洗衣机定时控制器 2

数字电子技术课程设计报告题目：洗衣机定时控制器班级：洗衣机定时控制器一、设计任务及要求：1.设计脉冲信号源（秒脉冲）2.至少能显示 1：00—12:593.具备校时功能4.附加特殊功能设计（报时功能）二、方案设计与论证：所谓数字钟，是指利用电子电路构成的计时器。

相对机械钟而言，数字钟能达到准确计时，并显示小时、分、秒，同时能对该钟进行调整。

在此基础上，还能够实现整点报时的功能。

其中有振荡器，分频器，校时电路，报时电路，计数器，译码器和显示器七部分组成。

振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，不同进制的计数器产生计数，译码器和显示器进行显示，通过校时电路实现对时，分的校准方案一：使用 COMS 数字芯片，使用专用时钟芯片，使用十进制计数器，以及使用万用板焊接电路，分模块搭建电路，使用专用电源供电。

优点：计时准确，反应灵敏，思路简单，性能稳定，成功率高，便于调试。

缺点：驱动能力弱，走线复杂，对数电知识的利用并不充分。

方案二：使用 TTL 数字芯片，使用 74LS93 多进制计数器，用 555 定时器自建时钟模块，使用 USB 供电，使用 PCB 制板。

优点：电路驱动能力强，不必考虑输入脚悬空的问题，充分利用了模电、数电的知识，外观漂亮，供电方便。

缺点：整体布局比较麻烦，排查错误比较麻烦，时钟性能一般。

在比较两个方案的优缺点后，选择了第二个方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。

通过仿真，原理图设计，PCB 制作，分步骤调试，来解决方案二的不足。

使做出来的效果又好，又能充分利用学过的数电知识。

可以体现数电课设的真正内涵。

我们设计的电子钟，严格按照设计要求，具有整点报时，调时，调分等功能；特别是，我们的调时调分开关，都加上了消抖电路，使用了模拟电路消抖，省去了一些数字芯片，这些都是我们组，区别于其他组的地方。

设计原理及框图定时控制器实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路，由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的 1kHZ 时间信号必须做到准确稳定。

1 选题背景随着社会经济的发展，为满足人们的物质需求同时为人类生活带来很大的便利，智能洗衣机也渐渐成为人们家电行列不可或缺的一部分。

说道洗衣机现在可谓是功能越来越强但最终的基础还是用倒计时的思想以实现其他各类功能。

由此可见洗衣机中的定时控制器是整个洗衣机系统的核心，所以对我们来说设计一个性能优越的倒计时控制器显得尤为重要。

那么这次就是考验我们学以致用的能力了。

1．1 指导思想根据设计555单稳态触发器输入脉冲信号，通过74LS192双向10进制计数器实现对脉冲的计数达到定时的目的，配合必要的基本门电路实现控制问题。

同时通过LED灯的显示结果表示洗衣机转机的状态配合蜂鸣器来起到报警的作用。

先设计出个部分单元电路最后组合出整个设计图。

1．2 方案论证方案一：用数字电路知识实现设计要求，利用从555单稳态脉冲产生秒脉冲信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，首先进行清零，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，向分钟计数器上面借数，与此同时，从秒十位出来的显示状态通过74HC138译码器后，辅助简单门电路用LED灯表示转机的状态，当用户设定的时间减少为零后，电路清零并报警。

其中使用数字电路设计有以下两种选择：①采用74HC190来设计主体计数电路配合基本门电路达到设计要求。

主要优点不需要太多芯片，如用74HC138译码器来实现对转机状态的显示；缺点是门电路太多造成电路复杂焊接实物容易出错且不易检查错误而且总体电路图没有清零端导致设计缺陷；②采用74HC192来设计主体计数电路配合必要芯片和必要门电路达到设计要求。

主要优点总体电路较方案一简单焊接易操作，且能在很大程度上避免常识性错误；缺点是芯片价格较贵，实现电路要求性价比不高。

方案二：用单片机做成电路，可采用一块51单片机作为核心，使用两位数码管、多个开关、三个LED灯、一个个蜂鸣器和一些驱动电路作为外围设备，同样也能达到设计要求，并且电路比较简单。

洗衣机定时器工作原理
洗衣机定时器工作原理是通过电路控制器来实现的。

电路控制器是一个集成电路，其中包含有多个电子元件，例如计时器、开关和电磁继电器等。

当用户设定洗衣机的定时器时，计时器开始计时。

定时器内部有一个精确的时钟，通过对时钟的计数，可以判断出定时器的时间。

当计时器的时间达到用户设定的时间时，电路控制器会自动触发开关操作。

触发开关后，电控模块开始按照设定的程序控制洗衣机的工作状态。

首先，电磁继电器会被激活，将洗衣机的电机、加热器和水泵等关键部件连接到电源上。

然后，电控模块会根据预设程序要求，依次控制洗衣机的水位、搅拌、冲洗、脱水等工作。

在洗衣机的工作过程中，电控模块会不断检测洗衣机内部的传感器数据，如温度传感器、水位传感器等。

根据传感器的反馈信号，电控模块可以及时调整洗衣机的工作状态，以满足用户的需求。

总结起来，洗衣机的定时器工作原理主要包括计时器、电磁继电器和电控模块。

通过精确的计时，定时器触发开关操作，激活电控模块控制洗衣机的工作状态，以达到按照设定程序完成洗衣任务的目的。

全自动洗衣机控制器
全自动洗衣机控制器是一种用于控制洗衣机操作的电子
控制器，它可以实现自动控制、优化程序、故障检测等功能，是现代洗衣机的重要组成部分。

全自动洗衣机控制器由微控制器、传感器、执行器、显
示器等组成，它的工作流程如下：
1.检测洗涤水位：当洗衣机启动时，控制器会检测洗涤
水位是否足够，若不足则会通过水泵将水引入洗衣机。

2.检测温度和湿度：为了确保清洗效果和节省能源，控
制器会在洗涤过程中持续检测洗涤水温度和空气湿度，并
根据检测结果自动调整水温和风机转速。

3.选择洗涤程序：全自动洗衣机控制器会根据用户选择
的洗涤程序自动设置相关参数，包括水温、洗涤时间、漂
洗时间等。

4.控制运动状态：控制器会监测洗衣机的运动状态，包
括转速、加速度等，并通过可变频率控制器自动调节机芯
转速，使洗衣机在运行过程中保持平稳运转。

5.故障检测：如果出现故障，控制器会通过故障检测系
统自动报警并停止洗涤过程，以防止进一步损坏洗衣机。

6.显示和操作：控制器会通过液晶显示屏显示当前洗涤
状态和剩余时间，并允许用户通过按键选择洗涤程序、启
动暂停等操作。

全自动洗衣机控制器可以大大提高洗衣机的智能化水平，使其具有更高效的清洗效果和更加人性化的使用体验。

随
着人们对家电的需求越来越高，全自动洗衣机控制器将发
挥越来越重要的作用。

一、概述随着人们生活水平的提高，手动洗衣服已经慢慢减少。

人们对洗衣机的要求越来越高。

具有灵活性高，操作方便，排水性能好，安全系数高，价格公道等的洗衣机越来越受到广大人民群众的青睐。

二、方案设计通过555单稳态触发器输入脉冲信号，在通过74LS192对电路实行倒计数。

电路开始运行时，正转30秒，暂停10秒，再反转30秒，然后判断时间时间是否完成，没有则继续正、反转；时间为0时，则设置洗衣时间完成，发出警报。

电机运转状态用三个LED灯表示，从上至下闪亮表示正转，从下至上闪亮表示反转。

报警电路采用蜂鸣器，时间为0时，蜂鸣器响。

用数码管表示洗涤时间，按倒计时方式对洗涤过程作时间显示。

在0—99分钟由用户任意设置，并设置复位键，洗涤过程可对时间进行复位。

另外设置暂停键，用户可随时暂停洗衣。

其原理框图如图1所示：图1 总电路的原理框图三、电路设计1.秒脉冲发生器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R4、R5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＝(R4+2R5)C2ln2其中R4=R5=48KΩ,C1=0.01μF,C2=10μF，把数据带入T=(R4+2R5)C2ln2，得T=1s，即周期为一秒，输出1HZ的信号，电路如图2所示：输出端接秒计数的DOWN端图2 秒脉冲发生器的电路图2. 一百进制分计数器和六十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，其中74LS192的功能表如图3所示。

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；秒十位上的输入端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，再把秒个位的BO端和秒十位的DOWN联在一起。

目录1 选题背景 (2)1.1 主要任务 (2)1.2 技术要求 (2)1.3 指导思想 (2)2 方案论证 (2)2.1 设计思路 (2)2.2 基本原理 (3)3 主要电路及工作原理 (3)3.1 74LS192的逻辑功能 (3)3.2 递减计数器与时间显示 (4)3.3 产生1HZ脉冲电路 (6)3.4 74LS138的逻辑功能 (7)3.5 工作状态显示电路 (7)3.6 蜂鸣器的设计 (8)3.7 总电路图 (9)4 安装调试步骤及测试 (9)5 设计结论 (9)6 体会与改进 (9)7 元器件清单 (10)参考文献资料 (11)正文1 选题背景洗衣机解放了我们的双手，极大地方便了我们的生活。

随着社会的发展，全自动洗衣机越来越受人们的青睐，从而使我们的生活更加舒适方便。

而说到全自动洗衣机，我们总能想到其中的数字倒计时时间显示控制各种部件的状态，使得整个洗衣机系统可以正常运转。

所以洗衣机定时控制器的设计尤为重要。

1.1 主要任务设计一个洗衣机定时控制器，它的工作模式为下图所示1.2 技术要求(1) 洗涤时间在0--99分钟内由用户自行设定，单位为每分钟；(2) 用两位数码管对洗涤过程作计时显示（以分钟为单位），直到时间到而停机；⑶当定时时间到时，在洗衣机停止工作的同时发出音频信号提醒用户注意。

1.3 指导思想通过555电路制成振荡器产生方波，为电路提供脉冲信号。

通过可加可减计数器74LS192实现时间倒计时功能，在通过各引脚不同的电平状态来控制洗衣机的正反暂停状态，用数码管显示时间。

2 方案论证2.1 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。

洗衣机控制器操作流程说明
1、数码显示屏有5位LED数码管，用于显示IC卡内资金余额及消费金额、3
位发光二极管，用于指示消费模式状态。

2、将IC卡放入插卡区内，节水控制器数码显示屏显示IC卡内余额，所有功能
操作均需在插卡的条件下才能实现。

3、用手按按键选择要使用的模式，当按键按下后,模式指示灯交替显示,顺序为:
标准---单洗---单脱再到标准,循环.按一次键切换一种模式,在切换到指定模式时,对应的模式灯亮,同时屏幕也闪烁显示该模式的费率。

4、在最后一次按”按键”5秒后,控制器自动扣费,扣费成功后,洗衣机打开。

5、打开洗衣机后，控制器显示英文[INUSE],可以把IC卡拿走，此时控制器不再
读任何卡片,直到洗衣机完成指定模式流程或断电,或使用时间限制用完,才回到待机状态。

6、完成任务后，洗衣机返回待机状态,等待卡片。

洗衣机控制器使用操作流程图。

单片机课程设计报告书课题名称 全自动洗衣机控制器姓 名学 号 院、系、部 电气系专 业指导教师焦永梅 马丽 高艳玲2011年 6 月30日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※ ※※※※※※※※※2008级单片机 课程设计全自动洗衣机控制器一、设计目的1、能够对电子电路、电器元件、焊接电路板等方面的知识有实践了解，能够独立根据题目要求实掌握编写程序、调试程序、软件仿真及与硬件结合等能力。

2、熟悉80C51单片机的内部结构和功能及I/O分配，合理使用其内部寄存器、存储器、位寻址。

能够完成全自动洗衣机的软件编程设计工作。

3、为实现预期六种功能，能够对系统进行单步调试和整体执行调试，并能够对出现的功能故障和不合理的设计思路进行调试分析，及时修改相关软硬件。

4、对全自动洗衣机软件编程、单步调试、相关硬件设备的使用技能等方面得到真正的实践机会，把软硬件结合，克服其中的种种问题，最后是自己的单片编程能力得到大范围提高。

二、设计要求1、洗涤过程通电后，洗衣机进入暂停状态，以便放好衣物。

若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。

当按暂停开关键时，进入洗涤过程。

首先进水阀通电，打开进水开关，向洗衣机供水；当到达预定水位时，水位开关接通，进水阀断电关闭，停止进水；电机接通电源，带动波轮旋转，形成洗衣水流。

电机是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。

2、脱水过程。

洗涤或漂洗过程结束后，电机停止转动，排水阀通电，开始排水。

排水阀动作时，带动离合器动作，使电机可以带动内桶转动。

当水位低到一定值时，水位开关断开，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。

3、漂洗过程。

与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。

全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。

4、具有弱、强洗涤功能要求强洗时正反转驱动时间各为4S，间歇时间为1S；弱洗时正反转驱动时间各为3S，间歇时间为2S。

洗衣机的标准洗衣程序是：洗涤——脱水——漂洗——脱水——漂洗——脱水——漂洗——脱水。

目录1.选题背景11.1 指导思想11.2 技术要求12.方案论正23.过程论述23.1 总体方框图23.2 单元电路设计33.2.1秒脉冲的设计33.2.2分脉冲的产生部分43.2.3电机的控制及驱动53.2.4时间预置的按钮部分 (6)3.2.5定时的执行及显示部分 (7)3.2.6蜂鸣器的驱动电路 (8)4. 结果分析95.设计结论96.体会及改进96.1设计体会96.2改进意见9参考文献91. 选题背景使用弱电控制强电是一种永恒的趋势，选择此题就是适应这一种趋势。

1.1 指导思想通过继电器实现弱电控制强电。

1.2 技术要求设计说明：洗涤常规模式为：停机(1>(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. 方案论正方案一：使用场效应管构成H桥，触发电路复杂。

通断迅速不会出现火花。

方案二：使用继电器构成H桥，驱动电路简单。

通断易出现火花综合比较以上两种方案:方案一：虽然比较好，但由于场效应管价格贵，触发电路复杂。

方案二: 价格比较便宜，而且继电器易购买。

所以选用第二种方案。

3. 过程论述3.1 总体方框图秒脉冲的产生分脉冲的形成电机的驱动电路3.2单元电路图<1）秒脉冲的产生。

使用555构成多谐振荡器，产生秒脉冲，占空比为70%。

T1=(R10+R11>C1*T2=R11*C1*T=T1+T2f=计数及显示=1HZ q==70%555的3脚接U5<161）的2脚。

<2）分脉冲的形成。

使用置数法将第一个74hc161连成十进制，状态图为：在时RCO 产生高电平经非门后变成低电平送到load 端完成置数。

使用置数法将第二个74hc161连成六进制，状态图为：在时Q 2Q 0产生高电平经与非门后变成低电平送到load <3）电机的控制及驱动。

0111 1000 10011111 1110 1101 1100 101010110110 Q 3Q 2Q 1Q 000000001 01010011 00100100 Q 3Q 2Q 1Q 01111 0101259的1，2，3脚分别接U6<74hc161）的14，13，12脚。

在半自动洗衣机中，洗涤定时器和电动机换向器都采用机械式定时开关，用一段时间后就会损坏。

本例介绍的洗衣机电子定时器，可替换上述机械定时开关。

工作原理洗衣机电子定时器电路如图所示。

IC1、VT1、K1等组成电子定时开关，控制洗衣机的洗涤定时时间。

由IC1（1/2双D触发器CD4013)组成单稳态电路、电阻器R4和电容器C3决定了单稳态时间，也就是定时时间。

本例电路定时为40min。

开关SA由原洗衣机的定时开关改造制作而成，当刀位投向1端时，定时开始，此时IC1的Q端为高电平，VT1导通，K1吸合，触点K1闭合，给电动机控制电路供电，电动机转动。

在定时时间内，可随时将SA拨向2端，使电路复位，停止定时。

IC2一1及其外围电路组成波形不对称的无稳态电路，与VT2、K2等组成电动机旋转控制电路。

IC2一1的Q端为高电平时，VT2导通，K2吸合，触点K2闭合，电动机转动；低电平时K2断开，电动机停转。

当Q端为低电平时，VT3截止，集电极为高电平，给IC2 -2的CP端输人一个高电平信号，Q、Q端的电平发生转换，当Q端为高电平时，VT4导通，K3吸合，K3的动臂投向另一边，使电动机换向。

当K2再次闭合后，电动机就会以相反的方向转动。

IC2一1Q端的高电平时间约为7s,低电平时间约为1.5s,给电动机一个充分停转的时间，防止电动机突然换向时，造成机件及开关触点的伤害，该设计方式也有利于节电。

如果是微电动机带动的定时器，IC1等组成的定时器可不装，而只装IC2等组成的电动机控制和换向电路，此时K1由定时器上的开关代替。

元器件选择IC1、IC2选用CD4013双D触发器数字集成电路。

VTl、VT3选用8050型硅NPN中功率晶体管，要求电流放大系数β＞100;VT2用9013, 3DG12或3DK4型硅NPN中功率晶体管，要求电流放大系数β＞100。

VD1、VD2用1N4007型硅整流二极管。

VD3~VD8均用1N4148型硅开关二极管。