全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)

1、題目：全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)寸錄第1章引言0.11基于單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)研究的意義 0.第2章控制功能需求分析 1.21全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制功能要求 1.2.2整機(jī)組成框圖2.第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.3.1微處理控制電路 3.3.2 89C51單片機(jī)的引腳分類4.3.3時(shí)鐘電路 5.3.4復(fù)位操作電路6.3.5顯示電注各 6.3.6進(jìn)水閥控制電路7.3.7排水閥控制電路8.3.8電機(jī)控制電路 9.3.9電機(jī)調(diào)速部分1. 0.3.9.1可控硅過零調(diào)功原理1. 03.9.2硬件電路設(shè)計(jì)1. 13.9.3過零檢測(cè)電路1. 13.9.4可控硅觸發(fā)電路1. 23.10蜂鳴電路1. 33.11暫停和防振功能電路

2、 1-.33.12壓力傳感器1.4第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.5結(jié)論 錯(cuò)誤!未定義書簽參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽附錄錯(cuò)誤！未定義書簽附錄A序清單錯(cuò)誤！未定義書3.簽附錄B智能洗衣機(jī)原理圖 2致謝3.第1章引言11基于單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)研究的意義隨著現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏的不斷加快和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)各種方便、 快捷的家用電器需求量越來越大，洗衣機(jī)作為人們提高生活效率，追求生活質(zhì)量 的基本條 件，也愈來愈成為不可或缺的生活用具。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，洗衣機(jī)的普及率已達(dá)到相當(dāng)高的程度，但由于現(xiàn)階段國情，洗衣 機(jī)在我國的普及程度還較低，農(nóng)村更甚。隨著人民生活水平（特別是鄉(xiāng)村生活水平） 的不斷提高，社會(huì)

3、對(duì)洗衣機(jī)的需求量越來越大，而且隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們 對(duì)洗 衣機(jī)的功能要求越來越高，使得洗衣機(jī)的更新較快，因此，洗衣機(jī)作為人們追求 現(xiàn)代生活 的一個(gè)基本要求在我國有著極大的市場(chǎng)。智能洗衣機(jī)綜合運(yùn)用了大量力學(xué)，電學(xué)，光學(xué)等知識(shí)。通過對(duì)于基于單片機(jī)控制的 智能洗衣機(jī)的研究我們可以更清晰，更實(shí)際的掌握單片機(jī)的一些基本的控制和應(yīng)用。單片 機(jī)在日常家電中的應(yīng)用比較廣泛，洗衣機(jī)智能控制系統(tǒng)就是一種以單片機(jī)為 控制核心的系 統(tǒng)，它把以往對(duì)洗衣機(jī)的繁瑣的操作變得簡(jiǎn)單化，不但其機(jī)器性能顯著 提高，還增加了 難以實(shí)現(xiàn)得功能，同時(shí)也提高了控制的精確度，硬件和軟件相互配合實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)工作的智 能化和自動(dòng)化。因此對(duì)

4、于智能洗衣機(jī)的研究一方面可以讓我們對(duì)于所學(xué)的單片機(jī)和電路 有尖知識(shí)有個(gè)更好的理解和鞏固，一方面也鍛煉了自身的動(dòng)手能力，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)軟 硬連調(diào)所具備的能力。智能洗衣機(jī)的特點(diǎn)是：通過程序控制器來實(shí)現(xiàn)洗滌過程，省時(shí)省力。第2章控制功能需求分析2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制功能要求洗衣機(jī)要完成洗衣工作，除了對(duì)一般洗衣過程的人工工作及效能進(jìn)行模擬之外，還 要根據(jù)洗衣機(jī)的機(jī)械電子性質(zhì)進(jìn)行有矣控制和檢測(cè)。對(duì)于一臺(tái)套桶式缸波輪全自動(dòng)洗衣機(jī)而言，首先要求能完成洗衣功能；同時(shí)還要根 據(jù)用戶的不同設(shè)置幾種不同的洗衣程序；還要考慮水流的情況決定洗滌的弱強(qiáng)情 況；另 外，還要對(duì)洗衣過程出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷；保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)脫水

5、的安全性等。所以，對(duì)全 自動(dòng)洗衣機(jī)，一般要求具有如下基本功能。1）強(qiáng)、弱洗滌功能。要求強(qiáng)洗時(shí)正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為4S，間歇時(shí)間為1s，弱洗時(shí)正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為3s，間歇時(shí)間為2s。2） 4種洗衣工作程序，即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排水程序標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水一洗滌一漂洗一排水一脫水，如此循環(huán)3次，每循環(huán)一次洗滌或漂 洗環(huán)節(jié)時(shí)間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)時(shí)間減少2min,具體是：第一循環(huán)為洗滌，時(shí)間為 6min，第二，第三次循環(huán)為漂洗，時(shí)間分別為4min和2min。排水時(shí)間采用動(dòng)態(tài)時(shí)間法 確定，脫水時(shí)間為2min。經(jīng)濟(jì)程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是洗滌次數(shù)為二次。 單獨(dú)程 序是進(jìn)水一洗滌（6min） 結(jié)束（

6、留水不排不脫）。排水程序是排水一脫水一結(jié)束，時(shí)間 確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。3）進(jìn)、排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能洗衣機(jī)在進(jìn)水或者排水過程中，若在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)水或排水未能達(dá)到預(yù)定的 水位，就說明進(jìn)、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)測(cè)知并通過警告程序發(fā)出警告信 號(hào)，提醒操作者進(jìn)行人工排除。4）脫水期間安全保護(hù)和防振功能洗衣機(jī)在脫水期間若打開機(jī)蓋時(shí)，洗衣機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止脫水操作。在脫水期間，如果出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，此時(shí)洗衣機(jī)也會(huì)自動(dòng)停止脫水，以免振 動(dòng)過大，待人工處理后I4灰復(fù)工作。5）間歇驅(qū)動(dòng)方式脫水期間采取間歇驅(qū)動(dòng)方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動(dòng)5s，間歇2s，間歇期 間靠慣

7、性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。6）暫停功能不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時(shí)，洗衣機(jī)必須停止工作，等待驅(qū)動(dòng) 鍵 按下以后洗衣機(jī)又能按照原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。7）聲光顯示功能洗衣機(jī)各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有聲、光提示或顯示。2.2整機(jī)組成框圖針對(duì)上述，一方面，涉及到硬件電路，另一方面要配合相應(yīng)的軟件，才能完成上 述 功能。下面為本設(shè)計(jì)的整機(jī)框圖如圖1。如下圖2-1中所示，通過壓力傳感器，將洗衣機(jī)桶內(nèi)水位的壓力值送到微處器內(nèi)部，進(jìn)行分析、處理，然后分別進(jìn)行控制，如進(jìn)水量、進(jìn)水閥電路、出水閥電路。通過二 極管管顯示相應(yīng)狀態(tài)，由簡(jiǎn)單按鍵控制，遇到險(xiǎn)情由揚(yáng)聲器發(fā)聲。由軟件和硬件對(duì)電機(jī)

8、的 轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。第2章控制功能需求分析二級(jí)管顯示電路按鍵控制及報(bào)警電路圖2-1 整機(jī)電路組成框圖第3章硬件電路設(shè)計(jì)針對(duì)上文的功能，硬件電路應(yīng)包括七個(gè)部分：微處理器控制電路、顯示電路、傳 感器 電路、電機(jī)控制電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報(bào)警電路。通過這幾個(gè)部 分電路的協(xié)調(diào)工作，再由軟件的配合工作洗衣機(jī)就可以模擬人腦進(jìn)行操 作，下面分別闡 述各電路的組成原理?；贏T89C51單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)原理：原理圖見附錄C控制板電路使用AT89C51芯片，時(shí)鐘電路采用6MH航。組成的輸入信號(hào)有：洗衣 機(jī)的主程序選擇，即洗衣機(jī)的控制功能，包括設(shè)置洗衣機(jī)的強(qiáng)洗弱洗設(shè)置，洗衣機(jī)的程序選擇（標(biāo)

9、準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序、排水程序）。輸出控制信號(hào)包括：發(fā)光 二極管顯示、蜂鳴器鳴叫、進(jìn)水閥控制、排水閥控制、電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。主電路是由交流220V電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后，其中一路接至低電壓保護(hù)電路， 另一路提供穩(wěn)定的+5V電壓供應(yīng)給控制板各元件。當(dāng)?shù)碗妷罕Ｗo(hù)電路檢測(cè)到低電壓時(shí)，將 向單片機(jī)的INTo弓|腳產(chǎn)生中斷，單片機(jī)將響應(yīng)該中斷，尖閉各輸出端口，以保護(hù)執(zhí)行部 分如電機(jī)等設(shè)備不因欠壓而損壞。3.1微處理控制電路微處理電路中我采用的是ATME公司的單片機(jī)，原因是考慮到其價(jià)格便易、功能 齊 全、可靠性高、使用普遍。AT89C51單片機(jī)是ATME公司8位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一，是 一種40

10、弓|腳雙列直播式芯片。它含有4KB可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM有 32條可編程控制的I/O線，5個(gè)中斷觸發(fā)源，指令與MCS51系列完全兼容。選用它作為 核心控制新片，可使電路極大地簡(jiǎn)化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。選用它 設(shè)計(jì)制作全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路，其電路的組成相對(duì)簡(jiǎn)單，工作原理清晰，易于理解。由于洗衣機(jī)的基本功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)衣物的洗滌，所以，尖鍵在于進(jìn)行洗衣程序的控制。 從這一角度出發(fā)，對(duì)洗衣機(jī)的功能進(jìn)行分析，確定其最優(yōu)化的功能。這些功能主要有以下 幾種。D洗衣工作狀態(tài)功能：強(qiáng)、弱洗滌。2）洗衣程序功能：含4種獨(dú)立程序，即標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序、經(jīng)濟(jì)洗衣程序、單獨(dú)洗衣程序、排水程序

11、。3）特殊功能：故障診斷、安全保護(hù)、防振、暫停、間歇工作功能，聲光顯示功能。89C51芯片具有40根引腳，其弓|腳圖如下圖3-1所示。在一小塊芯片上，集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分，即89C51單片機(jī)芯片內(nèi)包 括：（1 ） 一個(gè)8位的80C51微處理器（CPU :（2）片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM/SFR片內(nèi)4KB程序存儲(chǔ)器FIaSh ROM; （3） 4個(gè)8位并行I/O端口 PoP3侮個(gè)端 口既可以用作輸入，也可以用作輸出；（4） 2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（5）具有5個(gè)中 斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)；（6） 1個(gè)全雙工的串行I/O 口；（7）片內(nèi)振蕩 器和 時(shí)鐘產(chǎn)生電路（最高

12、允許振蕩頻率為24MHZ ；（8）具有節(jié)電工作方式（即空閑方式及 掉電方式）。以上各個(gè)部分通過片內(nèi)8位數(shù)據(jù)總線（DBUS相連接。圖31 89C51芯片引腳結(jié)構(gòu)ssslsi23456rI盤9111J21314151617203938373633343332_IL3029_28_27_2625_23_213.2 89C51單片機(jī)的引腳分類1. 電源線2根。VCC :編程和正常操作時(shí)的電源電壓，接+5V。VSS :地電平。2. 晶體振蕩器2根。XTALl振蕩器的反向放大器輸入。使用外部振蕩器時(shí)必須接地。XTAL2振蕩器的反向放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)用于輸入 外部震蕩信號(hào)。

13、3.1/0 口共有PO P1、P2、P3四個(gè)8位口，32根I/O線，其功能如下：(1) P0.0- P0.7( ADO-AD7是I/O端口 0的引腳。端口 0是一個(gè)8位漏極開路的 雙向 I/O端口。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端 口 (在此時(shí)內(nèi)部上拉電阻有效)。(2) P1.0-P1.7是端口 1的引腳，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專供用 戶使用。(3) P2.0- P2.7(A8-A15)是端口 2的引腳。端口 2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向 I/O 口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8-A15。(4) P3.0-P3.7是端口

14、3的引腳。端口 3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口， 該口的每一位均可獨(dú)立地定義第一 I/O 口功能或第二I/O 口功能。作為第一功能使用 時(shí)， 口的結(jié)構(gòu)與Pl操作與口完全相同，第二功能如下所示：引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INT0(外部中斷)P3.3INT1(外部中斷)P3.4T0(定時(shí)器0外部輸入)P3.5TK定時(shí)器1外部輸入)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)由上看出，89C51單片機(jī)不是將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線分開，而是地址 線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由I/O 口完成。3.3時(shí)鐘電路89C5

15、1片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTALl和XTAL2分別為振 蕩電路的輸入和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如 主電路圖中所示。在XTALl和XTAL2弓I腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振 蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振可以在12MHZ至U12MHZ之間選擇，電容值在5-3OPF之間選擇，電容的大小可起頻率微調(diào)作用。外部方式的時(shí)鐘很少用，若要用時(shí)，只要將XTALI接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHZ的方波信 號(hào)。時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一

16、個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào)Pl和P2供單片機(jī)使用。Pl在每一個(gè)狀態(tài)S的前半部分有效，P2在每個(gè)狀態(tài)的后半部分有效。3.4復(fù)位操作電路89系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于 確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到 芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為 OOooH使單片機(jī)從OOOOH單元執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn) 行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也須按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。在系統(tǒng) 控制電路中，復(fù)位電路是靠電容充放電完成的，當(dāng)電路需要復(fù)位時(shí)，按下復(fù)位鍵

17、后RES被 強(qiáng)制為高電平，使電路復(fù)位，同時(shí)電容也開始放電。在正常工作 時(shí)，電容充滿電后相當(dāng)于 短路，此時(shí)RES為低電平無效。下圖3-2所示為復(fù)位操作電路復(fù)位IOUFRST VCC20圖3-2復(fù)位電路3.5顯示電路洗衣過程中的各狀態(tài)顯示：標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)、單獨(dú)、排水、強(qiáng)洗和弱洗指示等工作狀如圖33所示由于本電路CPU管腳有限，所以需要通過74LS139 （74LS139為雙24線譯碼器，選用它可解決CPUl/O線數(shù)量的不足）來擴(kuò)口，通過兩根口線即可實(shí)現(xiàn)P3.0、P3.1，如 圖5中所示。通過A、B兩個(gè)口即可完成位碼切換。從控制要求可知，洗衣機(jī)有4種洗衣工作程序，因此須有4種不同的顯示來加以區(qū)別o74L

18、S139雙2 4線譯碼器僅占用CPU的P3.0和P3.1兩口線即可提供4種不 同顯示的驅(qū)動(dòng)，其邏輯尖系是：P3.2, P3.3為“門時(shí)LEDl亮，指示標(biāo)準(zhǔn)程序；為“10”時(shí)LED2亮，指示經(jīng)濟(jì)程序；為“01時(shí)LED3亮，指示單獨(dú)程序；為“00時(shí)LED4亮，指示36進(jìn)水閥控制電路進(jìn)水閥控制電路如圖34所示。它是通固態(tài)繼電器來實(shí)現(xiàn)隔離，反相器74S05實(shí)現(xiàn)緩 沖，發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)，進(jìn)水閥門的開尖由繼電器來控制，當(dāng)繼電器線圈中有電流 流過時(shí)，繼電器開尖吸合，反之，就斷開。利用這一特,性，和單片機(jī)P1-1端口相連來控制，首先壓力傳感器會(huì)檢測(cè)桶內(nèi)水位的高低，如果桶內(nèi)水位沒有達(dá)到所設(shè)置 的預(yù)定水位時(shí)

19、，壓力傳感器會(huì)發(fā)送給單片機(jī)一個(gè)控制信號(hào)，然后經(jīng)過CPU勺處理后會(huì)在輸出端口輸出低電平，再經(jīng)反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有 電流流過，繼電器開尖斷開，閥門打開；同理如果桶內(nèi)水位達(dá)到預(yù)定水位時(shí)此時(shí)在輸出端 口輸出是高電平，給反相倒相后變成低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器 線圈繞組中有電流流過，產(chǎn)生磁場(chǎng)，開尖吸合，閥門尖閉。37排水閥控制電路排水閥控制電路如圖35所示。它和進(jìn)水閥控制電路是相似的，通固態(tài)繼電器來 實(shí)現(xiàn) 隔離，反相器74S05實(shí)現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)，進(jìn)水閥門的開尖，由繼電器來 控制，當(dāng)繼電器線圈中有電流流過時(shí)，繼電器開尖吸合，反之，繼電器開尖就

20、斷開。利用 這一特性，和單片機(jī)P1.1端口相連來控制，首先由軟件設(shè)置排水時(shí)間，壓力傳感器會(huì)檢測(cè) 桶內(nèi)水位的高低，如果桶內(nèi)水位沒有達(dá)到所設(shè)置的預(yù)定水位時(shí)（即桶內(nèi)有水且需要排水 時(shí)），壓力傳感器會(huì)發(fā)送給單片機(jī)一個(gè)控制信號(hào)，然后經(jīng)過CPU的處理后會(huì)在輸出端口輸出低電平，反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒 有電流流過，閥門打開，開始排水；同理當(dāng)桶內(nèi)水排完后端口輸出高電平時(shí)，經(jīng)過反相倒 相后變成低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器線圈繞組中有電流流過，產(chǎn) 生磁場(chǎng)，吸合開尖，閥門尖閉，停止排水。排水閥門的操作同樣也有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)為開尖時(shí)間，另一個(gè)為不開尖時(shí)間，這兩個(gè) 參都是很容易通

21、過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。兩者都有共同點(diǎn)，都是需要軟件進(jìn)行模糊處理，什么時(shí) 候開，什么時(shí)候尖，開多長(zhǎng)時(shí)間，尖多長(zhǎng)時(shí)間等，都是通過模糊量來完成全自動(dòng)的。圖3-5排水閥控制電路3.8電機(jī)控制電路電機(jī)控制電路如圖36所示，由電路圖中可以看出：AT89C51的PI端口的P1.2和P1.3共2條I/O線通過2塊SPl門0新型固態(tài)繼電器分別直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)的電機(jī)工 作部 件。APlIIo是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)有發(fā)光二極管及光觸發(fā)雙向可控硅，10-5OmA輸 入電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3A （平均值），浪涌電流15A （不重復(fù)）。之說以選用這個(gè)器件，是因?yàn)樗环矫婵墒闺娐愤M(jìn)一步簡(jiǎn)化，另 一方面還

22、可使強(qiáng)、弱兩類電完全隔離，保證主板的安全。74S05為反相器，用其作為中間緩沖器，其中的 2個(gè)反相器可分別驅(qū)動(dòng)SPlIlO 固態(tài)繼電器。電機(jī)是接在220V交流電壓上的，通過固態(tài)繼電器來幵通，其內(nèi)的雙向可控硅受發(fā)光 二極管控制，如圖所示，只要給發(fā)光二極管加低電平，二極管就會(huì)發(fā)光，雙向可控硅過零 后就會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)電機(jī)的一個(gè)繞組就會(huì)有電流流過，同時(shí)再用同樣的方法開通另外一個(gè)繞 組，電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起了，由單片機(jī)來控制端口脈沖，即可啟動(dòng)，另外電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制，主 要是改變繞組的電流方向，即可實(shí)現(xiàn)，同樣也是通過雙向可控硅來調(diào)節(jié)。3.9電機(jī)調(diào)速部分在全自動(dòng)洗衣機(jī)的電機(jī)控制中，洗衣和脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速是不同的，要想使洗

23、衣機(jī)能 正常 工作就需要考慮轉(zhuǎn)速的快慢問題，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，所以對(duì)電機(jī)的調(diào)速方法和控制電 路進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，該方法采用的是先進(jìn)的過零調(diào)功的方式，以功率調(diào)節(jié) 取代常用的電 壓調(diào)節(jié)，通過控制可控硅的通斷比來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)輸出功率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速目的。下面分別對(duì)可控硅過零調(diào)功原理和硬件電路方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。3.9.1可控硅過零調(diào)功原理理論分析：P =F XV，在外部情況不變即F保持不變時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)電功率P的變 化將使速度V跟著改變。因此調(diào)電功P就可達(dá)到調(diào)速的目的。過零調(diào)功通過的工作電壓是 完整的正弦波形，過零導(dǎo)通且過零截止。過零調(diào)功方式就是通過在給定的時(shí)間內(nèi)改變加進(jìn) 負(fù)載的交流正弦波個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)

24、負(fù)載功率的一種控制方法。由于可控硅是在電壓(電流)過零時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通的，導(dǎo)通時(shí)的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在 可控硅移相調(diào)壓方式所存在的一切缺點(diǎn)。同時(shí)也由于可控硅是在電壓過零時(shí)導(dǎo)通，其負(fù)載 浪涌電流和電流變化率都很小，有利于可控硅的安全工作。實(shí)現(xiàn)可控硅的過零控制，需要 解決兩個(gè)問題：(1)要能實(shí)現(xiàn)工頻電壓的正負(fù)過零檢測(cè)；并在過零時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)。(2)過零脈沖信號(hào)必須受單片機(jī)輸出控制信息控制。從而控制可 控硅過零觸發(fā)脈沖的個(gè) 數(shù)。這兩個(gè)問題的解決由軟硬件協(xié)同完成。392硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路完成的任務(wù)是：工頻電壓的正、負(fù)過零檢測(cè)。由單片機(jī)發(fā)出的控制 電平，去控制門控電路，以控制可控硅的過零觸發(fā)

25、脈沖數(shù)。3.9.3 過零檢測(cè)電路過零檢測(cè)電路的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在50HZ的交流電壓通過零點(diǎn)時(shí)取出其脈沖。由于可 控硅過零調(diào)功方式是通過控制可控硅導(dǎo)通與尖斷的比值來調(diào)節(jié)輸出功率，相位和移相觸發(fā)的同步脈沖問題都不必考慮，因此輸出的脈沖寬度可以放寬，這也使得電路更易 實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中利用兩個(gè)光電耦合器實(shí)現(xiàn)過零電路。其電路原理圖及波形如圖3-7(a)和圖3- 7(b)所示。此電路的工作原理是：交流電源經(jīng)過電阻加到兩個(gè)反并聯(lián)光電二極管上，在交流 電源的正、負(fù)半周，二極管和輪流導(dǎo)通，從而使Tl和T2也輪流導(dǎo)通，在導(dǎo)通期間VO輸出低電平，只有在交流電源過零的瞬間，兩個(gè)二極管均截止， VO輸 出高電平，因此Vo端得

26、到周期為IomS的脈沖信號(hào)，該信號(hào)送至89C51的引腳。IKkiwua圖3-7(a)過零檢測(cè)電路394可控硅觸發(fā)電路電路中采用了過零雙向可控硅型光耦MOC304,它集光電隔離、過零檢測(cè)、過零 觸發(fā) 等功能于一身，避免了輸入輸出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷，大大簡(jiǎn)化了輸出通 道隔離驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)?？煽毓栌|發(fā)電路原理圖如圖38所示。AC 220VIKix>n85>G51圖3-8可控硅過零調(diào)功原理圖此電路的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)響應(yīng)用戶的參數(shù)設(shè)置，在I/O 口輸出一個(gè)高電平，經(jīng)反向 器反向后，送出一個(gè)低電平，使光電耦合器導(dǎo)通，同時(shí)觸發(fā)雙向可控硅，使電路導(dǎo)通工 作。在給定時(shí)間內(nèi)，負(fù)載得到的

27、功率可用下式表示：P-UlN式中P是負(fù)載得到的功率；n 是給定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波的個(gè)數(shù)；N是給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù)；U是可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流有效值；I是可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流有效值；由以上公式可知，U、I、N是定值，只要改變n值的大小即可控制功率的輸出， 從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的3.10蜂鳴電路蜂鳴器在洗衣機(jī)中起提示和報(bào)警作用。如圖11中所示，繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用 于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開尖”。故在 電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保

28、護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖39所示為蜂鳴電路3.11暫停和防振功能電路洗衣機(jī)的暫停功能和安全保護(hù)及防振動(dòng)功能采用中斷處理方式。這兩個(gè)中斷分別對(duì)應(yīng)于CPU勺外部中斷O和外部中斷1。中斷請(qǐng)求信號(hào)通過TCAol3BP雙D觸發(fā)器的 兩個(gè) Q分別加到CPU勺P3.2和P3.3 口線，由觸發(fā)器鎖存直到CPJ向應(yīng)中斷為止。開蓋（安 全保護(hù)）或不平衡（防振動(dòng)）中斷信號(hào)通過由BGI和BG2組成的反相器送TC4OI3BP的 CP端，經(jīng)觸發(fā)器加到P3.3。本系統(tǒng)對(duì)開蓋和不平衡中斷采取相同的處理方法，因此，共用 外部中斷1。為了充分利用CPU勺I/O 口線，P3.4和P3.5采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)，每線具有兩個(gè) 功 能。在洗衣

29、機(jī)未進(jìn)人工作狀態(tài)或洗衣機(jī)處于暫停狀態(tài)期間，P3.4為輸入線，用于監(jiān)測(cè)啟動(dòng)鍵的狀態(tài)，當(dāng)啟動(dòng)鍵按下時(shí)，洗衣機(jī)即進(jìn)入工作狀態(tài)或從暫停狀態(tài)恢復(fù)到原來的工 作狀態(tài)；在洗衣機(jī)暫停中斷響應(yīng)期間，P3.4為輸出線，用于撤銷暫停中斷請(qǐng)求。在洗衣機(jī)進(jìn)水或排水期間，P3.5被用作輸入線，用于監(jiān)測(cè)水位開尖狀態(tài)，為CPU提供 洗衣 機(jī)的水位信息；在洗衣機(jī)高速脫水期間，當(dāng)發(fā)生開蓋或不平衡中斷時(shí)，P3.5為輸出線，用 于撤銷中斷請(qǐng)求信號(hào)。CPU的P3.7線用于驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出各種報(bào)警信號(hào)。洗衣機(jī)的強(qiáng)、弱洗可通過Kl鍵進(jìn)行循環(huán)選擇。Kl還具有第二功能，即當(dāng)洗衣機(jī)發(fā)生 故障轉(zhuǎn)入報(bào)警程序后，按下Kl鍵可使洗衣機(jī)退出報(bào)警狀態(tài)回到初始

30、待命狀態(tài)。洗衣工作程 序通過K2鍵循環(huán)選擇。脫水期間系統(tǒng)在響應(yīng)開蓋或不平衡中止后，CPU采取軟件查詢的方式通過P1. 6 口線對(duì)蓋開尖進(jìn)行監(jiān)測(cè)以確定洗衣機(jī)是否繼續(xù)進(jìn)行脫 水操 作。3.12壓力傳感器由洗衣機(jī)的功能可知在洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水過程中，都存在有水位高低的檢測(cè)，因此 在電路中需要檢測(cè)水位高低的傳感器，一般的壓力傳感器其輸出的信號(hào)大都是模擬信號(hào)， 由于要送到單片機(jī)的信號(hào)必須是數(shù)字信號(hào)，因此還需要在壓力傳感器的輸出部分加上A/D 轉(zhuǎn)換器，才能將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行處理。在本設(shè)計(jì)中采 用的是HSSC 07 （型號(hào)的壓力傳感器。選此壓力傳感器的原因是在HSSC 07啲內(nèi)部就集成有A/D轉(zhuǎn)換器，它輸出的信號(hào)直接就是數(shù)字信號(hào)，不需要進(jìn)行模擬量和數(shù)字量之間的 轉(zhuǎn)換就可直接送至單片機(jī)AT89C