><p>　　優(yōu)點：制作成本低，

12、仿真與調(diào)試方便。同時可對本學期所學知識進行很好的實踐。</p><p>　　缺點：各器件的選取需要進行嚴格計算，過程較為繁瑣。</p><p>　　綜合以上優(yōu)缺點，最終選擇方案二進行設計。</p><p>　　圖一 洗衣機原理框圖</p><p><b>　　各部分電路設計</b></p><p>

13、;<b>　　函數(shù)發(fā)生器電路設計</b></p><p>　　圖二 用運算放大器和分立元件構成函數(shù)發(fā)生器</p><p>　　電路用同相滯回比較器和反相積分器構成。比較器輸出的方波經(jīng)積分器積分可得到三角波，三角波經(jīng)電阻為比較器提供輸入信號，形成正反饋，構成三角波方波發(fā)生器。由于采用運放組成的積分電路，因此可實現(xiàn)恒流充電，使三角波形線性大大改善。</p>

14、<p>　　圖三 三角波方波發(fā)生器</p><p>　　滯回比較器的閾值電壓 </p><p>　　電路振蕩頻率 </p><p>　　調(diào)節(jié)可改變振蕩頻率，改變可調(diào)節(jié)三角波幅值。</p><p>　　將所得三角波經(jīng)差分放大電路實現(xiàn)三角波—正弦波的變換，電路如圖四所示</p><

15、p>　　圖四 三角波—正弦波的轉(zhuǎn)換</p><p>　　三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路的參數(shù)選取原則是：隔直電容的容量要取得較大，因為輸出頻率很低，一般取470Μf,濾波電容視輸出波形而定，若含高次諧波成分較多，可取的較小，一般為幾十皮法至幾百皮法。利用晶體管非線性工作區(qū)是三角波頂部和底部產(chǎn)生對稱的失真，從而形成近似正弦波形。</p><p>　　三角波—鋸齒波電路為比例運算電路，當三角波

16、上升時比例系數(shù)為1；下降時比例系數(shù)為-1。利用電壓控制開關實現(xiàn)比例系數(shù)的變化，轉(zhuǎn)換電路如圖五所示。</p><p>　　圖五 三角波—鋸齒波轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖六 函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生四種波形</p><p>　　圖七 方波、三角波、正弦波、鋸齒波</p><p>　　可預置時間的顯示報警系統(tǒng)電路</p><p&g

17、t;<b>　　設計思路</b></p><p>　　圖八 電子時鐘設計框圖</p><p>　　倒計時時間設定與計時</p><p>　　圖九 秒倒計時時鐘電路</p><p>　　倒計時時間設定使用三個74LS90芯片構成8421十進制加法計數(shù)器。當INA為高電平時計數(shù)器從0到9開始工作，并將數(shù)據(jù)輸入74192芯

18、片。74LS192為加減可控十進制可逆計數(shù)器，在這里UP接高電平，DOWN接借位端BO，實現(xiàn)減法計數(shù)。當這部分工作時，74LS192從90芯片輸入的數(shù)據(jù)開始倒計時。時鐘倒計時范圍為0—999秒。</p><p>　　D觸發(fā)器控制定時報警時鐘</p><p>　　圖十 D觸發(fā)器控制電路</p><p>　　利用D觸發(fā)器狀態(tài)保持的功能,當S3開關動作時，人為加入了一個

19、脈沖此時Q為高電平，計時器開始工作。當?shù)褂嫊r結(jié)束時CLR端為低電平，觸發(fā)器清零，Q端為低電平，連接報警器，報警器報警提醒用戶洗衣結(jié)束。此外洗衣機未使用而電源接通時，系統(tǒng)也會報警，提醒用戶斷掉電源。</p><p><b>　　定時報警時鐘總電路</b></p><p>　　模擬電機運轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路</p><p>　　圖十一 電機模擬控制器&

20、lt;/p><p>　　將74LS190接成十進制減法計數(shù)器，經(jīng)函數(shù)發(fā)生器的十個脈沖后輸出一個脈沖。74LS161接成十進制加法計數(shù)器，共100秒一個循環(huán)。2個3線8線譯碼器接成4線16線譯碼器，16個輸出端每個為10秒。這樣就實現(xiàn)了正傳30秒停止20秒反轉(zhuǎn)30秒再停止20秒。用74LS194模擬電機運轉(zhuǎn)，其輸出端接二極管，形象的顯示電機運轉(zhuǎn)情況。</p><p><b>　　相關芯

21、片及基本電路</b></p><p>　　用74LS190構成十進制減法計數(shù)器</p><p>　　圖十二 74LS190引腳圖</p><p>　　用74LS161構成十進制加法計數(shù)器</p><p>　　圖十三 74LS161接法</p><p>　　兩片74LS138接成4線-16線譯碼器</

22、p><p>　　圖十四74LS138接成4線-16線譯碼器</p><p>　　用74LS90實現(xiàn)電子時鐘預置數(shù)</p><p>　　圖十五 74LS90時鐘置數(shù)</p><p>　　用74LS192實現(xiàn)電子時鐘倒計時</p><p>　　圖十六 74LS192倒計時</p><p><b&g

23、t;　　總電路的仿真</b></p><p>　　洗衣機總電路仿真使用multisum，為使設計層次分明、美觀，在仿真過程創(chuàng)建了包括總電路，以及三個子電路。電路如圖所示：</p><p>　　圖十七 洗衣機仿真總電路</p><p>　　仿真結(jié)果分析與心得體會</p><p>　　在仿真的過程中，各部分電路工作正常能很好的控制洗衣

24、機簡單的運轉(zhuǎn)。定時報警時鐘可在0到999秒內(nèi)任意設置，“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?！钡闹甘緹魟幼饕埠芎?，定時結(jié)束時，自動清零，同時指示燈亮，同時蜂鳴器報警，提醒時間到。此外當洗衣機未使用而電源接通時，系統(tǒng)也會報警，提醒用戶斷掉電源?？偟膩碚f，仿真結(jié)果還是比較令人滿意的，比較成功。</p><p>　　這次課設的電路基本上是自己設計出來的。雖然花了不少的時間，但是收獲真的不小。它使我對課本以及以前學過的知識有了一個更

25、好的總結(jié)與理解。在設計過程中，對設計方案進行了很多次的修改，雖然也有查閱資料，但更多的是自己的思考。通過本次課程設計，讓我對實驗原理也有了更多的了解，對數(shù)電中常用的芯片功能及設計方法如利用卡諾圖等有了更深刻的了解，對設計實驗也有了更深切的體會， 除此之外，它讓我對課本知識進行了融會貫通，畢竟，要設計一個完整的電路，單靠某一章節(jié)或某一部分的知識是不夠的，要在整本書中找自己需要的東西，簡單的說，就要做到學以致用。在考慮問題時，不要指望一次

26、就能把問題考慮成熟，要做好不斷否定并不斷修改的準備。</p><p>　　與其臨淵羨魚，不如退而結(jié)網(wǎng)，這也是我這次課設最大的體會，與其苦苦思索別人那樣子設計是什么原理，為何要那樣做，不如自己用已有的知識，重新考慮并設計，按自己的思路，達到自己所需要的效果，我覺得，這才是課程設計真正的目的。</p><p><b>　　器件清單</b></p><p

27、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　清華大學電子學教研組編.閻石主編.數(shù)字電子技術基礎.第5版.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　清華大學電子學教研組編.童詩白，華成英主編.模擬電子技術基礎.第5.版北京：高等教育出版社，2015</p><p>　　畢滿清主編.電子及技術實驗與課程設計.第2版.北京：

28、機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　李萬臣.模擬電子技術基礎實驗與課程設計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001</p><p>　　陳汝全主編.電子技術常用器件手冊.第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　邱關源.電路.第5版.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　穆克.等.電路電子技術實驗與