全自動洗衣機的設(shè)計

1、 XX職業(yè)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文論文題目：全自動洗衣機的設(shè)計所屬系別 機電工程系專業(yè)班級 XXXXXXXXXXX姓名： XXXXXX 學(xué)號： 201008030XXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXX 撰寫日期 2013 年 4 月摘 要 本文描述了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的運作要求。實現(xiàn)了洗衣機進水、洗滌、排水、脫水、報警到自動停機的循環(huán)過程。設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng)，并通過三菱的F1系列的plc仿真系統(tǒng)模擬出全自動洗衣機的運行過程。此項設(shè)計對提高學(xué)生的動手能力和幫助學(xué)生對一些理論知識的理解都具有積極作用。洗全自動洗衣機也從最初的采用機械電動式控制器的普通式全自動洗衣機，發(fā)展到采用微

2、電腦控制的微電腦控制全自動洗衣機，再到采用模糊控制技術(shù)的模糊控制全自動洗衣機。全自動洗衣機是一種同時具有洗滌、漂洗和脫水等功能，且它們之間的轉(zhuǎn)換不用手工操作而能知道進行的洗衣機。 隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能控制的領(lǐng)域中。 關(guān)鍵詞: PLC，洗衣機，全自動，控制程序器 Abstract Have described that the full- automatic washing machine controls the system magic operation request. Have come true the washing systematic operati

3、on request .Have come true the washing -entering , cleaning dehydration gives an alarm to the circulation cir ulati n process software , having put up full- washing machine operation procautomatic washing machine operation process combining sees combining with the corresponding hardware system , and

4、 the simulated PLC system imitate passing the of Mithe F1 of Mitsubishi company series this item designs that the ability and tsubishi company series .this item designs that the ability and understanding helping a student to a little theory knowledge all have the active effect to getting to work imp

5、roving a studenteffect to getting to work improving a student Key Words： PLC， Washing machine，full PLC，automatic，procedure contr目 錄目 錄41引言52全自動洗衣機的設(shè)計思路52.1全自動洗衣機的基本工作原理52.2主要采用的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)的目的62.2.1 定時器62.2.2 進水電磁閥62.2.3 排水電磁閥62.2.4 直流電磁鐵62.2.5 排水閥62.2.6水位開關(guān)72.2.7離合器72.2.8熔斷器72.2.9蜂鳴箱73硬件設(shè)計思路74軟件設(shè)計思路104.1單

6、片機I/O口分配104.2程序運行過程分析115全自動洗衣機的運行設(shè)計126總結(jié)12致 謝12參考文獻141引言洗衣機是一種在家庭中不可缺少的家用電器,發(fā)展非?？?而全自動式洗衣機因使用方便更加得到大家的青睞,全自動即進水、洗滌、漂洗、甩干等一系列過程自動完成,控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序，對不同的衣物可選擇不同的洗滌方式。在今后一個時期內(nèi)，家用電動洗衣機的產(chǎn)品性能質(zhì)量將是企業(yè)競爭的焦點，開發(fā)新型的產(chǎn)品是競爭獲勝的主要手段。今后，家用電動洗衣機將朝著多功能、節(jié)電、節(jié)水方向發(fā)展。多功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）去污能力的多樣化。(2)洗滌容量的多樣化。(3)控制方式的多樣化。(4).外觀造型多

7、樣化。為適應(yīng)不同消費層次的需求，洗衣機的外觀形狀及顏色將是各種各樣的。隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，洗衣機作為一種代替人們手工洗滌衣服的家用電器已成為我們生活中不可缺少物品。全自動洗衣機就是在選定的工作程序內(nèi)由機電式程序控制器或微電腦程序控制器適時發(fā)出各種指令，自動完成各個執(zhí)行機構(gòu)的動作，使整個洗衣過程自動化。以滿足人們的各種需求。2全自動洗衣機的設(shè)計思路采用單片機作為主控芯片，對單片機進行編程，由程序執(zhí)行相關(guān)過程的控制操作，四個I/O口充分指派給水位檢測控制、電機正反轉(zhuǎn)控制、進水與排水控制、數(shù)碼顯示等模塊電路，各電路部分相互區(qū)分又構(gòu)成統(tǒng)一整體，外加水容器、器件等形成最終的洗衣機控制模型

8、。2.1全自動洗衣機的基本工作原理 自動洗衣機是以電腦控制器上的單片機為主體，配以各種控制電路，構(gòu)成全自動洗衣機的程序控制系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)接受來自操作面板的動作指令，直流電源電路將輸入的220V交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電壓（如+5V），送給單片機，單片機ROM內(nèi)已掩膜固化了全自動洗衣機操作程序，單片機根據(jù)輸入指令和檢測信號，調(diào)出內(nèi)部響應(yīng)的操作程序，通過電路運算處理后，輸出各種電路控制信號，全自動洗衣機開始工作前，進水系統(tǒng)接到程序控制器發(fā)出的指令打開進水閥，水位傳感器對水位進行控制，從而保證洗衣機工作時的用水量，當(dāng)洗衣機進水達到所設(shè)定的水位時，水位開關(guān)閉合，并將閉

9、合信號傳輸給單片機，這時單片機經(jīng)過判斷，一方面不再向進水電路輸入觸發(fā)信號，電路開關(guān)截止，進水閥關(guān)閉而停止進水；另一方面，單片機又通過另外的輸出端將觸發(fā)信號交替輸入程序控制器內(nèi)的電動機電路開關(guān)，使開關(guān)處于交替導(dǎo)通狀態(tài)，使電機在電容器和電感線圈配合下，實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，電機又通過機械傳動，使波輪正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以完成洗滌和漂洗過程，洗滌和漂洗程序結(jié)束后，均應(yīng)進行排水，這時，單片機通過輸出口將觸發(fā)信號輸入排水閥電路開關(guān)，使開關(guān)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)。這時，220V交流電經(jīng)過程序控制器內(nèi)的整流器轉(zhuǎn)換為直流電，直流電經(jīng)過回路，使排水閥們開啟，洗衣機完成排水，結(jié)束后，單片機通過輸出口將觸發(fā)信號輸入程序控制器內(nèi)的電機電路

10、開關(guān)，使開關(guān)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)，電流經(jīng)過回路，使電機正向旋轉(zhuǎn)。電機又通過機械轉(zhuǎn)動使脫水桶在規(guī)定脫水時間內(nèi)正向高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物內(nèi)的水分，全自動洗衣機的整個洗衣程序結(jié)束。2.2主要采用的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)的目的 2.2.1 定時器一是控制洗滌電機和脫水電機運轉(zhuǎn)時間的長短；二是控制電機預(yù)定的的程序自動的實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)的時間。2.2.2 進水電磁閥在全自動洗衣機上，以內(nèi)供用水閥來實現(xiàn)自動注水和停水。它與水位開關(guān)相互配合，對洗衣機水位高低僅系自動控制。2.2.3 排水電磁閥它是一個受程序控制的自動排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制著離合器的狀態(tài)。2.2.4 直流電磁鐵直流電磁鐵具有吸引力大、體積小、噪音低和安全性

11、能高等優(yōu)點。2.2.5 排水閥將裝配于排水閥體之外，為彈簧將橡膠閥壓在閥體的底部，使橡膠閥的環(huán)形密封環(huán)產(chǎn)生少量的變形，保持水不從閥口泄露，橡膠閥的右端環(huán)形邊被閥蓋壓緊。排水閥桿嵌在橡膠閥上，與橡膠閥成一體，裝于排水閥拉桿內(nèi)部的內(nèi)彈簧與排水閥連接板連接，在排水閥關(guān)閉時，連接板抵在排水拉桿上，這時內(nèi)彈簧的彈力對排水閥來說是內(nèi)力。對排水閥不起作用，排水時，電磁鐵通電，動鐵心被吸入，牽引排水閥連接拉桿拉動內(nèi)彈簧，同時連接板上的定位套推動制動桿使處于脫水狀態(tài)。只要連接板的左端一離開排水拉桿，內(nèi)彈簧就不再是排水閥的內(nèi)力，而變成了外力，它要與外彈簧的彈力和橡膠閥的彈力相平衡，當(dāng)內(nèi)彈力的拉力（即連接不能的拉力

12、）大于外彈簧的彈力時，外彈簧被壓縮，帶動橡膠閥向右移動，把閥拉離閥座，排水開始。這些動作都是在電磁鐵得電的瞬間完成的。因為內(nèi)彈簧的剛度比外彈簧的剛度大，加上裝配排水閥連接板時，內(nèi)彈簧已有了一定的預(yù)緊力，因而在牽引排水過程中，內(nèi)彈簧并不需要產(chǎn)生很大的拉伸變形，也就可以使橡膠閥向右移動較大的距離，從而保證足夠的排水速度。處于正常的排水閥開啟量時橡膠閥左端與閥體平面的距離應(yīng)小于10mm。2.2.6水位開關(guān)水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是一種氣壓式電觸點開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控制進水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負(fù)責(zé)進水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。2.2.7離合器減速離合器就是全自動洗衣機中

13、完成降速并傳遞扭矩的部件。2.2.8熔斷器時低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系統(tǒng)中起過載和短路保護作用的電器。使用時，熔體串接于被保護的電路中，當(dāng)流過熔斷器的電流大于規(guī)定值時，以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動切斷電路，實現(xiàn)過載和短路保護。2.2.9蜂鳴箱洗衣機完成所有洗衣動作后會進行報警來提醒。3硬件設(shè)計思路硬件電路設(shè)計需要整體考慮：洗衣機進水、排水問題；水位顯示、水位控制；電動機狀態(tài)切換、可能抖動的問題；工作過程中的啟動、暫停、復(fù)位及結(jié)束等問題。如圖3-1所示:圖3-1 硬件電路圖(1)電源電路部分電壓220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電壓，通過4只二極管IN4004全橋整流后，再經(jīng)過電容C濾波

14、后得到直流電壓，經(jīng)過三端穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓后得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。(2)數(shù)字控制電路1) AT89S52單片機主控模塊：AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級

15、中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。如圖3-2所示：圖32 AT89S52 I/O借口2) 數(shù)碼管顯示模塊多功能LED顯示驅(qū)動模塊。它采用簡單的三線SPI接口,內(nèi)部自帶時鐘電路,無需任何外圍元件,顯示功能多樣化等特點.每片PS7219最多可同時驅(qū)動8位8段共陰級LED

16、.當(dāng)使用多于8位LED時,只需將N片級聯(lián),便可輕松實現(xiàn)N8位LED顯示.當(dāng)N8時,應(yīng)考慮到提高總線驅(qū)動能通過對內(nèi)部RAM及CON端口的控制,可令PS7219進入低功耗狀態(tài)(V=5V,I=15mA)。3) 按鍵輸入模塊 采用鍵盤矩陣電路，鍵盤由4只按鍵組成22矩陣鍵盤，4只按鍵用于洗衣機的工作方式選擇，指示燈配合按鍵工作。該鍵盤使用引腳INTO向CPU申請中斷。2個端口為該鍵盤的行輸出，2個端口為該鍵盤的列輸。4) 蜂鳴器報警模塊電路用一快六反相斯密特觸發(fā)器IC和一個帶有反饋端子的壓電器蜂鳴器諧振時，件組成，反饋端在壓電晶片的中央?yún)^(qū)域。當(dāng)激勵蜂鳴器諧振時，反饋信號達到最大值。如圖33所示：圖33

17、5)水位的檢測是水位傳感器受到細(xì)長的軟管水位壓力來工作的。水位壓力的大小是根據(jù)洗衣桶水的多少在細(xì)長的軟管產(chǎn)生的壓強而定的。（3）電動機單相電容式電動機有主繞組和副繞組與外附電容構(gòu)成90相差的旋轉(zhuǎn)磁場，允許正反轉(zhuǎn)運行的單相電容式電動機主副繞組的線徑、匝數(shù)相同，只有這種單相電容式電動機允許正反轉(zhuǎn)運行。 系統(tǒng)共有兩個電極，即洗滌電機和脫水電機，完成洗滌和脫水的電機用的是相同的電路控制完成的，都是用單相電容式電動機來驅(qū)動。脫水電機電路用的是單個的電容運轉(zhuǎn)電極驅(qū)動，而洗滌電機電路則是用的兩個電容式運轉(zhuǎn)電機驅(qū)動.（4）排水電磁閥采用的是直動式電磁閥,通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開

18、；斷電時，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。4軟件設(shè)計思路4.1單片機I/O口分配單片機P0.0為水位模式鍵，實現(xiàn)水位模式選擇，可預(yù)設(shè)低、中、高水位；P0.1為進排水次數(shù)鍵，可設(shè)定進水、排水次數(shù)為15次；P0.2為電機循環(huán)次數(shù)鍵，循環(huán)次數(shù)為1-9次；P0.3為低水位檢測；P0.4為中水位檢測；P0.5為高水位檢測；P0.6控制進水，P0.7為出水控制；P1.0為電機控制，程序調(diào)用P1.2進行電機啟動，實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)等洗衣狀態(tài)。蜂鳴器狀態(tài)由P1.3指控，洗衣結(jié)束時，以報警的形式提示。P1.4、P1.5、P1.6和P1.7為數(shù)碼管連接，指示水位模式、電機循環(huán)、洗衣次數(shù)和循環(huán)

19、次數(shù)的直觀狀態(tài)。P2.7口控制個位數(shù)碼管，即電機轉(zhuǎn)動的次數(shù)，而P2.6口控制十位數(shù)碼管顯示。P3.0為水位模式選擇，P3.1為準(zhǔn)備排水端口，P3.2為進排水計數(shù)端口。4.2程序運行過程分析初始化及按鍵掃描，系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先執(zhí)行初始化,接著進行按鍵掃描同時，數(shù)碼管顯示當(dāng)前狀態(tài)。按下水位模式按鍵后，單片機根據(jù)程序執(zhí)行第一步，即檢測水位高、中、低狀態(tài)，單片機檢測出某一水位狀態(tài)后，會根據(jù)程序給出相應(yīng)動作，此時電機開始工作，進行抽水機抽水；抽水到預(yù)定水位后，程序轉(zhuǎn)為下一步準(zhǔn)備狀態(tài)。接著，啟動洗衣電動機，程序會根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的指令執(zhí)行動作，電動機帶動滾筒在水中轉(zhuǎn)動，模擬洗衣機的各洗衣狀態(tài)，即電動機正轉(zhuǎn)

20、，停轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，再停轉(zhuǎn)，每個循環(huán)周期為20秒，程序內(nèi)部執(zhí)行電機循環(huán)次數(shù)計數(shù)。與此同時，數(shù)碼管也會顯示相應(yīng)的狀態(tài)，兼有電機轉(zhuǎn)動次數(shù)顯示、洗衣重復(fù)次數(shù)顯示。最后，洗衣過程結(jié)束之時，蜂鳴器會發(fā)出蜂鳴聲，提示洗衣過程結(jié)束。如下圖41所示：圖415全自動洗衣機的運行設(shè)計外桶固定作為盛水桶，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水桶。內(nèi)桶的四周有許多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。洗衣機的進水和排水分別由進水電閥和排水電閥控制。進水時，控制系統(tǒng)使進水閥打開，將水注入外桶，排水時，使排水閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌和脫水由同一臺電機拖動，通過電磁離合器來控制，將動力傳遞給洗內(nèi)桶。電磁離合器失電，電動機帶動洗滌波輪實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)進行

21、洗滌；電磁離合器得電，電動機帶動內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn)，進行甩干。水位高低分別由高低水位開關(guān)進行檢測。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。啟動時：首先進水，到高水位時停止進水，開始洗滌。正轉(zhuǎn)12s，暫停2s后反轉(zhuǎn)洗滌 13s，暫停2s后再正傳洗滌，如此反復(fù)25次。洗滌結(jié)束后，開始排水，當(dāng)水位下降到低水位時，進行脫水和排水，脫水時間為8s。這樣完成完成一次從進水到脫水的大循環(huán)過程。6總結(jié)本次設(shè)計的是由單片機控制的全自動洗衣機，主要是針對我們所學(xué)過的知識聯(lián)系實踐進行綜合性的電路設(shè)計，回顧整個設(shè)計。通過老師的講解，我們了解了設(shè)計要點，從而使自己充分體會到了理論知識與實踐的結(jié)合。在實際的電路的設(shè)計中，不僅對學(xué)過知識又重新加以鞏固與學(xué)習(xí)，還對大學(xué)所學(xué)