简易洗衣机控制器的设计与制作

目录1.设计任务及要求 (2)1.1设计的主要内容： (2)1.2设计要求： (2)2.设计原理及总体框图 (3)2.1 工作原理 (3)2.2源程序： (4)2.2.1数码管显示 (4)2.2.2时序电路 (6)2.2.3预置时间和编码电路 (7)2.2.4译码器 (9)2.2.5定时器电路 (10)3.编译及仿真..................................................................................................... 错误！未定义书签。

4.硬件调试与结果分析 (14)5.心得体会 (16)6.参考文献 (17)1.设计任务及要求利用可编程逻辑器件丰富的内部资源，借助EDA（电子设计自动化）工具把家电控制器电路集成在一片FPGA（现场可编程门阵列）芯片内，这样就无需专门的单片机和外部逻辑电路，从而减小了电路的体积、提高了系统的稳定性。

本次电路设计是洗衣机控制器设计。

1.1设计的主要内容设计一个洗衣机控制器，要求洗衣机有正转、反转、暂停三种状态。

设定洗衣机的工作时间，要洗衣机在工作时间内完成：定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒……”，定时到则停止，同时发出提示音。

1.2设计要求：（1）设计一个电子定时器，使洗衣机作如下运转：定时启动—〉正转20秒—〉暂停10秒—〉反转20秒—〉暂停10秒—〉定时不到，则重复上面过程。

（2）若定时到，则停止，并发出音响信号。

（3）用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由开始信号开始。

（4）三只LED灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。

2.设计原理及总体框图2.1 工作原理洗衣机控制器的设计主要是定时器的设计，由一片FPGA 和外围电路构成了电器控制部分。

洗衣机控制器设计一．设计要求启动—→正转20s —→暂行10s—→反转20s——(定时未到)—→暂行10 s———（定时到）——→停止如果定时时间到，则停机并发出音响信号。

（1）．采用中小规模集成芯片设计制作一个电子定时器，按照一定的洗涤程序控制电机作正向和反向转动。

（2）．电机用2个继电器控制，洗涤定时时间在0—20min内由用户任意设定。

（3）．用两位数码管显示洗涤的预置时间，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直至时间到而停机。

（4）. 如果定时时间到，则停机并发出音响信号。

（5）. 洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。

二．方案选择及电路的工作原理1.方案选择从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，实际上没有电机给我们接上，这回要用四个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。

2.工作原理首先，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。

1.Proteus软件简介1.1 概述Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus是世界上著名的EDA 工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、A VR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

1.2 具有四大功能模块：1.2.1 智能原理图设计（ISIS）丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

1.2.2 完善的电路仿真功能（Prospice）Prospice混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件；多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等；生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动；高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析；1.2.3 独特的单片机协同仿真功能（VSM）支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、A VR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器；支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信；实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、A VR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil 和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试；1.2.4 实用的PCB设计平台原理图到PCB的快速通道：原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环境，实现从概念到产品的完整设计；先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；完整的PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览；多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便利与其它PCB设计工具的互转（如Protel）和PCB板的设计和加工。

2008—2009学年第二学期《数字电子技术课程设计》设计报告专业班级电气07-1姓名学号开课系室电工电子学教学中心设计日期 2009年7月4日～7日洗衣机的简易控制电路设计一、设计任务及要求：洗衣机是家庭常用电器，一般可以有多种工作模式可供选择。

在此要求设计具有两种工作模式的简易洗衣机控制电路，具有复位、模式设置、洗衣时间预置、启动、暂停功能，并能显示洗衣机的工作状态（如洗涤时间倒计时，电动机的正反转、暂停）。

（一）具体要求：1、设置为复位开关S0，开关状态S0＝1时，对系统状态进行复位，计数器清零。

S0＝0时，进入模式选择。

2、设置模式选择开关S1。

开关状态S1＝0时，执行洗衣模式一，控制洗衣机的电机按照图1的规律循环运转；S1＝1执行洗衣模式二，控制洗衣机的电机按照图2规律循环运转。

图1 洗衣模式一图2 洗衣模式二3、洗衣时间预置键K1和K2。

当S1＝0，S2＝0时，预置模式一的洗衣时间；当S1＝1，S2＝0时，预置模式二的洗衣时间。

在时间预置功能下，按一下K1按键洗衣时间增加1分钟（一个洗衣循环），按一下K2按键洗衣时间减少1分钟（一个洗衣循环），预置时间范围为0－9分钟。

4、设置启动开关S2。

洗衣模式设定后，开关状态S2＝1时，按照设定的洗衣模式启动电机运转。

在洗衣过程中分别用3个LED灯来显示电动机的正转、翻转，间歇等状态。

5、设置暂停开关S3。

当开关状态S3＝1时，洗衣暂停，计数器状态、显示均保持，并点亮LED灯显示暂停状态。

S3＝0时正常运转。

（二）输入输出资源说明：1、输入信号：四个控制开关S0、S1、S2、S3（开关拨下时S ＝0，开关拨上时S ＝1），两个按键K1和K2（按下时K=1，松开时K=0）。

2、外部输入脉冲信号时钟源CP （10Hz ），经适当分频后供计数器使用。

3、输出3组显示译码信号（每组7个输出端），分别接到外部的三个七段数码管M1、M2，M3上（共阴极接法）。

课程设计--简易洗衣机控制器简易洗衣机控制器摘要：本设计是基于数字电路定时器的洗衣机简易控制电路。

通过预置洗衣机的洗涤时间来自动的正反转和暂停，并且用不同的指示灯来表示洗衣机的正反暂停三状态。

当到达定时时间后，会自动报警，发出蜂鸣声。

同时，用两位数码管来显示预置时间和洗涤剩余时间。

电路主要分为显示电路、秒脉冲发生电路、计时电路、报警状态电路和洗衣机正反转控制电路。

显示电路使用的是两个单位的共阴极八段数码管，使用两片CD4511作为数码管译码芯片。

秒脉冲发生电路采用了使用成熟广泛的555定时器芯片，产生秒信号，作为各芯片的时钟信号。

计时电路使用的是四片十进制可逆计数器74LS192芯片，分别设计为十进制和六进制电路，用于完成时间的定时、计时功能。

报警电路和状态显示电路使用的是简单的非门和与非门74LS04、74LS00组成的逻辑组合电路，分别控制蜂鸣器和发光二极管，来实现报警和状态显示。

电机控制电路采用了3-8译码器74LS138和与非门电路的组合，实现电机正反暂停状态。

实验通过电脑软件仿真和实物验证，具有良好的可行性，能够稍加修改后用于洗衣机控制电路中，能满足一般的要求。

关键词：洗衣机控制；数字电子控制；定时器Abstracts：The design is based on the simple digital circuit timer of washing machine. The washing machine is to be positive negative and suspension by preset time, and expressed in different light to suspend three washing state. After the time run over, will automatically alarm, beeping. At the same time, with two digital tubes to display the preset time and washing time remaining.Circuit consists of display circuit, pulse generator and timing circuits, alarm circuit and washing machine positive negative state control circuit. Display circuit is two units of digital pipe, use of catholic erection CD4511 pieces as digital tube decoding chips. Second pulse generator adopted widely used mature 555 timing, as the signal, the clock signal chip. Timing circuits using four decimal reversible counter 74ls192 chip design, respectively for the decimal system and six for completion time of the circuit, timing, and timer function. Alarm circuit and status display circuit is simple logic cross-coupled nand gates and 74ls04 74ls00, consisting of logic circuit, control and light-emitting diodes, buzzer to realize alarm and status display. The motor control circuit used 3-8 74ls138 decoder cross-coupled nand gates and combination of circuit, motor and suspended state.Computer software simulation and experiment through physical test, has the good feasibility, a washing machine, used for the control circuit of the general requirement can meet.Keywords: washing machine control, Digital electronic control, The timer目录1.前言 (1)2.总体方案设计 (2)2.1 方案比较 (2)2.11 设计要求分析与方案比较 (2)2.2 方案论证 (4)2.3 方案选择 (4)3.单元模块设计 (5)3.1电路参数的计算及元器件的选择 (5)3.11秒信号发生器选择 (5)3.12 分秒计数器选择 (5)3.13 显示电路 (5)3.15 状态显示电路 (6)3.16 洗衣机控制电路 (6)3.17 报警电路及延时电路 (6)3.2各单元模块功能介绍及电路设计 (7)3.21 秒信号发生器电路 (7)3.22 分秒计数器 (7)3.23 显示电路 (8)3.24 状态显示电路 (8)3.25 洗衣机控制电路 (9)3.26 报警电路 (9)3.3 特殊器件介绍 (10)3.31 555定时器 (10)3.32 74LS192 计数器 (11)3.33 CD4511译码器 (13)3.34 74LS138译码器 (13)3.4 各单元模块的联接 (14)3.41 工作原理 (14)3.42 总原理图 (15)3.43 元件清单 (16)4.软件设计 (16)4.1 设计所用工具 (16)4.2 设计流程 (16)4.3 工作流程 (17)5.系统功能及调试 (18)5.1 系统功能 (18)5.2 调试方法 (18)5.3 调试内容 (18)5.31 预设时间输入调试 (18)5.32 指示灯调试 (20)5.33 报警器调试 (21)6．设计总结 (22)7.参考文献 (23)8.附录 (23)1.前言现代社会人们的生活水平越来越高，洗衣机作为一种方便人们洗涤的设备进入了千家万户。

目录1简易洗衣机控制电路的设计要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)2简易洗衣机控制电路总体方案的设计与实现 (2)2.1设计方案原理框图 (2)2.2电路设计 (3)2.2.1电路设计思路 (3)2.2.2电路总体电路图 (4)2.2.3仿真过程图 (4)2.3各模块电路功能分析 (6)2.3.1开发环境PROTEUS简介 (6)2.3.2秒脉冲发生器 (6)2.3.3分秒计数器 (8)2.3.4洗涤时间设置电路 (10)2.3.5工作状态显示电路 (11)2.3.6控制开关 (13)2.3.7报警电路 (14)3简易洗衣机控制电路安装与调试 (14)4简易洗衣机控制电路工作分析 (15)4.1陈述简易洗衣机控制电路工作过程 (15)4.2 简易洗衣机控制电路设计结果分析 (15)5心得体会 (16)6参考文献 (17)7本科生课程设计成绩评定表 (18)1简易洗衣机控制电路的设计要求1.1设计目的1）掌握数字电路中选择器、计数器、译码显示等单元电路的综合应用。

2）熟悉洗衣机控制器的工作原理及相应的组合逻辑电路和时序电路。

3）掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真、故障排除及安装的方法1.2设计要求洗衣机电机的工作顺序：启动——＞正转20s——＞暂停10s——＞反转20s——＞暂停10s——＞停止①设计一个定时器控制洗衣机电机的运转，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。

2简易洗衣机控制电路总体方案的设计与实现2.1设计方案原理框图首先，控制开关SW1接地，洗衣机不转动，这时用户自定义洗涤时间，然后将控制开关SW1接高电平，接通电源。

简易洗衣机控制电路的设计洗衣机是日常生活中不可缺少的电子设备之一，其控制电路的设计对于洗衣机的性能和使用效果有着重要的影响。

本文将介绍一种简易洗衣机控制电路的设计方案，以供参考。

洗衣机的核心功能是自动化洗衣。

因此，洗衣机控制电路的功能需求包括：1) 启动/停止开关2) 洗衣程序控制开关3) 清洗水循环装置4) 排水装置5) 电机控制装置6) 加热保温装置基于以上需求，我们可以采用以下方案来设计洗衣机控制电路。

启动/停止开关用于控制洗衣机的启动/停止功能。

在启动状态下，洗衣机将自动执行洗衣程序，而在停止状态下，洗衣机将停止工作。

启动/停止开关的电路设计如下图所示：洗衣程序控制开关用于选择洗衣程序。

不同的洗衣程序需要不同的时间和流程控制。

例如，一些程序需要双向转动，一些程序需要加热，一些程序需要换水。

清洗水循环装置用于清洗衣物和清洗洗衣机的内部结构。

在一些洗衣程序中需要反复使用清洗水，因此需要一种清洗水循环装置来实现。

排水装置用于排出洗衣机内的脏水。

在洗衣过程中需要多次排水，为了确保排水的及时性和效果，需要一种可靠的排水装置。

电机控制装置用于控制电机的转动。

在不同的洗衣程序中需要不同的转速和方向，因此需要一种能够实现可编程电机控制的装置。

加热保温装置用于使洗衣水保持在一定的温度上。

在一些洗衣程序中需要加热，为了实现加热功能，需要一种可靠的加热装置。

3、总结基于以上设计方案，我们可以实现一种简易的洗衣机控制电路。

该电路能够满足常用的洗衣机操作需求，同时还具有可编程性和智能化的特点。

通过不断优化和改进，该电路可以进一步提高洗衣机的性能和使用效果，为人们带来更加便利的生活体验。

电子课程设计——简易洗衣机控制器设计学院：班级：姓名：学号：指导老师：2013年12月目录第一部分：设计任务与要求 (1)第二部分：总体框图 (1)第三部分：选择器件 (2)第四部分：功能模块 (3)4.1时间预置编码寄存模块(settime) (3)4.2减法计数器模块(counter) (4)4.3数码管显示模块（showtime） (7)4.4时序电路模块(analyse) (9)4.5译码器模块（move）………………………………………1 1 第五部分：总体设计电路图 (13)5.1总体（顶层）设计电路图 (13)5.2顶层文件仿真 (13)5.3管脚分配图 (14)5.4硬件实验效果图 (14)第六部分：课程设计心得体会 (15)简易洗衣机控制器设计一、设计任务与要求设计一个洗衣机洗涤程序控制器，控制洗衣机的电动机按下图所示的规律运转：时间到 用两位数码管预置洗涤时间(分钟数)，洗涤过程在送入预置时间后开始运转，洗涤中按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，用LED 表示电动机的正、反转，如果定时时间到，则停机并发出音响信号。

二、总体框图RUN REV PAUSEtime_over clkK5 startK6 load K1 K2 K3 K4 各个部分的具体功能描述如下：（一）预设时间和编码电路（settime ）：接受用户通过按钮预置的时间信息，编码成八位之后转给减法计数器。

（二）减法计数器电路（counter ）：接收编码之后的预置时间信息，向电机运转控制电路传递运行信号，并将预置时间信息和剩余时间信息发给数码管显示电路进行实时显示。

（三）数码管显示电路（showtime ）：接收减法计数器电路传来的时间信息，进行实时译码显示。

（四）电机运转时序控制电路（analyse ）：接收运行起止信号，安排电机运行状态并编码输出。

（五）译码器（move ）：接收电机运行状态信号，译码后实时控制电机的正传、反转和暂停。