课程设计课程设计说明书
题目： 洗衣机定时器
学生姓名： 夏攀 学 号： 200806030125 院 （系）： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 指导教师： 戴庆瑜
20010年12 月 4日
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目 录
1、 2、 3、 4、
设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 基本原理与设计框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
4、1 芯片74ls192的逻辑功能 „„„„„„„„„„„„„4 4、2 1HZ脉冲产生电路„„„„„„„„„„„„„„„„5 4、3 递减计数器与时间显示„„„„„„„„„„„„„„5 4、4 洗涤时间设置电路„„„„„„„„„„„„„„„„8 4、5 工作状态显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„8
5、总路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 6、分析与改进„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 7、小结与体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 8、元器件清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
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正 文
1、设计要求
洗衣机定时器
设计说明：洗涤常规模式为：
定时到 定时启动→正转20秒→暂停10秒→反转20秒→暂停10秒 定时未到 停机
设计要求： (1) 洗涤时间在20分钟内由用户自行设定。
(2) 用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。
(3) 当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号提醒用户注意。
2、设计思路
1、 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”设计一个定时器控制洗衣机的电机的运转，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，知道时间到停止为止。我们可以利用计数器的功能进行60s的计数，及需要一个秒计数器，并且利用洗衣机的电机工作状态转换的时间来设置正转吗、暂停、反转。
2、如此则需要为计数器设置一个合适的脉冲，设计中的秒计数器所需的脉冲必为1HZ脉冲，因此可以考虑555定时器，利用其构成多谐振荡器产生矩形脉冲信号。
3、对于用数码管显示洗涤时间，按倒计数方式对洗涤对洗涤过程作倒计时显示，并且洗涤时间在20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。分析知道我们还需要设置一个分钟计数器，可以利用秒计数器的借位端BO端连接到分计数器的DOWN端作为分计数器的输入信号来实现秒从分计数器上的借位从而构成分计数器的工作脉冲。在要求中要求倒计时，显然我们需要递减计数器，和利用开关控制计数器的清零端CR的电平或555电源输入以控制电路工作。
4、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、
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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。
3、基本原理与设计框图
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。利用秒计时器十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。 有设计思路作出设计框图如下：
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
↑ ↓
→LED工作状态显示
控制开关 时间译码器
4、电路设计
4、1 芯片74ls192的逻辑功能
U1141154151109CLR~LOADUPDOWNABCD~CO~BO1213QAQBQCQD326774LS192D
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74ls192的逻辑功能表如下表所示
输入 CLR 1 0 0 0 LOAD × 0 1 1 UP × × 1 DOWN × × 1 D3 × d × × D2 × c × × D1 × b × × D0 × a × × 输出 Q3 0 d Q2 0 c Q1 0 b Q0 0 a 加数器 减数器 4、2 1HZ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。
VCC5VR1A1VCCRSTDISOUT43kΩR2THRTRICONGND50kΩC110uFC210nF555_VIRTUALGND
555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。
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4、3 递减计数器与时间显示
六十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。把四个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。利用计数器的UP端进行外部置数，当它们各接到低电平（平时保持高电平，外部给一个低电平就输入一个低电平）的脉冲上，就可以实现0~9的置数了。
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
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U2DCD_HEXU1U3U4DCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXU5D9623QA3A15QAA15QB121BQBBQC6C10QCC107979C10B1A15QDDQDDU6U77623QDQCQBQAU8D9C10B1A157QD6QC2QB3QAVCC~LOAD11CLR1412~CO12~CO~LOAD11CLR1413~BO1313DOWNUP45~BO~BO45DOWNUPDOWNUP45~LOAD11CLR141312~BO~CODOWNUP45~LOAD11CLR14- 7 -
74LS192D12~CO5V74LS192D74LS192D74LS192DGND清零VCC5VRGNDJ1分十位置数VCCJ2R2GNDKey = Space1kΩVCC5VJ3R分个位置数R5VR1R3GNDKey = Space1kΩ1kΩKey = Space
4、4
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0~20分钟以内的任意时间置数。为了去除开关的抖动影响置数功能，我们可以考虑利用555定时器做成一个单稳态路，从而可以实现置数的稳定，将555的OUT接至74ls192的UP端即可实现功能。
置数部分电路如下图所示
VCC5VKey = A J1C1A1VCCRSTDISTHROUT1uFR1TRICON10kΩC2GND100nF555_VIRTUALGND
4、5
工作状态的显示电路
对于工作状态的显示部分电路，根据题目要求知道洗衣机运转一个周期正好是1分钟，因此我们可以想到利用秒十位192的低三位输出，利用译码器及基本的门电路来实现电路工作状态的显示。具体做法是将秒十位的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。
如此则得到设计显示控制部分的电路图如下所示
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X1正转暂停2.5 V X2X3反转2.5 V 2.5 V U2A&VCCQa5VQbQc123645ABCU1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71514131211109774LS00DU2C&74LS00DG1&~G2A~G2BU2B&GND74LS138D74LS00D
5、总电路图
VCC5VU21BUZZER200 Hz U20AU19OR47404NU5U14OR4DCD_HEXU6U17OR4U7U18DCD_HEXOR4U8X4DCD_HEXU15OR4DCD_HEXX12.5 V X22.5 V X32.5 V 2.5 V U17QDQCQBQAD9U27623QDQCQBQAD9C10B1C10B1U37623QDQCQBQAD9C10B1U47623QDQCQBQAD9C10B1VCC5V623A15DOWNUP45A15DOWNUP45A15DOWNUP45A15DOWNUP4513~BO~CO1312~BO~CO1312~BO~CO1312~BO~COJ4Key = A 12~LOAD11CLR14~LOAD11CLR14~LOAD11CLR14~LOAD11CLR1474F192D74F192D74F192D74F192DVCC5VJ3J1Key = SpaceKey = SpaceGNDGNDJ2Key = SpaceGNDVCC5V123645ABCG1&~G2A~G2BU12A&U9Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71514131211109774LS00DU10A&74LS00DVCC5VU11B&GND74LS138D74LS00DR143k¦¸VCCRSTDISOUTA1U16A&R274LS00DTHRTRICONGND50k¦¸C110nFC2555_VIRTUAL10uFGND
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6、分析与改进
故障1：计数器的进制设置于计数器之间的连接 故障2：LED指示灯的状态指示 故障3：工作后的停止设置 故障4：分秒置数开关的设定 故障5：清零开关的设置
改进1：减法计数器的BO平常位高电平，有借位时为低电平。利用此特性，将其连接在高位计数器的DOWN端作为脉冲的输入，计数器的进制设置依靠其数入端D3、D2、D1、D0的置数。
改进2：LED灯的点亮与熄灭指示显示主要是取决于192的输出低三位，根据输入与输出的关系，然后再利用指示灯应该点亮还是熄灭的规律列出真值表，求出所需要的门电路为与非门。
改进3：利用四个192输出全为零时停止再减计数，将四个192的16位输出进行或运算，在与555秒脉冲进行与运算后再送入秒计数的个位192的DOWN端，即可实现倒计时结束后的停止减计数功能。达到洗衣机停止的效果。
改进4：利用UP端的特性，为其可控置入低电平以改变十分位和个分为的数字显示，即实现置数功能。为防止其置数的抖动，利用555定时器构成单稳态电路，从而实现置数功能的准确性，实现置数功能。
改进：5 74ls192CLR端平时为低电平，当需要清零时送入一个高电平信号即实现清零功能。
电路功能实现：两个置数开关可以实现0~20分钟以内任意洗涤时间的设置，数码显示其洗涤的剩余时间，LED灯为其指示洗衣机当前的工作状态，复位开关控制显示器的清零。
7、小结与体会
经过了长达两个星期的艰苦奋战，我们的洗衣机定时器终于成功了。可以说我们已经是筋疲力尽了。刚开始做的时候是热情饱满的，可是做着做着就有些烦躁了。特别是在遇到问题而无法解决的时候，更是没有耐心去检查电路究竟出错在哪里。我觉得做这次的设
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计做大的问题不是电路问题，而是焊接问题。因为这个电路看起来很好做，但是实际上并不是那么容易，因为在焊接的时候有好多线，而且许多都交叉在一起，又有好多焊在一个引脚上，一不小心就会造成焊接错误。有事时候由于焊接的不好会造成虚焊，这些问题都是比较但察觉的，也是很难去找到错误的根源的。有一次由于不仔细把两个本来不该连在一起的引脚，由于在焊另一个引脚而不小心给牵连在了一起，而这种牵连基本上是看不见得。就这个问题整整花费了我3个多小时我才找到了错误。可以说这次课程设计要是没有耐心、细心和决心是绝对做不好的。在遇到困难的时候没我也退缩过，特别是在最后的时候看到别的同学的都已经做好的时候，自己的心里也真的很不是滋味。还有点后悔自己当时上课的时候没好好的听课。但是在最后的关头我们没有放弃，并且互相鼓励，最终我们战胜了一切的困难，取得了胜利。当看到我们的作品成功的时候，我的心里特别的激动，两周的辛苦没有白费。
这次设计最大的收获就是做每一件事都必须要有耐心，如果没有耐心我觉得什么事都不会成功。还有就是在遇到困难的时候绝对不能低头，要有恒心和毅力去战胜一切苦难。这次设计不仅锻炼了我的动手能力，还在不知不觉中考验着我的毅力和耐心。从这次设计当中然我懂得了许多道理，要想成功就一定要付出比别人更多的代价。
总体来说感觉还是很开心，因为把理论与实际结合是一种非常有效的学习过程，获益匪浅。
8、元器件清单
元件名称 8段数码显示 CD4511 74LS192 数量 4 4 4 元件名称 555 LED 电阻 数量 3 3 43k、50K各一个 10K两个 74LS138 1 电容 10u、10n各一个 1u、100n各两个 74LS00
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3 74LS32 5 蜂鸣器 1 参考文献
《数字电子技术》（第五版）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„阎石主编； 《电路、电子技术试验与电子实训》„„„„„„„„„„„„„„„„党宏社主编
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陕 西 科 技 大 学
电子技术 课程设计任务书
电信 学院 电气与信息工程 专业 电信081班级 学生： 夏攀 题目： 洗衣机定时器 课程设计从 2008 年 12 月 15 日起到 2009 年 1 月 4 日 1、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 内容：洗衣机定时器控制洗衣机正转20秒暂停10秒再反转20秒暂停
10秒然后再正转，进入循环，直到计数到0停止，并发出警报。 要求：洗涤在20分钟内由用户自行设定 用两位数码管显示洗涤预置时间（以分钟为单位），对洗涤过程 作时间显示，直到时间到停机。 当定时时间到达终点，一方面使电机停机，同时发出音响信号提 醒用户注意。 2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：
（1）论证硬件设计的总体思路 （2）对系统的每部分应做详细的说明 （3）打印设计原理图做出设计实物 （4）设计总结 （5）提供课程设计实物
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3、课程设计工作进度计划： 时间 1/10-21/10 22/10-15/11 16/11-09/12
指导教师： 日期： 教研室主任： 日期：
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设计任务及要求 总体设计 硬件设计、实物焊接 编写课程设计报告、答辩并完稿 陕西科技大学 课程设计成绩考核表
课程设计名称： 洗衣机定时器 专业： 电信 班级： 081班 学号：200806020125 姓名 夏攀 下表由指导教师按实际情况进行填写：
考核内容 设计方案 说明书 图纸、程序、计算、作品等的完成质量 创新与发挥情况 答辩（口试）情况 出勤率 所占比例 15％ 15％ 30％ 10％ 20％ 10％ 得分 指导教师 评语 总评成绩 评定等级 成绩与等级对应表
优 90－100 良 80－89 中等 70－79 及格 60－69 不及格 59分以下 指导教师签字： 教研室主任签字： 20 年 月 日
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