基于PLC的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)論文電氣自動化專業(yè)

1、洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的增長，自動化的洗衣機(jī)已經(jīng)開始慢慢替代了傳統(tǒng)的手工洗衣！從19世紀(jì)，單片機(jī)往往被用作核心部件所以我們片面掌握SCM知識是不夠的。我們還應(yīng)該深入了解單片機(jī)具體的應(yīng)用對象特性，結(jié)合詳細(xì)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件組合，將整個體系進(jìn)一步完善。 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計以51單片機(jī)為核心，通過51單片機(jī)與外圍電路結(jié)合，控制數(shù)字顯示的時間，LED燈進(jìn)水，出水模擬，直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，蜂鳴器人聲模擬發(fā)出聲音提示。優(yōu)異的硬件固然重要，但如果沒有軟件可以驅(qū)動，硬件就是一個沒有靈魂的外殼，花瓶。無論是在此次設(shè)計的電腦或洗衣機(jī)系統(tǒng)上，軟件優(yōu)化都可以使整體效果更加理想。本文的主要思想是通過硬件和軟件

2、的結(jié)合來編譯和實現(xiàn)功能模塊。全自動洗衣機(jī)六個工作過程出發(fā)，對系統(tǒng)控制方案進(jìn)行了可行性分析和論證，包括 PLC 以及外圍設(shè)備選型、編程方式選擇、各種抗干擾措施等。最后設(shè)計了以西門子 S7-200 系列 PLC 為控制核心的全自動工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，包括了控制系統(tǒng)的 I/O 端口分配、PLC 接線圖及 PLC 程序設(shè)計，并詳細(xì)分析了程序的控制過程，實現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化，具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，直流電機(jī)，控制系統(tǒng)，數(shù)碼管Washing machine control system designAbstract:With the gro

3、wth of society and economy, automatic washing machines have begun to slowly replace the traditional manual laundry! The advent of the first washing machine in the 19th

4、60;century has brought tremendous benefits to mankind.It seems that in the recent decades, due to the rapid development of computer networks in various fields of society, 

5、;the use of single-chip microcomputers has also continued to increase. At the same time, it has also mobilized the new momentum of traditional control and detection. In&#

6、160;the design and development of application microcontroller systems, single-chip microcomputers are often used as the core components. Therefore, it is not enough to grasp the

7、60;knowledge of SCM in one piece. We should also thoroughly understand the specific application object characteristics of the SCM, and combine the detailed hardware structure 

8、and software combination to further improve the entire system. The design of the washing machine control system is based on 51 single-chip microcomputer, through the combinati

9、on of 51 single-chip microcomputer and peripheral circuit, controlling the time of digital display, LED lamp water inlet, water outlet simulation, DC motor rotation, buzzer vo

10、cal simulation to give voice prompts.Excellent hardware is important, but if there is no software to drive, the hardware is a shell without a soul, a vase. Whether&#

11、160;it is in the computer or washing machine system designed this time, software optimization can make the overall effect more ideal. The main idea of this paper is&

12、#160;to compile and implement functional modules through a combination of hardware and software.Keywords: MCU, DC motor, buzzer, number keys, LED indicator, digital tube目錄目錄4第一章 緒論61.1.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)課題的背景和意義61.2.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀71.3.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)8第二章

13、洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計82.1 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計思路82.2系統(tǒng)總方案設(shè)計82.3 設(shè)計總方框圖92.4 設(shè)計流程圖102.5 單片機(jī)選擇；102.5.1 AT89S51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)102.5.2 單片機(jī)比較112.6 L298N電機(jī)驅(qū)動芯片132.7 74HC573鎖存器14第三章 系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)163.1 概括163.2PLC控制163.2.1PLC概念163.2全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)173.2.1PLC控制系統(tǒng)173.2.2顯示電路173.2.3報警電路173.2.4水位開關(guān)173.3電源設(shè)計183.4 數(shù)碼管設(shè)計223.5 按鍵設(shè)計253.6 電機(jī)驅(qū)動電路273.7 L

14、ED模擬部分293.8 蜂鳴器報警電路30第四章 系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)324.1 數(shù)碼管顯示電路324.2 按鍵控制操作324.3 LED燈顯示334.4 電機(jī)驅(qū)動34第五章 仿真調(diào)試365.1仿真調(diào)試圖365.2 Keil2調(diào)試圖375.3 程序下載圖38結(jié) 論40致謝41參考文獻(xiàn)42第一章 緒論1.1.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)課題的背景和意義在中國，目前市場上洗衣機(jī)越來越被人們所需求，中國洗衣機(jī)市場處于一種穩(wěn)步上升的狀態(tài)，潛力巨大，由于人們對洗衣機(jī)的需求也越來越高，就會出現(xiàn)許多新老洗衣機(jī)的淘汰替換情況，需要我們設(shè)計一種具有高效且不易被淘汰的洗衣機(jī)更符合人們的需求。目前市場上的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)力和弱洗滌功效，

15、自動診斷進(jìn)水和出水系統(tǒng)故障，并暫停。不過，洗衣機(jī)僅僅具備這樣的功能并不能引起人們你的親睞，在許多方面，它們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。這無形就是對人們對技術(shù)的掌握的要求越來越高，需要很高的技術(shù)才能完成設(shè)計。 洗衣機(jī)產(chǎn)業(yè)將研發(fā)中心轉(zhuǎn)為以“綠色環(huán)?！?，“節(jié)水節(jié)能”為主題的新焦點(diǎn)，在洗衣機(jī)市場的國內(nèi)市場上，由于水資源持續(xù)減少等水費(fèi)增加等因素，市場上洗衣機(jī)的銷售量相對較大，導(dǎo)致節(jié)水洗衣機(jī)的銷售受阻繼續(xù)看起來不錯。針對市場需求的變化，小天鵝，達(dá)克林，海爾等一些生產(chǎn)廠家陸續(xù)推出了多款節(jié)水自動洗衣機(jī)。在未來，洗衣機(jī)將全體變更為變頻時代，變頻技術(shù)將會使洗衣機(jī)行業(yè)技術(shù)推向一個新的高度，洗衣機(jī)行業(yè)的發(fā)展會有良好的勢

16、頭。 目前的洗衣機(jī)并不完全兼容，許多洗衣機(jī)生產(chǎn)商都注重自己品牌洗衣機(jī)的優(yōu)勢，突出與其他洗衣機(jī)的一兩種不同的個性化功能，洗衣機(jī)的功能由單片機(jī)控制，所以設(shè)計基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實用性。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展越來越快，技術(shù)越來越先進(jìn)，單片機(jī)由于種種強(qiáng)而有優(yōu)勢的優(yōu)點(diǎn)而被人們廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制，智能儀表，家用電器等多重領(lǐng)域?？傊?，多種技術(shù)的飛快發(fā)展對洗衣過程的自動化都起到了積極的促進(jìn)作用。洗衣機(jī)的新老更替越來越快，主要因為人們對洗衣機(jī)功能的要求越來越高，所以才會出現(xiàn)許多老式洗衣機(jī)被淘汰。這就要求設(shè)計師要有較高的專業(yè)技術(shù)水平，并能提出更多的好建議和新意見。該項目將把人們的需求變得更加切合

17、現(xiàn)實，我們或許能通過此次設(shè)計來探討設(shè)計出更節(jié)能，更全面，更人性化的全自動洗衣機(jī)。洗衣機(jī)的設(shè)計也是為了滿足一些用戶的不同需求。而且，單片機(jī)控制技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪幸脖粦?yīng)用的越來越廣泛，單片機(jī)的發(fā)展越來越符合人們的生活節(jié)奏。對人們未來科技發(fā)展有良好的促進(jìn)作用。我相信通過個人設(shè)計，它肯定會受益匪淺。1.2.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀普通洗衣機(jī)：普通洗衣機(jī)的功能非常具有局限性，其包含的洗滌，漂洗，脫水等功能都必須人們主動控制，很難滿足人們的需求;半自動洗衣機(jī)：可實現(xiàn)洗滌，漂洗，脫水等功能之間的一定功能自動轉(zhuǎn)換;自動洗衣機(jī)：解決了人們必須手動洗衣機(jī)的局限，能夠自動實現(xiàn)普通洗衣機(jī)的功能。研究現(xiàn)狀和水平：

18、 按結(jié)構(gòu)自動洗衣機(jī)可分為波輪自動洗衣機(jī)，滾筒式自動洗衣機(jī)和全自動洗衣機(jī)三大類。（1） 波輪自動洗衣機(jī)：衣服纖維的更好軟化減少了洗滌過程中衣物的損壞和變形，并且還使洗過的衣物柔軟蓬松。提高洗滌溫度可以使洗衣粉充分溶解，加快弱酸性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率和洗衣粉中的污垢，提高洗衣粉中酶的活性，同時也是有利的用于溶解汗液，血漬，減少灰塵和油脂的附著。（2） 滾筒式自動洗衣機(jī)：由于滾筒式機(jī)器的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于波輪式機(jī)器，因此使用波輪式機(jī)器對中國人來說很方便，因此普遍受到歡迎。新推出的波輪式自動洗衣機(jī)采用單片機(jī)程序控制器。各廠家生產(chǎn)的各類波輪自動洗衣機(jī)有不同的控制程序。至少有幾個控制，每個項目有幾個不同的洗滌程序

19、可供選擇，這是足夠的不同洗滌。要求，所以沒有必要考慮這個問題。關(guān)于不銹鋼內(nèi)桶：不銹鋼內(nèi)桶可以有效地保護(hù)洗衣過程中對衣服的損壞，它能減少衣服與不銹鋼內(nèi)桶壁之間的摩擦，所以不銹鋼內(nèi)桶是我們優(yōu)先考慮選擇的。關(guān)于同心清洗：同心清洗是將電機(jī)軸直接安裝到清洗缸軸上并直接驅(qū)動。這減少了洗滌和脫水過程中浴缸的振動，并降低了噪音。為達(dá)到一定的清潔效果，必須有足夠的機(jī)械力量，機(jī)械力對衣服造成損害，這使得波輪式洗衣機(jī)的磨損率遠(yuǎn)高于滾筒式洗衣機(jī)。1.3.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)可靠性高使用靈活方便編程簡單便于維修第二章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計思路系統(tǒng)功能簡介：1.系統(tǒng)的數(shù)碼管具備顯示

20、功能，可以用來實現(xiàn)我們所計劃的時間顯示倒計時；2.系統(tǒng)的按鍵具有可用性作用，通過按鍵我們可以實現(xiàn)我們所需的功能執(zhí)行相對應(yīng)的程序；3.系統(tǒng)的LED燈具備指示作用，我們可以用不同的燈來顯示我們設(shè)計的不同含義；4.系統(tǒng)的蜂鳴器可以發(fā)出聲音，提示報警后到停止結(jié)束。2.2系統(tǒng)總方案設(shè)計本次設(shè)計的控制系統(tǒng)主芯片有4個，AT89S51單片機(jī)，L298N電機(jī)驅(qū)動芯片，74HC573鎖存器兩個。通過單片機(jī)為主體來精確控制L298N的工作狀態(tài)，達(dá)到需求的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的目的，控制74HC573鎖存器狀態(tài)以達(dá)到控制數(shù)碼管的顯示功能。洗衣過程：開機(jī)后，洗衣機(jī)首先執(zhí)行洗衣過程。在洗衣過程中，首先打開入口閥，并在連接后將水

21、供應(yīng)到洗衣機(jī)。當(dāng)達(dá)到所需的水位時，進(jìn)水閥關(guān)閉，進(jìn)水完成。電機(jī)開啟以驅(qū)動波輪旋轉(zhuǎn)以構(gòu)成洗衣水流。也可進(jìn)行漂洗過程 ，兩者區(qū)別只是洗衣時間漂洗相對洗衣時間較短。脫水過程：洗衣(漂洗)進(jìn)程完畢后，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，排水閥打開，排水開始。當(dāng)排水完成后，電機(jī)的高速端打開，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，使得洗衣機(jī)內(nèi)桶快速，脫干衣物。脫水是洗衣機(jī)里的一個獨(dú)立的進(jìn)程，可以獨(dú)自進(jìn)行脫水操作。2.3 設(shè)計總方框圖2.4 設(shè)計流程圖2.5 單片機(jī)選擇；2.5.1 AT89S51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（1）低電壓，高性能，低功耗，低價格，應(yīng)用廣泛;（2）可擦除只讀存儲器可以重復(fù)擦除100次;（3）采取ATMEL高密度非易失性存儲器制造工藝制造，兼

22、容產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出引腳;（4）由SCM設(shè)計的系統(tǒng)可以反復(fù)測試，以確保用戶的系統(tǒng)體系設(shè)計是最優(yōu)的;（5) 芯片價格便宜；（6）AT89S51系列單片機(jī)編寫程序的基本程序。其語法結(jié)構(gòu)與我們常用的計算機(jī)C語言基本相同。區(qū)分在于增添了控制特定引腳工作的語句和命令。與計算機(jī)C語言相比更加簡潔明了，可以控制每個引腳。輸入和輸出狀態(tài)。2.5.2 單片機(jī)比較AT89C51不支持在線更新功能（IPO）AT89S51性價比更高，支持在線更新（IPO），工作效率更高，電源關(guān)閉標(biāo)志，保密性更優(yōu)，鄉(xiāng)下兼容全部51系列。MCS-518位高性能單片機(jī)，性能優(yōu)越，性價比高M(jìn)SP430功耗非常低，功能集成度比較

23、高，16位低功耗因為AT89S51單片機(jī)的功能更滿足于我們的設(shè)計，所以我們選擇AT89S51單片機(jī)來進(jìn)行我們的設(shè)計。引腳圖引腳介紹端口引腳功能VCC電源端GND接地端XTAL1外接石英晶體的一個引腳XTAL2外接石英晶體的另一個引腳RST復(fù)位輸入端ALE地址鎖存允許PSEN外部程序存儲器（外ROM）的讀選通信號EA外部訪問允許端P0一組8位漏極開路型雙向I/O口，地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用口P1一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口P2一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口P3一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口P3.0RXD（串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1

24、（外部中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0）P3.5T1（定時/計數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）2.6 L298N電機(jī)驅(qū)動芯片L298N是ST生產(chǎn)的高電壓，大電流電機(jī)驅(qū)動器IC。該芯片采用15引腳封裝。其主要功能是高工作電壓，最高工作電壓高達(dá)46V，最大輸出電流，最大瞬時電流3A，持續(xù)工作電流2A，額定功率25W。它可以控制標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號，可用于驅(qū)動感應(yīng)式負(fù)載繼電器線圈，如兩個H橋，帶全橋高壓驅(qū)動器的高壓直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)和兩個控制端子。在不使用邏輯電源輸入或輸入信號到低電壓內(nèi)部邏輯電路的情況下操作器件，可以連接到外部檢測電阻，并提供給變化量

25、反饋控制電路。 L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，芯片可驅(qū)動2步步進(jìn)電機(jī)或4步步進(jìn)電機(jī)，也可驅(qū)動2臺直流電機(jī)。使用該芯片驅(qū)動設(shè)計的直流電機(jī)比構(gòu)建Wendig H橋電路更安全，更穩(wěn)定。L298N電機(jī)驅(qū)動芯片運(yùn)行邏輯表：ENAIN1IN2運(yùn)行狀態(tài)0XX停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止表中的ENA是L298N芯片的使能端，相當(dāng)于主開關(guān)的含義。從表中可以看出，當(dāng)ENA為零（低電平）時，當(dāng)ENA處于1狀態(tài)時，主開關(guān)打開時，輸出IN1和IN2均為X（X表示低電平）。此時，只要控制電機(jī)的兩端電平相同，當(dāng)電機(jī)的兩端的電平處于同一高度時，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。L298N芯片引腳圖 L298N芯片引腳圖2

26、.7 74HC573鎖存器74HC573是一款高性能硅柵CMOS器件。他的八個鎖存器是透明的D型鎖存器。當(dāng)使能（G）為高電平時，Q輸出將跟著數(shù)據(jù)（D）輸入而改變。當(dāng)使能為低電平時，輸出鎖存在建立的數(shù)據(jù)級別。輸出控制不會影響鎖存器的內(nèi)部操作，即，即使關(guān)閉輸出，也可以保留舊數(shù)據(jù)，可以放置新數(shù)據(jù)。該電路可以驅(qū)動高阻抗或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線連接并驅(qū)動總線，而無需外部接口。特別適用于緩沖寄存器，I / O通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。74HC573邏輯表輸入輸入輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLXLHXXZ第三章 系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)3.1 概括 通過分析洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的功能來

27、研究，硬件電路可包括以下幾個部分：顯示電路、采樣電路、進(jìn)水閥、排水閥控制電路和按鍵報警電路、電機(jī)控制電路、微處理器控制電路。通過對這幾個部分的設(shè)計，洗衣機(jī)就能準(zhǔn)確開始相對的操作。 本次設(shè)計以AT89S51單片機(jī)為核心，進(jìn)而控制進(jìn)水閥、排水閥、電機(jī)、報警器、顯示器。我們可以根據(jù)不同的程序來控制設(shè)定它們所對應(yīng)的工作程序和工作時間。按鍵控制可以用來控制手動和自動洗衣模式；發(fā)光二極管用來表示洗衣機(jī)的工作時間和正在進(jìn)行的一個洗衣程序的狀態(tài)；蜂鳴器用來提示程序運(yùn)行；數(shù)碼管用來顯示不同的工作狀態(tài)和剩余的運(yùn)行時間；進(jìn)水閥和排水閥還需要水位監(jiān)測。3.2PLC控制3.2.1PLC概念電腦控制器的優(yōu)點(diǎn)是價格比較低，

28、指令比較多。它有 Flash 存儲器和 RAM；有一定的 I/O 接線口和中斷源；所以運(yùn)用起來很方便。但是它的缺點(diǎn)是：自身的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜；編程語言不易掌握；設(shè)計人員在編寫洗滌、脫水等功能程序也較復(fù)雜；單片機(jī)驅(qū)動能力較弱，需要在硬件上加驅(qū)動電路，造成系統(tǒng)電路較復(fù)雜。 可編程控制器由于是模塊化結(jié)構(gòu)，PLC體積小，安裝調(diào)試方便，各個模塊能夠通用，使維護(hù)工作量較小。并且，PLC 工作原理是采用周期掃描的工作方式，使 PLC 的抗干擾能力很強(qiáng)，可靠性很高。軟件編程中PLC指令很少，語言很簡單，讓用戶方便學(xué)習(xí)。目前，市場的種類非常多。所以我們需呀對產(chǎn)品的要求更高成本要低，質(zhì)量要高，提高產(chǎn)品的競爭力。全

29、自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)采用 PLC 作為控制核心，可以達(dá)到洗衣機(jī)自動控制的效果，也能夠提高洗衣機(jī)的使用壽命，減少控制器外部電路，實現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動化和智能化。所以，本次設(shè)計采用 PLC 作為系統(tǒng)控制器。3.2全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)3.2.1PLC控制系統(tǒng)PLC是程序控制的中心。它將計算機(jī)的各種功能電路集成在單一芯片上，主要包括CPU，數(shù)據(jù)存儲器RAM，程序存儲器ROM，輸入/輸出接口電路，定時，掃描，分頻電路，ROM已經(jīng)固化了洗衣機(jī)的操作程序，單片機(jī)按照輸入指令和檢測信號，調(diào)出內(nèi)部相應(yīng)的操作程序，在經(jīng)過電路處理后，輸出各類電路節(jié)制信號，使洗衣機(jī)自動程序運(yùn)行過程。如果微控制器本身發(fā)生故障，或者控

30、制電路向微控制器發(fā)送不正確的信息，洗衣機(jī)將無法正常工作。3.2.2顯示電路 顯示電路是用來顯示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。3.2.3報警電路該電路在洗衣機(jī)中用作提醒和警報。根據(jù)編程和軟件設(shè)置，當(dāng)洗衣結(jié)束時，洗衣機(jī)將發(fā)出嘟嘟聲以提示用戶完成衣物的洗滌完成。3.2.4水位開關(guān) 在進(jìn)水期間，系統(tǒng)進(jìn)行檢測，當(dāng)水位達(dá)到所需水位時候便停止進(jìn)水。結(jié)束3.3電源設(shè)計完整的電源系統(tǒng)應(yīng)該包括整流-濾波-穩(wěn)壓最后才是輸出！ 圖 3-1在此設(shè)計中，為了突出設(shè)計的技術(shù)性，安全性和穩(wěn)定性，我們不會使用變壓器，而是直接使用相關(guān)的電源芯片轉(zhuǎn)換。盡管我們只需要遵守一些安全法規(guī)來設(shè)計變壓器，但在正常情況下使用變壓器時，沒有問題，但是當(dāng)產(chǎn)品

31、長時間堆放時，在通電時非常不安全可能受到潮濕等因素的影響。可能會出現(xiàn)漏電等危險情況。但是，當(dāng)我們采用集成電源芯片處理時，這些問題就能有效的避免發(fā)生。這種電路采用功率數(shù)字芯片處理輸出量小，使用方便，非常方便，而且這種功率芯片輸出更加穩(wěn)定，輸出后經(jīng)過濾波電路濾波，濾波使電路電壓波形更加平滑，輸出電壓輸出穩(wěn)定，然后通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓器使負(fù)載電源更穩(wěn)定，達(dá)到負(fù)載運(yùn)行的最佳效果。如下圖所示;完整電源電路。 圖 3-2 完整電源電路下圖是220V交流輸入部分，通過15A / 275V熔斷器通過模扼流圈實現(xiàn)保護(hù)電路和濾除共模干擾信號的作用，濾波器（T1）連接在主電路與負(fù)載之間，用脈動直流電壓中的交流分量被濾除

32、，并且電壓敏感的VR2電阻器和電容器C2一起形成RC濾波器電路，以便為隨后的整流提供穩(wěn)定的AC電流。 圖 3-3 220V交流輸入部分如下圖所示，我們可以通過這個電路將這個220V交流電轉(zhuǎn)換成直流電。該圖不僅是電源的整流部分，還包括電路中使用的IN4007整流二極管。濾波整流 圖3-4 濾波整流電路220V電壓轉(zhuǎn)換為12V是數(shù)字芯片的轉(zhuǎn)換部分;如圖所示，與變壓器轉(zhuǎn)換相比，使用芯片轉(zhuǎn)換部件的優(yōu)點(diǎn)是不需要考慮安全規(guī)定，并且可以避免因變壓器引腳之間的某些原因引起的火花事件。其功能更可靠，穩(wěn)定，安全。 圖 3-5 AP8012電源轉(zhuǎn)換12V示意圖通過AP8012電源轉(zhuǎn)化為12V的輸出部分，使用CD4電

33、解電容接地，使得我們要求的12V輸出電源更加的穩(wěn)定。良好的電源是產(chǎn)品電路穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證。只有當(dāng)供電系統(tǒng)穩(wěn)定時，負(fù)載電源穩(wěn)定，負(fù)載才能工作得更好。我們再次對該設(shè)計的供電系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)介紹。 圖 3-6 5V輸出電路圖為12V輸出經(jīng)過I形電感三極穩(wěn)壓器78L05后，再經(jīng)過三端穩(wěn)壓器3腳輸出5V供電，為后面單片機(jī)和L298N芯片提供電源。3.4 數(shù)碼管設(shè)計數(shù)碼管介紹：數(shù)碼管”是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，主要由發(fā)光二極管構(gòu)成。數(shù)碼管也分多種，我們在此次設(shè)計中選用共陰極數(shù)碼管，對其他數(shù)碼管就不詳加介紹。將發(fā)光二極管的所有陰極連在一起形成公共陰極(COM)，這樣便可以形成一個共陰極數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管的應(yīng)用

34、應(yīng)連接到COM上的公共極GND，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段被點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)的字段不亮。 圖 3-7 數(shù)碼管引腳圖圖中的“A,B,C,D,E,F,G,DP”為數(shù)碼管的段選信號接口段，用來控制數(shù)碼管的顯示內(nèi)容?！?,2”為位選接口端，用于控制兩位中的哪一位數(shù)碼管亮。鎖存器U3的輸出端與數(shù)碼管的八位段選端“A-DP”端口相連，單片機(jī)發(fā)送的信號數(shù)據(jù)通過74HC573的鎖存處理，然后就能發(fā)送到數(shù)碼管來控制顯示。數(shù)碼管的位選，W1,W2分別連接到鎖存器U4的19,18腳，U4的LE端連接到單片機(jī)的I/O口，以便接收從單片機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，控制數(shù)碼管的顯示位，及控

35、制數(shù)碼管顯示哪一個，如圖所示： 圖 3-8 數(shù)碼管連接鎖存器圖單片機(jī)引腳與數(shù)碼管引腳連接示意圖： 圖 3-9 單片機(jī)引腳與數(shù)碼管引腳連接示意圖Q1-Q7作為鎖存器輸出端，當(dāng)通過信號處理74HC573鎖存器由微控制器傳輸數(shù)據(jù)時，并饋送到數(shù)字顯示器以控制顯示內(nèi)容和中位數(shù)。3.5 按鍵設(shè)計按鍵介紹：鍵盤/鍵盤包含編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。我們可以通過特殊硬件編碼器來識別鍵盤上的關(guān)閉鍵，并且產(chǎn)生鍵盤編碼號或稱為編碼鍵的鍵盤值，例如計算機(jī)鍵盤，并且通過軟件編程識別的鍵盤被稱為非編碼鍵鍵盤，在我們應(yīng)用的單片機(jī)各種系統(tǒng)中。非編碼鍵盤最常被我們使用，非編碼鍵盤分為獨(dú)立鍵盤和行列式（也稱為矩陣）鍵盤。此次設(shè)計中

36、我們采用的是非編碼的獨(dú)立按鍵。下圖為灌電壓檢測按鍵，按鈕的右側(cè)接地，根據(jù)當(dāng)前流量，單片機(jī)的輸出將會從左到右，所以只要單片機(jī)到高電平檢測按鈕時按下按鈕，當(dāng)單片機(jī)檢測到低電平時，數(shù)據(jù)返回單片機(jī)。 圖 3-10 灌電流檢測按鍵反之一樣： 圖 3-11 灌電流檢測按鍵按鍵誤差：當(dāng)按下開關(guān)按鈕時，理想波形和實際波形之間存在很大差異。按下并釋放按鈕時，實際波形會發(fā)生抖動。抖動時間與按鈕的材質(zhì)機(jī)械特性有關(guān)。大部分為5-12ms。通常我們手動按下按鈕并立即釋放它。這個動作超過20ms。我們這時可以采用軟件延時的方法來解決這個問題。 圖 3-12 單片機(jī)按鍵檢測圖上圖為我們這次設(shè)計的按鍵部分的單片機(jī)的按鍵檢測圖

37、，前面說了怎樣準(zhǔn)確控制按鍵和按鍵的分類，在這里，我們通過灌電流來控制按鈕。單片機(jī)收集到按鍵信號時，默認(rèn)的I / O端口電平較高，按下按鍵時，按鍵兩端會出現(xiàn)電壓降，單片機(jī)可以捕獲I / O口的電平變化可以通過收集的高低電平來控制主程序的按鍵。3.6 電機(jī)驅(qū)動電路無刷直流電機(jī)：由于低成本且得到優(yōu)化的控制方法，各種各樣新型低功耗的電子器件被廣泛應(yīng)用，開關(guān)頻率與微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，目前人們便開發(fā)出了無刷直流電機(jī)。該電機(jī)是由磁性材料的出現(xiàn)開發(fā)的一種新型直流電機(jī)。我們使用普通無刷直流電機(jī)！我們只需將12V直流電接通電機(jī)即可使電機(jī)轉(zhuǎn)動，達(dá)到要求。電機(jī)接線圖 圖 3-13 電機(jī)接線圖PWM技術(shù)介紹經(jīng)過微處

38、理器的數(shù)字輸出技術(shù)非常有效的來控制模擬電路，這個過程便稱為脈寬調(diào)制（PWM），英文全稱（Pulse Width Modulation）。脈寬調(diào)制技術(shù)可以用于測量，通信等諸多領(lǐng)域的功率控制和變換，且應(yīng)用相當(dāng)頻繁。占空比是指高電平在一個周期內(nèi)占用的時間的比例。方波的占空比為50，占空比為0.5，表明正電平需要0.5個周期。脈寬調(diào)制（PWM）通過控制逆變器電路的開關(guān)器件的開關(guān)，來使輸出端獲得一系列的具有相同幅度的脈沖，進(jìn)而使用所獲得的脈沖來替換正弦波和我們所需要的波形。也就是說，在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，并且每個脈沖的等效電壓是正弦波形，并且所獲得的輸出是平滑的且較少的諧波。通過按照一定的

39、規(guī)則調(diào)制每個脈沖的寬度，可以改變逆變器電路的輸出電壓，并且也可以改變輸出頻率。 圖 3-14 L298N驅(qū)動電機(jī)圖單片機(jī)控制L298N驅(qū)動電機(jī)圖 圖 3-15 單片機(jī)控制L298N驅(qū)動電機(jī)圖L298N芯片的第1，第15和第8引腳接地。引腳5和7連接到單片機(jī)的I / O端口，用于輸入信號。引腳2和3連接到直流電機(jī)以控制直流電機(jī)。第9腳連接到5V電源。 ，給芯片供電，并且芯片的輸出電壓不足以驅(qū)動直流電機(jī)，所以芯片4腳外接12V驅(qū)動直流電機(jī)！如上所述針對PWM一般，這里我用PWM技術(shù)來控制電機(jī)電壓的輸出，以實現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，從而實現(xiàn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的共同均勻轉(zhuǎn)速，以便模擬洗衣機(jī)對直流電機(jī)的洗滌過

40、程快速旋轉(zhuǎn)以模擬脫水！3.7 LED模擬部分設(shè)計流程：1洗衣機(jī)電源打開時，如果按下電源按鈕LED D1，電源按鈕將一直亮到洗衣服的結(jié)束。2啟動水，LED D2燈，模擬水。3開始釋放水，LED D3始終點(diǎn)亮，模擬放電。4洗衣完成后，LED D4亮起5秒鐘直至電源關(guān)閉。設(shè)計指示燈模塊采用灌電流法控制LED燈的通斷。單芯片I / O端口默認(rèn)為高電平！在初始狀態(tài)下，由于缺省值為高電平且LED的負(fù)端連接到GND，所以需要給單片機(jī)I / O端口一個低電平以關(guān)閉LED燈。當(dāng)單片機(jī)電源開啟時，LED燈上的壓降會發(fā)生。 小燈亮;當(dāng)LED燈熄滅時給I / O口一個低電平時，為了點(diǎn)亮LED I / O口只需要一個高

41、電平就能準(zhǔn)確控制。單片機(jī)連接LED圖： 圖3-16 單片機(jī)連接LED圖3.8 蜂鳴器報警電路蜂鳴器介紹：主動式蜂鳴器：內(nèi)部帶振動源，只要功率穩(wěn)定，不利于程序控制。無源蜂鳴器需要一個數(shù)字信號來觸發(fā)其內(nèi)部振蕩電路來控制其聲音。這種設(shè)計中使用的無源蜂鳴器更便宜，更易于控制。蜂鳴器發(fā)聲電路原理圖圖 3-17 蜂鳴器電路圖給R80電流限制后的蜂鳴器提供5V電源，以防止電流過大而燒毀蜂鳴器，起到限流作用，當(dāng)BUZZR接收到單片機(jī)的高電平時，R88產(chǎn)生一個電壓降使得晶體管S8050的基極導(dǎo)通，使晶體管導(dǎo)通，5V的電源通過蜂鳴器向晶體管E極接地，蜂鳴器導(dǎo)通，當(dāng)BUZZER從微控制器接收到低電平時，晶體管切斷，

42、蜂鳴器關(guān)閉，停止發(fā)聲。第四章 系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)4.1 數(shù)碼管顯示電路 當(dāng)單片機(jī)發(fā)送鎖存指令后，74HC573鎖存器接收指令執(zhí)行相應(yīng)操作控制數(shù)碼管的顯示，當(dāng)程序顯示程序執(zhí)行結(jié)束，數(shù)碼管顯示結(jié)束。4.2 按鍵控制操作 單片機(jī)I/O口初始化后就開始不斷掃描定義的I/O口引腳電平變化狀態(tài)，當(dāng)按鍵有被按下，單片機(jī)立即檢測到I/O口電平的變化并執(zhí)行相應(yīng)程序，直到程序結(jié)束。4.3 LED燈顯示在單片機(jī)發(fā)送指令控制I/O口電平后，單片機(jī)輸出不同的高電平和低電平，當(dāng)LED正極連接到片機(jī)I/O口并且負(fù)極接GND時，單片機(jī)發(fā)送高電平，I/O口輸出高電壓，與LED負(fù)端共同產(chǎn)生壓降，LED燈會亮起直到LED燈熄滅。4.4

43、 電機(jī)驅(qū)動如圖所示，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送指令來控制L298N電機(jī)芯片時，L298N執(zhí)行相應(yīng)程序，打開不同的端口，并控制電壓的變化從而達(dá)到控制電機(jī)的目的，當(dāng)程序結(jié)束時，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。第五章 仿真調(diào)試5.1仿真調(diào)試圖硬件和軟件設(shè)計完成后，系統(tǒng)也會進(jìn)行仿真，如圖所示。這是設(shè)計模擬的電路圖。這里使用的仿真軟件是protues。模擬結(jié)果沒有問題，可以滿足設(shè)計要求。將hex文件復(fù)制到實際硬件電路上的單片機(jī)，然后執(zhí)行測試設(shè)計所需的各種功能。 5.2 Keil2調(diào)試圖使用軟件keil uvision2進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，如圖所示。 keiluvision2和protues仿真軟件相結(jié)合，可以實現(xiàn)各種功能

44、是否可以實現(xiàn)并加載到硬件中。調(diào)試過程非常重要，因為在編寫代碼的過程中，調(diào)試可以清楚地了解程序運(yùn)行的順序以及每個函數(shù)之間的調(diào)用。更重要的是，調(diào)試可以幫助解決程序中遇到的許多錯誤。經(jīng)過代碼的多次調(diào)試，系統(tǒng)的軟件部分能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，使設(shè)計合理完善。5.3 程序下載圖粗略地進(jìn)行了上述逐步調(diào)試和仿真，說明設(shè)計的軟件部分能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求，然后對系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)所有的組件都連接在protues中時，它們應(yīng)該排列整齊美觀。將HEX文件下載到單片機(jī)后，可以運(yùn)行和調(diào)試。結(jié) 論本次設(shè)計的主要內(nèi)容為基于PLC控制的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計，該設(shè)計體現(xiàn)了電子技術(shù)在我們生活中的廣泛用途。從硬件和軟件上實現(xiàn)

45、了洗衣機(jī)的自動控制，洗衣，漂洗，脫水等全自動控制過程，真正實現(xiàn)了全自動化。下面具體介紹此次設(shè)計系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）設(shè)計合理的洗衣設(shè)計，漂洗，脫水時間。它不僅可以保證衣物的洗滌，而且可以縮短洗滌時間，減少衣物的磨損。使洗衣機(jī)智能化，最大限度地發(fā)揮洗滌效果，節(jié)約能源和水，使洗衣機(jī)達(dá)到節(jié)能要求。（2）本次設(shè)計還考慮到了用戶的需求，用戶可以根據(jù)自己的需求來設(shè)計洗衣機(jī)的工作模式，可以通過一鍵操作來完成自己所需求的洗衣方式，從一定程度上為人們解決了許多問題，改變了人們的生活。（3）本系統(tǒng)硬件采用PLC進(jìn)行控制，以及設(shè)計中其它電路元件運(yùn)用，都是考慮到既經(jīng)濟(jì)又實用的原因。（4）由于我們僅僅從理論上來設(shè)計洗衣機(jī)的

46、工作模式，并不能實際生產(chǎn)，目前還不能解決種種問題，使我們感到很遺憾。在科學(xué)技術(shù)的日新月異的今天，由于單片機(jī)具有良好的性能，其控制系統(tǒng)精度高，功能強(qiáng)等等特點(diǎn)依然能受到人們的青睞。單片機(jī)無論在提升質(zhì)量還是提升數(shù)量上都相對于其他都擁有著很大的優(yōu)勢。正是因為單片機(jī)這些優(yōu)勢，為我們設(shè)計提供了方便。相信在不久的將來，便會有新一批的設(shè)計師設(shè)計出更加優(yōu)秀的洗衣機(jī)來解決人們生活上的洗衣需求。致謝這幾個月的辛勤工作可以說算是沒有白費(fèi)。這一次，我的論文的成功完成，在某種程度上，我要感謝我的導(dǎo)師，無論是論文的主題還是專業(yè)的數(shù)據(jù)收集，老師都在很大程度上給與了我很大的幫助。每次我寫論文時，都會遇到我無法解決的問題。無論是

47、簡單還是復(fù)雜的問題，他總是熱切地為我解釋這些知識。但同時，我還要感謝在前線與我共同努力奮斗的同學(xué)們。每當(dāng)我看到他們不斷修改和更改論文時，我都會有信心。 對于即將走上社區(qū)的畢業(yè)生來說，這篇論文不僅會提高我的專業(yè)知識，還會鍛煉我的邏輯思維能力。我會把我在大學(xué)幾年里所學(xué)到的知識和理論運(yùn)用到我的工作中，使學(xué)習(xí)的理論知識有更深刻的價值。通過此次設(shè)計，我對許多專業(yè)知識有了更加深刻的理解，相信這些對自己未來的工作也會有很大的幫助。盡管我沒有做過任何類似的事情，但是整個寫作過程的很大一部分都是通過繪圖軟件進(jìn)行的，也使我在電路設(shè)計過程中，不僅從理論上對內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究，特別是在設(shè)計過程中，尤其是在調(diào)試程序中

48、，電路的重疊，參數(shù)的計算和電子元件的選擇非常具有挑戰(zhàn)性。在計算過程中，不僅要計算一些計算方法，程序的設(shè)計思路，更重要的是將實踐過程融入到設(shè)計中。在編寫程序的過程中，編碼和調(diào)制過程仍然存在一些困難，這是非常具有挑戰(zhàn)性的，需要更多的時間。參考文獻(xiàn)1.武群盛，洗衣機(jī)維修操作入門，人民郵電出版社，20102.劉詩念，模擬電子技術(shù)分析高等教育出版社，20003.唐 石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用高等教育出版社，19984.張剛梁，單片機(jī)工作原理介紹高等教育出版社，20035.楊功宏，單片機(jī)實踐教程指導(dǎo)北京航空航天大學(xué)出版社， 20066.孫紅，51單片機(jī)技術(shù)系統(tǒng)開發(fā)清華大學(xué)出版社，20087.趙洋，單片機(jī)控制

49、實習(xí)報告北京航空航天大學(xué)出版社，20068.李民宇，單片機(jī)技術(shù)教程北京航空航天大學(xué)出版社,，20049.江祥大，51單片機(jī)C語言教程:入門、提高、開發(fā)、全攻略，200910.薛滌元，電機(jī)技術(shù)應(yīng)用，水利水電出版社，200411.魏承盛，電機(jī)傳動系統(tǒng)控制機(jī)械工業(yè)出版社，201312.王成元，現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)，200913.王大千，電機(jī)維修實用技術(shù)指導(dǎo)手冊，201214.錢興盾，PWM整流器分析，201315.周光平，PWM控制與驅(qū)動器操作指南，200916.武平峰 ，高頻開關(guān)型逆變器概述，201217.李峰和，對電壓型PWM整流器的非線性控制分析，200718.錢和群，小家電維修實踐操作

50、應(yīng)用，201219.劉斌，電子工程師必備:元器件大全，201620.唐明渠，LED應(yīng)用從入門到精通介紹，201321.張明生，LED照明設(shè)計應(yīng)用 ，2013附錄一 主原理圖附錄二 源程序#include <reg51.h>#define uchar unsigned charsbit power_on_led=P10;sbit water=P11;sbit motor_move_flag=P12;sbit water_go=P13;sbit beer=P35;sbit w1=P36;sbit w2=P37;sbit int1=P15;sbit int2=P16;sbit

51、ENA=P17;sbit sw1=P32;sbit sw2=P33;sbit water_tuo=P14;unsigned char code tab=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71;#define water_in1/進(jìn)水狀態(tài)#define motor_move2/電機(jī)轉(zhuǎn)動狀態(tài)#define WATER_GO3/放水狀態(tài)#define WATER_tuo5/脫水狀態(tài)#define finish4/完成狀態(tài)unsigned int all_time= 0;/ 總的時

52、間（自動計算）unsigned int water_in_time=10 ;/ 進(jìn)水時間unsigned int motor_move_time=10;/ 電機(jī)轉(zhuǎn)動時間unsigned int water_go_time=10;/ 放水時間unsigned int water_tuo_time=5;/脫水時間unsigned int beer_time=5;/ 蜂鳴器unsigned int water_in_time_temp=0;unsigned int motor_move_time_temp=0;unsigned int water_go_time_temp=0;unsigned in

53、t beer_time_temp=0;unsigned int water_tuo_time_temp=0;unsigned char run_time=2;unsigned int time=0;unsigned char current_state=0;void InitTimer0(void) TMOD = 0x01; TH0 = 0x0D8; TL0 = 0x0F0; EA = 1; ET0 = 1;/ TR0 = 1;void delay1ms(void) /? 0us unsigned char a,b,c; for(c=1;c>0;c-) for(b=142;b>0;b-) for(a=2;a>0;a-);void delayms(unsigned int num)for(;num>0;num-)delay1ms();void display(unsigned in