畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）_基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制班 級(jí) 姓 名 指導(dǎo)教師 摘 要基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng), 所有的電路都是在單片機(jī)的控制下工作的，目前通常采用的是Motorola公司的MC6805系列的單片機(jī)，而本設(shè)計(jì)中采用了Intel公司的89C51作為控制核心，以單片機(jī)89C51為核心結(jié)合接口芯片及外圍電路以實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的智能控制。設(shè)計(jì)采用傳感器檢測(cè)洗衣過(guò)程必需的物理量，實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)自動(dòng)識(shí)別衣質(zhì)、衣量，自動(dòng)識(shí)別骯臟程度，自動(dòng)決定水量，自動(dòng)投入恰當(dāng)?shù)南礈靹┑裙δ艿目刂啤１驹O(shè)計(jì)在洗滌過(guò)程中采用

2、了實(shí)時(shí)模糊控制，提高洗衣質(zhì)量,節(jié)約能源。硬件結(jié)構(gòu)框圖及軟件流程圖是該系統(tǒng)的重要組成局部,在整個(gè)控制過(guò)程中，硬件控制起了決定性的作用。關(guān)鍵詞： 單片機(jī)，全自動(dòng)洗衣機(jī)，傳感器目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc18892 第一章 概述 PAGEREF _Toc18892 1 HYPERLINK l _Toc24405 1.1 洗衣機(jī)的開(kāi)展史 PAGEREF _Toc24405 1 HYPERLINK l _Toc29601 1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc29601 2 HYPERLINK l _Toc32563 1.3 洗衣機(jī)的工作原理 P

3、AGEREF _Toc32563 2 HYPERLINK l _Toc28038 1.4 洗衣機(jī)的類型 PAGEREF _Toc28038 3 HYPERLINK l _Toc28709 1.4.1 按自動(dòng)化程度分類 PAGEREF _Toc28709 3 HYPERLINK l _Toc15732 1.4.2 按結(jié)構(gòu)原理分類 PAGEREF _Toc15732 3 HYPERLINK l _Toc23603 1.5 洗衣機(jī)設(shè)計(jì)的主要性能指標(biāo) PAGEREF _Toc23603 4 HYPERLINK l _Toc6496 1.5.1 主要技術(shù)性能指標(biāo) PAGEREF _Toc6496 4 H

4、YPERLINK l _Toc19787 1.5.2 主要平安性能指標(biāo) PAGEREF _Toc19787 5 HYPERLINK l _Toc2086 1.6 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)理念 PAGEREF _Toc2086 6 HYPERLINK l _Toc18675 1.7 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc18675 7 HYPERLINK l _Toc4835 1.8 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc4835 7 HYPERLINK l _Toc11964 第二章 硬件電路 PAGEREF _Toc11964 8 HYPERLINK l _Toc21030 2

5、.1 洗衣機(jī)控制器控制面板的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21030 8 HYPERLINK l _Toc5939 2.2 硬件設(shè)計(jì)框圖 PAGEREF _Toc5939 9 HYPERLINK l _Toc15774 2.3 單片機(jī) PAGEREF _Toc15774 11 HYPERLINK l _Toc8025 2.3.1 單片機(jī)的選型 PAGEREF _Toc8025 11 HYPERLINK l _Toc6695 2.3.2 單片機(jī)的復(fù)位電路 PAGEREF _Toc6695 12 HYPERLINK l _Toc11503 2.3.3 單片機(jī)的時(shí)鐘電路與時(shí)序 PAGEREF _To

6、c11503 12 HYPERLINK l _Toc365 2.4 A/D轉(zhuǎn)換器 PAGEREF _Toc365 14 HYPERLINK l _Toc23070 2.5 傳感器 PAGEREF _Toc23070 15 HYPERLINK l _Toc6014 2.6 全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)的特點(diǎn)及選擇 PAGEREF _Toc6014 17 HYPERLINK l _Toc27445 2.7 顯示器 PAGEREF _Toc27445 19 HYPERLINK l _Toc26107 2.8 典型控制電路 PAGEREF _Toc26107 20 HYPERLINK l _Toc1948 2.8

7、.1 晶閘管驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1948 20 HYPERLINK l _Toc20940 2.8.2 水位檢測(cè)電路 PAGEREF _Toc20940 20 HYPERLINK l _Toc30515 2.8.3 開(kāi)關(guān)電源電路 PAGEREF _Toc30515 21 HYPERLINK l _Toc1926 2.8.4 鍵盤輸入及顯示電路 PAGEREF _Toc1926 22 HYPERLINK l _Toc23518 第三章 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23518 23 HYPERLINK l _Toc6548 3.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc

8、6548 23 HYPERLINK l _Toc18658 3.2 各子程序流程圖 PAGEREF _Toc18658 24 HYPERLINK l _Toc29526 第四章 調(diào)試 PAGEREF _Toc29526 28 HYPERLINK l _Toc13777 4.1 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc13777 28 HYPERLINK l _Toc10253 4.2 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc10253 29 HYPERLINK l _Toc26305 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc26305 30 HYPERLINK l _Toc25377 致謝 PAGEREF _T

9、oc25377 31 HYPERLINK l _Toc6778 附錄 PAGEREF _Toc6778 32 概述洗衣機(jī)的開(kāi)展史從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)于許多人而言，它并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿樂(lè)趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1858年，一個(gè)叫漢密爾頓史密斯的美國(guó)人在匹茨堡制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的主件是一只圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有槳狀葉子的直軸。軸是通過(guò)搖動(dòng)和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的。同年史密斯取得了這臺(tái)洗衣機(jī)的專利權(quán)。但這臺(tái)洗衣機(jī)使用費(fèi)力，且損傷衣服，因而沒(méi)被廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗

10、衣的開(kāi)端。次年在德國(guó)出現(xiàn)了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機(jī)，當(dāng)搗衣杵上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，裝有彈簧的木釘便連續(xù)作用于衣服。19世紀(jì)末期的洗衣機(jī)已開(kāi)展到一只用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)的八角形洗衣缸，洗衣時(shí)缸內(nèi)放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干。1880年，美國(guó)又出現(xiàn)了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動(dòng)力開(kāi)始取代人力。經(jīng)歷了上百年的開(kāi)展改良，現(xiàn)代蒸汽洗衣機(jī)較早期有了無(wú)與倫與的提高，但原理是相同的。現(xiàn)代蒸汽洗衣機(jī)的功能包括蒸汽洗滌和蒸汽烘干，采用了智能水循環(huán)系統(tǒng)，可將高濃度洗滌液與高溫蒸氣同時(shí)對(duì)衣物進(jìn)行雙重噴淋，貫穿全部洗滌過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了全球獨(dú)創(chuàng)性的“蒸汽洗全新洗滌方式。與普通滾筒洗衣機(jī)在洗滌時(shí)需要加熱整個(gè)滾筒的水不同，蒸汽洗滌是以

11、深層清潔衣物為目的，當(dāng)少量的水進(jìn)入蒸汽發(fā)生盒并轉(zhuǎn)化為蒸汽后，通過(guò)高溫噴射分解衣物污漬。蒸汽洗滌快速、徹底，只需要少量的水，同時(shí)可節(jié)約時(shí)間。對(duì)于放在衣柜很長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生褶皺、異味的冬季衣物，能讓其自然舒展，撫平褶皺?！罢羝娓傻墓ぷ髟砟敲词前押愣ǖ恼羝麌姙⒃谝挛锷希瑢⒁挛锸嬲归_(kāi)之后，再進(jìn)行恒溫冷凝式烘干。通過(guò)這種方式，厚重衣物不僅干得更快，并且具有舒展和熨燙的效果。1922年，美國(guó)瑪塔依格公司改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動(dòng)式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，這也就是第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)的誕生。這種洗衣機(jī)是在筒中心裝上一個(gè)立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動(dòng)，使衣物和水流

12、不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡送。1932年，美國(guó)本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)，洗滌、漂洗、脫水在同一個(gè)滾筒內(nèi)完成。這意味著電動(dòng)洗衣機(jī)的型式躍上一個(gè)新臺(tái)階，朝自動(dòng)化又前進(jìn)了一大步！第一臺(tái)自動(dòng)洗衣機(jī)于1937年問(wèn)世。這是一種前置式自動(dòng)洗衣機(jī)?？恳桓降妮S帶動(dòng)的缸可容納4000克衣服。衣服在注滿水的缸內(nèi)不停地上下翻滾，使之去污除垢。到了40年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的上置式自動(dòng)洗衣機(jī)。隨著工業(yè)化的加速，世界各國(guó)也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國(guó)研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起

13、在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。80年代，“模糊控制的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡(jiǎn)便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚。誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的開(kāi)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的巨大革命。 之后，隨著科技的進(jìn)一步開(kāi)展，滾筒90年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，洗衣機(jī)已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進(jìn)一步開(kāi)展，相信新型更適合人們使用的洗衣時(shí)機(jī)給我們的生活帶來(lái)新的方式。全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)介洗衣機(jī)是代替人工完成洗滌衣物的家用電器，與人工洗滌衣物相比，它具有省力、省時(shí)、省水、省洗

14、滌劑等優(yōu)點(diǎn)。全自動(dòng)波輪洗衣機(jī)可以完成洗滌、漂洗及脫水過(guò)程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，通常采用套桶方式，即將離心桶內(nèi)桶和剩水桶外桶同軸地套在一起，故又稱為套桶洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)在程控器的控制下自動(dòng)完成洗衣的全過(guò)程。洗滌時(shí)，遠(yuǎn)程器將注水閥翻開(kāi)至水位到達(dá)的設(shè)定值，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪旋轉(zhuǎn)，使水及衣物完成洗滌或漂洗過(guò)程；排水時(shí)，程控器翻開(kāi)排水閥，將水或洗滌液排出；脫水時(shí)，程控器將排水閥翻開(kāi)，并使離合器動(dòng)作，完成機(jī)械轉(zhuǎn)換，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心桶高速轉(zhuǎn)動(dòng)，完成脫水過(guò)程。洗衣機(jī)的工作原理洗衣機(jī)洗凈衣物的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是在化學(xué)力和機(jī)械力的共同作用下，將衣物上的污垢從衣物外表及纖維孔隙中拉擠出來(lái)的過(guò)程。在這一過(guò)程中，通過(guò)水、洗滌劑和機(jī)械力三

15、者的作用，降低、削弱和破壞了污垢與織物間所形成的外表附著、機(jī)械附著、分子間引力結(jié)合和化學(xué)結(jié)合，使污垢脫離衣物，到達(dá)洗凈的目的。因此，通常把水、洗滌劑和機(jī)械力成為洗滌過(guò)程中的三要素。一是洗滌劑活化作用。即利用洗滌劑中含有的外表活性物質(zhì)，能大大降低水溶液的外表張力，從而產(chǎn)生濕潤(rùn)、乳化、分散、泡沫及增溶的作用，這些特殊作用成為外表活性。洗滌劑的去污作用就是這些濕潤(rùn)、乳化、分散、泡沫、增溶等作用的綜合表現(xiàn)。二是一定溫度的水吸收污垢的媒介作用。經(jīng)驗(yàn)證證明，洗滌液溫度對(duì)洗滌過(guò)程有一定的影響，當(dāng)其他條件完全一樣時(shí)，較熱的洗滌液具有較好的洗滌效果，通常在一些帶加熱裝置的自動(dòng)洗衣機(jī)中，預(yù)洗階段水溫一般都控制在4

16、0以下，而在主洗階段那么水溫由逐漸增高，一般最高可達(dá)90。三是機(jī)械力作用揉搓作用。機(jī)械力對(duì)洗滌起著重要作用，在全自動(dòng)洗衣機(jī)上測(cè)定，洗凈中機(jī)械力作用所占的比例約50%。洗衣機(jī)的機(jī)械力是一個(gè)復(fù)雜的力系，一般可以認(rèn)為是由摩擦力、彎曲力、拉伸力、壓縮力、沖擊力等幾種機(jī)械力復(fù)合而成。洗衣機(jī)的類型家用洗衣機(jī)一般按自動(dòng)化程度和結(jié)構(gòu)原理兩種方法進(jìn)行分類。按自動(dòng)化程度分類1普通洗衣機(jī)洗滌、漂洗、脫水各功能的操作均需用手動(dòng)轉(zhuǎn)換。它裝有定時(shí)器，可根據(jù)衣物的臟污程度和織物種類選定操作時(shí)間。2半自動(dòng)洗衣機(jī)洗滌、漂洗、脫水各功能中任意兩個(gè)功能的轉(zhuǎn)換不用手動(dòng)操作而能自動(dòng)進(jìn)行。它一般由洗衣和脫水兩局部組成。在洗衣桶中可以定時(shí)

17、完成洗滌和漂洗程序，但不能自動(dòng)脫水，需要人工把衣物從洗滌筒中取出，放入離心脫水桶中進(jìn)行脫水。有的可以在脫水桶內(nèi)連續(xù)的完成漂洗和脫水程序。3全自動(dòng)洗衣機(jī)洗滌、漂洗和脫水各功能的轉(zhuǎn)換不用手動(dòng)操作而能自動(dòng)進(jìn)行。衣物放入后能自動(dòng)進(jìn)行洗滌、漂洗、脫水，全部程序自動(dòng)完成。當(dāng)衣物甩干后，蜂鳴器發(fā)出聲響。有的還具有烘干功能。按結(jié)構(gòu)原理分類1波輪式洗衣機(jī)。被洗滌的衣物浸沒(méi)在洗滌液中，依靠波輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或定時(shí)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)的方式形成強(qiáng)烈的渦流進(jìn)行洗滌。它由洗滌桶、波輪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等局部組成。波輪在洗衣桶中有不同的安裝位置：裝于桶底的稱渦旋式；裝于側(cè)壁的稱噴流式；在洗衣機(jī)兩相對(duì)的側(cè)壁上都安裝波輪的叫做雙噴流式。這類洗衣機(jī)洗

18、凈度高，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格廉價(jià)，但衣物磨損較大。目前在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的洗衣機(jī)，大多數(shù)也為這種洗衣機(jī)。2滾筒式洗衣機(jī)。 這種洗衣機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是有一個(gè)盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上開(kāi)了許多規(guī)那么排列的小孔，但有幾條突出的肋。衣物投放在內(nèi)桶中，內(nèi)桶有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)，突出的肋將衣物帶起到一定的高度又將衣物拋落在洗滌液中，這樣就在內(nèi)桶中完成洗滌過(guò)程。滾筒式洗衣機(jī)洗凈度低，機(jī)內(nèi)常設(shè)有加熱器，加熱洗滌液以提高洗凈度。其洗滌作用柔和，對(duì)衣物損傷較少，適合洗滌毛料衣物。但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，造價(jià)較高。目前，歐、美主要生產(chǎn)滾筒洗衣機(jī)，世界上現(xiàn)有的洗衣機(jī)中近70%屬于這類。今年來(lái)，我國(guó)各

19、主要洗衣機(jī)制造廠開(kāi)始生產(chǎn)這種類型的洗衣機(jī)。3攪拌式洗衣機(jī)被洗衣物浸沒(méi)于洗滌液中，依靠攪拌器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行洗滌。其結(jié)構(gòu)是在洗衣桶中央，豎直安裝著攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動(dòng)，攪動(dòng)洗滌液和衣物，以到達(dá)洗凈的目的。這類洗衣機(jī)洗凈度高，磨損較輕，可以加大洗衣量，但洗滌時(shí)間較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)體大而重，價(jià)格較高，在美國(guó)和其他美洲國(guó)家市場(chǎng)上較為常見(jiàn)。洗衣機(jī)設(shè)計(jì)的主要性能指標(biāo)我國(guó)生產(chǎn)的洗衣機(jī)都是按照?家用電動(dòng)洗衣機(jī)? GB/T4288-2003 及強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4706.24-2000?家用和類似電器用途電器的平安 洗衣機(jī)的特殊要求?兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和出廠檢驗(yàn)的。洗衣機(jī)的質(zhì)量包

20、括外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。外觀質(zhì)量主要指洗衣機(jī)外露局部的外表質(zhì)量，而內(nèi)在的質(zhì)量包括洗衣的技術(shù)性能和平安性能，其中平安性能尤為重要。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修人員在對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修時(shí)，必須要注意確保洗衣機(jī)在使用中應(yīng)是絕對(duì)平安的。主要技術(shù)性能指標(biāo)1洗凈率洗凈率是指在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，洗衣機(jī)對(duì)衣物的洗凈能力，通常用洗凈比來(lái)表示。即在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，被測(cè)洗衣機(jī)的洗凈率與參比洗衣機(jī)洗凈率的比值。用公式表示為：C=Dr/Ds式中 C洗凈比，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，波輪洗衣機(jī)的洗凈比應(yīng)不小于0.8； Dr被測(cè)洗衣機(jī)的洗凈率%； Ds參比洗衣機(jī)的洗凈率%；2漂洗性能漂洗性能指洗衣機(jī)漂洗衣物的能力。漂洗比是通過(guò)漂洗前

21、后測(cè)定的洗滌液及漂洗液的電導(dǎo)率來(lái)確定：漂洗比=A-B/ (A-C) K式中 A洗滌液原液的電導(dǎo)率； B漂洗后液體的電導(dǎo)率； C自來(lái)水的電導(dǎo)率； K漂洗系數(shù)取0.9。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，漂洗比應(yīng)大1.3脫水性能 脫水性能指脫水機(jī)或洗衣機(jī)的脫水裝置，對(duì)漂洗后衣物內(nèi)水分的甩干能力，用脫水率來(lái)表示。脫水率=額定脫水負(fù)載布干重/脫水后的重量100%。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，雙桶洗衣機(jī)的脫水率應(yīng)大于50%。4磨損率洗衣機(jī)在洗滌過(guò)程中對(duì)衣物總要造成不同程度的磨損，用磨損率來(lái)表示。磨損率的測(cè)定方法為：把標(biāo)準(zhǔn)試布放在被測(cè)洗衣機(jī)中，在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下進(jìn)行洗滌，分別測(cè)量出試驗(yàn)布洗滌前的重量和洗滌結(jié)束后被磨損的重量從洗滌液中撈出并過(guò)濾

22、所得的織物絨毛渣，計(jì)算出磨損量與洗滌前重量的百分比。用公式表示:=(P/P0)100%。式中 P磨損量，從洗滌液中撈出的絨毛的質(zhì)量； P0試驗(yàn)布洗滌前的重量。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，波輪洗衣機(jī)的磨損率應(yīng)不大于0.2%。5噪聲洗衣機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，洗滌、脫水時(shí)的噪聲應(yīng)不大于75dB。6消耗功率在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，洗衣機(jī)的消耗功率應(yīng)在額定輸入功率的115%以內(nèi)。7起動(dòng)特性 洗衣機(jī)在電源電壓到達(dá)額定值的85%時(shí)即1857V，電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)電氣部件應(yīng)能啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。8電壓波動(dòng)特性 當(dāng)電源電壓在額定值上下波動(dòng)10%即電源電壓為198242V時(shí)，洗衣機(jī)應(yīng)能無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)。主要平安性能指標(biāo) 為保證洗衣機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及使用者的人身

23、平安，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了以下主要平安性能指標(biāo)。1溫升洗衣機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升不應(yīng)大于75E級(jí)絕緣，電磁閥和電磁鐵線圈的溫升不應(yīng)大于80E級(jí)絕緣。2制動(dòng)性能脫水桶在額定脫水狀態(tài)下，當(dāng)脫水桶轉(zhuǎn)速到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，徐速翻開(kāi)脫水桶外蓋，脫水桶應(yīng)在10s之內(nèi)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3泄漏電流 洗衣機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下使用，洗衣機(jī)外漏非帶電金屬局部與電源線之間的泄漏電流應(yīng)不大于0.5mA。4絕緣電阻洗衣機(jī)的帶電局部與外露非帶電金屬局部之間的絕緣電阻應(yīng)大于2M。5電氣強(qiáng)度 洗衣機(jī)的帶電局部與外露非帶電金屬局部之間，應(yīng)能承受熱態(tài)實(shí)驗(yàn)電壓1500V。潮態(tài)試驗(yàn)電壓1250V，歷時(shí)1min的電氣強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，而不發(fā)生閃絡(luò)或擊穿

24、現(xiàn)象。6接地電阻。7溢水絕緣性能 將洗衣機(jī)平穩(wěn)放置好后，以20L/min的流量向洗衣機(jī)桶內(nèi)連續(xù)注水，使洗衣筒上口溢水5min。在溢水過(guò)程中用500V絕緣電阻表連續(xù)監(jiān)測(cè)帶電局部與外露部非帶電金屬局部之間的絕緣電阻值，應(yīng)不小于22M。8淋水絕緣性能 將洗衣機(jī)平穩(wěn)放置，蓋好上蓋，從其上部中央距洗衣機(jī)放置的地面2m高處的噴水裝置內(nèi)，以10L/min的流量向洗衣機(jī)上部均勻淋水5min，用500V絕緣電阻表連續(xù)監(jiān)測(cè)帶電局部與外露部非帶電金屬局部之間的絕緣電阻值，應(yīng)不小于22M。全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)理念家用洗衣機(jī)是人們很熟悉的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它從早期的普通型、半自動(dòng)型，開(kāi)展到擺脫人工操作的全自動(dòng)型。以至目前問(wèn)

25、世的帶有模糊控制技術(shù)的人工智能型洗衣機(jī)。它們聚集了機(jī)械機(jī)構(gòu)和微機(jī)控制系統(tǒng)等多方面技術(shù)，也是以人為本、創(chuàng)新思維的設(shè)計(jì)典范。全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)就是：首先了解它的洗滌過(guò)程：濕式洗滌常用的洗滌劑含有外表活性物質(zhì)，該分子結(jié)構(gòu)一端為親油基，另一端為親水基。洗滌劑在水中溶解擴(kuò)散，滲透進(jìn)織物的纖維中，其親油基與油污結(jié)合，破壞污垢與織物的結(jié)合力，并形成水溶性物質(zhì)，是油性污垢被乳化、分解和軟化，同時(shí)也加速了水溶性垢的溶解和擴(kuò)散。洗滌劑與污垢作用的同時(shí)也把污垢包裹起來(lái)，然后依靠機(jī)械力使其從織物上完全剝離下來(lái)。洗衣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械力直接或間接地作用于織物，相當(dāng)于手工揉搓和拍打使織物反復(fù)旋轉(zhuǎn)、翻滾、變形、摩擦和被水流沖擊

26、，污垢顆粒在機(jī)械力作用下從織物上完全剝離下來(lái)，分解到洗滌液中。再經(jīng)過(guò)一定水的反復(fù)洗滌，每一次排盡水再注清水漂洗，是洗滌劑和污垢混合物的濃度不斷的下降、污垢不斷的隨洗滌水排出，水溶液逐漸變清，到達(dá)了機(jī)械力去污的目的。最后通過(guò)離心脫水或擠壓脫水，使織物中的水分降到盡量低，以便縮短晾干時(shí)間。如要現(xiàn)洗現(xiàn)用的織物那么可增加熱氣流烘干。這樣便完成織物的整個(gè)洗滌過(guò)程。也就是說(shuō)，洗滌漂洗脫水是全自動(dòng)洗衣機(jī)的主要工作過(guò)程。然后進(jìn)行所要設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的功能分析，確定洗衣機(jī)的主要功能。洗衣機(jī)的功能樹(shù)圖如附錄一所示。最后根據(jù)所確定的功能和所要到達(dá)的性能指標(biāo)，進(jìn)行完成該功能、到達(dá)該性能的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。全自動(dòng)洗

27、衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的目前中國(guó)洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī)的要求也越來(lái)越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能到達(dá)人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。目前的洗衣機(jī)都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特制實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制，包括用戶參

28、數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路和機(jī)械控制電路三大模塊構(gòu)成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，數(shù)字控制電路負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程，主要由AT89S51單片機(jī)、三位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；機(jī)械控制電路實(shí)現(xiàn)傳感器檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)水、排水等功能，主要由水位檢測(cè)器、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)部件、進(jìn)水排水電磁閥組成。 硬件電路針對(duì)上文的功能，硬件電路應(yīng)包括七個(gè)局部：微處理器控制電路、顯示電路、采樣電路、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(guò)這幾個(gè)局部電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機(jī)能模擬人腦進(jìn)行操作。洗衣機(jī)控制器控

29、制面板的設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制面板主要包括：?jiǎn)?dòng)/停止、電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選擇按鈕。圖2-1 洗衣機(jī)控制面板完成次洗衣過(guò)程所需的動(dòng)作有：(1) 進(jìn)水動(dòng)作 進(jìn)行洗滌時(shí)，盛水桶內(nèi)的水量必須到達(dá)水位設(shè)定要求。洗衣機(jī)的進(jìn)水和水位判斷，是由水位開(kāi)關(guān)和進(jìn)水閥的開(kāi)合來(lái)進(jìn)行控制的，當(dāng)桶內(nèi)沒(méi)有水或水量達(dá)不到設(shè)定水位時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥閉合，開(kāi)始注水，當(dāng)桶內(nèi)的水位到達(dá)設(shè)定水位時(shí)，水位開(kāi)關(guān)受壓閉合，程序就可進(jìn)入下步處理。(2) 排水動(dòng)作 進(jìn)入脫水動(dòng)作前應(yīng)先排水。為了防止空排水造成時(shí)間浪費(fèi)以及排水不完而帶水脫水造成對(duì)電機(jī)的損害。洗衣機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際水量對(duì)排水時(shí)間進(jìn)動(dòng)態(tài)控制。(3) 洗滌動(dòng)作 洗滌動(dòng)作指的是電機(jī)周

30、期性的“正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止。不同的洗衣過(guò)程，控制電機(jī)執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止的時(shí)間是不同的。(4) 脫水動(dòng)作 排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動(dòng)作，脫水是通過(guò)電機(jī)的正轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)要求排水閥直翻開(kāi)，也正是由于排水閥的翻開(kāi)，才使得脫水時(shí)的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度不同于洗滌時(shí)的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度。進(jìn)行脫水時(shí)假設(shè)遇到洗衣機(jī)蓋翻開(kāi)，那么暫停脫水，并發(fā)出報(bào)警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。脫水結(jié)束后，發(fā)出報(bào)警，并自動(dòng)關(guān)閉排水閥。(5) 脫水不平衡修正 進(jìn)行脫水處理，電機(jī)要正轉(zhuǎn)，電機(jī)要進(jìn)行高速單向正轉(zhuǎn)，假設(shè)此時(shí)衣物偏向于一邊，脫水桶會(huì)因離心的作片的作用，在很短的時(shí)間內(nèi)碰撞平安開(kāi)關(guān)裝置，使平安開(kāi)關(guān)產(chǎn)生瞬時(shí)的關(guān)閉和斷開(kāi)，此

31、時(shí)要進(jìn)行脫水不平衡修正。進(jìn)行脫水不平衡修正，洗衣機(jī)將停止脫水，并自動(dòng)插入“進(jìn)水-洗滌-1分鐘-排水動(dòng)作。通過(guò)這一插入動(dòng)作，衣服將調(diào)整到洗衣桶中心位置。在同一脫水過(guò)程中 ，如果連續(xù)修正3次仍達(dá)不到脫水平衡，那么進(jìn)行報(bào)警，等用戶翻開(kāi)洗衣機(jī)將衣物放置均勻再蓋上桶蓋，方可繼續(xù)進(jìn)行脫水。(6) 其它動(dòng)作 洗衣機(jī)控制器在此控制面板上還配有啟動(dòng)停止電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選擇按鈕。硬件設(shè)計(jì)框圖主控制系統(tǒng)運(yùn)用的是AT89c51單片機(jī)，其要控制的對(duì)象包括：進(jìn)水閥、排水閥、電機(jī)。這些被控對(duì)象是需要根據(jù)不同的洗衣程序來(lái)設(shè)定它們的不同工作狀況和工作時(shí)間的，進(jìn)水閥和排水閥的控制還需要水位檢測(cè)，同時(shí)需要數(shù)碼管顯示不同

32、的工作狀態(tài)及運(yùn)行剩余時(shí)間。發(fā)光二極管用來(lái)指示洗滌速度和脫水速度；按鍵用來(lái)控制程序的運(yùn)行和 設(shè)置洗滌速度和脫水速度；蜂鳴器用來(lái)進(jìn)行程序運(yùn)行提示及故障報(bào)警。洗衣機(jī)控制器系統(tǒng)框圖如圖2-2所示。下面是洗衣機(jī)控制器系統(tǒng)框圖： (1) 各框圖的作用包括： 單片機(jī)電路 單片機(jī)電路是程序控制的中心它把計(jì)算機(jī)的各種功能電路都集成在塊芯片上，主要包括中央處理器CPU、程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、輸入輸出接口電路及計(jì)時(shí)、分頻、掃描、定時(shí)、時(shí)間設(shè)定等電路，ROM內(nèi)已固化了洗衣機(jī)操作程序、單片機(jī)根據(jù)輸入指令和檢測(cè)信號(hào)，調(diào)出內(nèi)部相應(yīng)的操作程序，通過(guò)電路處理后，輸出各種電路控制信號(hào)，使洗衣機(jī)自動(dòng)完成程序操作過(guò)程。

33、如果單片機(jī)自身出故障、或控制電路傳送給單片機(jī)的信息不正確，洗衣機(jī)就不能正常工作。 直流電源電路 這是為單片機(jī)及其外圍控制電路提供曉以電壓 直流電源的電路，它將輸入的220v交流電經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電，送給單片機(jī)、可控硅觸發(fā)電路、顯示電路等。圖2-2洗衣機(jī)控制器系統(tǒng)框圖 復(fù)位電路 此電路的作用是復(fù)位。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn)過(guò)低電壓時(shí)，將單片機(jī)存儲(chǔ)器復(fù)位，使其各項(xiàng)參數(shù)處于初始位置，即處于開(kāi)機(jī)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。 時(shí)鐘電路 由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，供單片機(jī)信號(hào)定時(shí)和計(jì)時(shí)。 按鍵輸入電路 按

34、鍵開(kāi)關(guān)按一定的矩陣排列，當(dāng)按鍵被按動(dòng)時(shí)，其接通的信號(hào)將輸送到單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)應(yīng)地調(diào)出內(nèi)部軟件進(jìn)行工作，使洗衣機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的洗滌程序。 顯示電路 顯示電路由發(fā)光二極管按一定的矩陣排列而成，它是程序控制系統(tǒng)向用戶直接觀察到洗衣機(jī)的工作狀態(tài)的窗口。預(yù)設(shè)工作程序時(shí)，可根據(jù)指示燈的閃亮來(lái)判斷洗衣機(jī)是否接受了指令；還可以通過(guò)批示燈的顯示來(lái)判斷洗衣機(jī)工作是否正常。 負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 該電路多由雙向可控硅及觸發(fā)電路組成。雙各可控硅作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)控制電機(jī)等負(fù)載的通斷及運(yùn)行。單片機(jī)根據(jù)按鍵輸入指令或接收到的檢測(cè)信號(hào)，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機(jī)等負(fù)載得電運(yùn)轉(zhuǎn)。 報(bào)警電路 此電路在洗衣機(jī)中起提示和

35、報(bào)警的作用。根據(jù)程序安排和軟件設(shè)置，當(dāng)洗衣完成后，洗衣機(jī)將發(fā)出音樂(lè)以提示用戶洗衣完成。 水位開(kāi)關(guān)和平安開(kāi)關(guān)電路 水位電路和平安開(kāi)關(guān)電路由傳感器監(jiān)測(cè)，其通斷狀態(tài)由電路輸送給單片機(jī)。由單片機(jī)進(jìn)行指令控制。單片機(jī)單片機(jī)的選型89C51單片機(jī)是低耗能/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，它采用了CMOS和ATMEL公司的高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容，是一種功能強(qiáng)、靈活性高而且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 。 51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不僅能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能

36、存放器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見(jiàn)。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址20H2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理作位處理時(shí)，合128個(gè)位，相應(yīng)位地址為00H7FH，使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理包括前面所有的位功能，只需用一條位操作

37、指令即可。51系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器A和存放器B中。積的低位字節(jié)在累加器A中，高位字節(jié)在存放器B中)。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。綜上所述，我們本次設(shè)計(jì)采用51系列，而51系列的典型產(chǎn)品是8051。8051是一種40引腳雙列直播式芯片。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

38、斷發(fā)源，指令與MCS-51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，該電路的組成相對(duì)簡(jiǎn)單，工作原理清晰，易于理解。89C51引腳圖如圖2-3所示。圖2-3 89C51引腳圖單片機(jī)的復(fù)位電路根據(jù)應(yīng)用的要求，用到單片機(jī)，為了可靠的復(fù)位要外加一個(gè)復(fù)位電路。復(fù)位操作通常有：上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。工作原理是通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作。上電復(fù)位的時(shí)間常數(shù)要在10ms以上，才能保證上電，一般可以

39、取電容的大小為10。圖2-4 89C51 的復(fù)位電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)該在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。而時(shí)序所研究的那么是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系。(1) MCS-51系列芯片的內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端引腳為XTAL2，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反響電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖2-5所示。電路中的電容C1和C2一般取30pF左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是12MHz，晶體的

40、振蕩頻率高，那么系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51在通常的情況下，使用振蕩頻率為6MHz的石英晶體，而12MHz主要是在高速串行通信的情況下才使用。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不是直接使用，而是經(jīng)分頻后在為系統(tǒng)所用。如圖2-5所示。振蕩脈沖經(jīng)二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，在二分頻根底上再三分頻產(chǎn)生ALE信號(hào)，這就是之前說(shuō)的ALE是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，在二分頻的根底上再六分頻得到機(jī)器周期信號(hào)。(2) 在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間的時(shí)鐘信號(hào)的同步，應(yīng)當(dāng)引入唯一的公用外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖，這時(shí)的外部脈沖信號(hào)是經(jīng)過(guò)XTAL1引腳注入，XTA

41、L2懸空。且外接脈沖信號(hào)應(yīng)當(dāng)是上下電平持續(xù)時(shí)間大于20ns的方波，脈沖頻率應(yīng)低于12MHz。其連接圖如圖2-6所示。圖2-5 單片機(jī)的晶振電路 圖2-6 89C51外部脈沖源接法最后選擇第一種提供時(shí)鐘脈沖的方式，選擇6MHz的晶振，經(jīng)過(guò)十二分頻后產(chǎn)生周期信號(hào),也就是時(shí)鐘脈沖的周期是2S。A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字計(jì)算機(jī)只能出來(lái)數(shù)字量，不能處理模擬量。在微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，常常需要對(duì)溫度、流量、壓力、溫度等連續(xù)變化的物理量模擬量進(jìn)行測(cè)量和控制。因此，在一般的控制過(guò)程中，要先通過(guò)傳感器將它們測(cè)量出來(lái)，以電信號(hào)的形式表示，然后再將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入到計(jì)算機(jī)中，完成模擬到數(shù)字這一轉(zhuǎn)換的過(guò)程叫模/數(shù)轉(zhuǎn)換A

42、/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的器件叫模/數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器。計(jì)算機(jī)在對(duì)數(shù)字量進(jìn)行必要的分析、運(yùn)算處理后，再去控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般地，還必須將數(shù)字量的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，這一過(guò)程叫做數(shù)/模準(zhǔn)換D/A轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的器件叫數(shù)/模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器種類很多，按接口方案來(lái)分，可分為并行接口和串行接口兩類。串行接口又分為三線式接口和兩線式接口兩種。由于89C51串行口有限，而本此設(shè)計(jì)也用到了很多串口，而且我們需要一個(gè)多通道的轉(zhuǎn)換器，而MAX192正是滿足這種要求，其轉(zhuǎn)換精度也高，所以本次設(shè)計(jì)我們采用MAX192。MAX192是一種低功耗、單電源、8通道、串行的10位A/D

43、轉(zhuǎn)換器。由于該芯片在片外已有采樣跟蹤保持電路，內(nèi)部時(shí)鐘電路和內(nèi)部參考電壓源，所以在應(yīng)用時(shí)，所需外圍原件極少，與單片機(jī)連接也只占用4-5條口線，因此，用MAX192構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和功耗低的優(yōu)點(diǎn)。MAX192是美國(guó)美信公司設(shè)計(jì)的一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，它的信號(hào)輸入有兩種方式：8通道單端輸入或4通道差分輸入，具有極高轉(zhuǎn)換速度。其4線串行接口與SPI、QSPI、Micro Wire等串行總線兼容，具有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，內(nèi)帶4.096V的基準(zhǔn)電壓，也可用外部基準(zhǔn)電壓。MAX192器件采用逐次逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)及輸入采樣/保持電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)字信號(hào)輸出，模擬信

44、號(hào)有單端輸入和差分輸入兩種輸入方式，輸入電壓范圍分單極性0-40.96V和雙極性-4.096/2-4.096/2V兩種，每做完一次A/D轉(zhuǎn)換，需從串行數(shù)據(jù)輸入端輸入以“1開(kāi)始的8位控制字對(duì)器件初始化，內(nèi)部控制邏輯控制A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)MAX192的CS端有效時(shí)，在時(shí)鐘SCLK的每一個(gè)上升沿把一個(gè)最高位為“1的控制字節(jié)的各位送入輸入移位存放器，控制器收到控制字節(jié)后，選擇控制字節(jié)中給定的模擬通道，并在SCLK的下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，MAX192可以使用外部串行時(shí)鐘或內(nèi)部時(shí)鐘來(lái)完成逐次逼近轉(zhuǎn)換。在兩種時(shí)鐘方式中，數(shù)據(jù)的移入/輸出都由外部時(shí)鐘來(lái)完成。轉(zhuǎn)換結(jié)束后的數(shù)據(jù)是由DOUT端讀出的。應(yīng)該注意，

45、數(shù)據(jù)的輸出是高位在先，低位在后，有效位為10位。在單極性輸入方式下，輸出的是標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制碼，對(duì)于差分方式下的雙極性輸入，其輸出是莫二補(bǔ)碼。需要注意的是，在單極性輸入方式下，轉(zhuǎn)換完成后的10位數(shù)據(jù)在移位存放器中存放時(shí)，在數(shù)據(jù)的首部添了一個(gè)“0，在尾部添加了5個(gè)“0，這樣，要得到最終的正確結(jié)果，需要把這16位數(shù)包括10位有效數(shù)據(jù)右移5位。在編寫采樣程序時(shí)，送完一字節(jié)控制字，何時(shí)讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 ，有兩種判斷方法：一是看SSTRB信號(hào)是否變高，二是延時(shí)多少us(最大位10us)。傳感器傳感器不僅充當(dāng)著計(jì)算機(jī)、機(jī)器人。自動(dòng)化設(shè)備的“感覺(jué)器官及機(jī)電結(jié)合的接口，而且已滲透到軍事和人類生命、生活、生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，從

46、太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們?nèi)粘Ｉ钜率匙⌒?，都已?jīng)離不開(kāi)各種各樣的傳感器。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及轉(zhuǎn)換電路組成。敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺?或響應(yīng))被測(cè)量的局部。在完成非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有手段直接轉(zhuǎn)換成電量，往往是先變換為另一種易于變成電量的非電量，然后再轉(zhuǎn)換成電量。如傳感器中各種類型的彈性元件，常被稱為彈性敏感元件。轉(zhuǎn)換電路是指能將感受到的 非電量直接轉(zhuǎn)換成電量的器件或元件。如光電池將光的變化量轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)，應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻量等。轉(zhuǎn)換電路是指將無(wú)源型傳感器傳感器的輸出的電參數(shù)量轉(zhuǎn)換成電量。常用的轉(zhuǎn)換電路有電橋電路、脈沖調(diào)寬電路、諧振

47、電路等，它們將電阻、電容、電感等電參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等電量。而實(shí)際上，有些傳感器的敏感元件可以直接把被測(cè)非電量直接轉(zhuǎn)換成電量輸出，如壓電晶體、光電池、熱電偶等。本次設(shè)計(jì)中用到4個(gè)傳感器，分別為：TS污濁度傳感器、溫度傳感器、負(fù)載傳感器和水位傳感器。其中污濁度、溫度和負(fù)載傳感器輸出的都是模擬信號(hào)，需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換才能作為單片機(jī)的控制信號(hào)，而水位傳感器本身輸出的就是數(shù)字信號(hào)，所以不需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，直接可用做單片機(jī)的控制信號(hào)。TS污濁度傳感器內(nèi)部原理圖如圖2-8所示。渾濁度檢測(cè)傳感器的主要原理是光電耦合器，而普通的光電耦合器不能有效的檢測(cè)洗衣機(jī)水的渾濁度。光電耦合器的光源必須是紅外光才

48、能準(zhǔn)確的檢測(cè)渾濁度。TS濁度傳感器是GE公司開(kāi)發(fā)的一種專門用于家電產(chǎn)品的低本錢傳感器，主要用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測(cè)量。圖2-8 濁度傳感器內(nèi)部原理圖溫度傳感器溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器下)。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。熱電偶應(yīng)用很廣泛，因?yàn)樗鼈兎浅ｌ柟潭也惶F。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從-200到2000。它們的特點(diǎn)是：低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。另外，熱電偶需要外部參考端。 我們常用溫度傳感器有DS18B20、AD590等，它們

49、都是集成溫度傳感器。DS18B20輸出是數(shù)字信號(hào)可以直接和單片機(jī)相連，而且硬件連接電路少，但需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的軟件編程。AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：流過(guò)器件的電流mA等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度開(kāi)爾文度數(shù)。AD590的測(cè)溫范圍為-55+150。AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。輸出電阻為710MW。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為。本設(shè)

50、計(jì)我們選用AD590作為溫度傳感器。AD590比DS18B20精度更高、線性度誤差小，且不需要溫度報(bào)警和復(fù)雜的程序編程，非常適合用于洗衣機(jī)的溫度檢測(cè)傳感器負(fù)載傳感器根據(jù)控制要求，負(fù)載檢測(cè)時(shí)通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)比單片機(jī)所用電壓大的多，不能直接采樣，必須經(jīng)過(guò)隔離。采用線性光電耦合器既能隔離高電壓和干擾，又能得到滿意的檢測(cè)信號(hào)。水位傳感器原理圖如圖2-9所示。諧振式水位傳感器,采用了新型的傳感原理 ,把水位的上下 ,通過(guò)水位傳感器直接變成水位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。衣物的洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)的檢測(cè) ,對(duì)模糊控制洗衣機(jī)在節(jié)水、節(jié)能、減少洗滌時(shí)間方面起決定性的作用。

51、圖2-9 水位傳感器原理圖全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)的特點(diǎn)及選擇全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)是家用全自動(dòng)洗衣機(jī)的A類關(guān)鍵配套件。由于洗滌和脫水的兼用、頻繁地滿負(fù)荷啟動(dòng)、正反向變換和短時(shí)高速脫水運(yùn)轉(zhuǎn)，要求電機(jī)具有大速比、高轉(zhuǎn)矩、低電流的啟動(dòng)性能。電機(jī)懸掛吊裝在洗衣機(jī)外桶下部，根據(jù)熱洗衣機(jī)程序，一般桶內(nèi)水溫60，特殊需求可達(dá)90，這時(shí)，電機(jī)周圍的溫度高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，因此，對(duì)電機(jī)絕緣等級(jí)、溫升限值、振動(dòng)和噪音有特殊的要求。根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)程序的規(guī)定，電機(jī)的運(yùn)行方式是一種特殊工作制，例如，洗滌時(shí)低速運(yùn)行，分別在2、4、15min的不同周期內(nèi)，以運(yùn)轉(zhuǎn)/停止分別為7.5s/7.5或4s/7.5s的節(jié)拍頻繁啟動(dòng)、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，是一

52、種非標(biāo)準(zhǔn)的斷續(xù)周期工作制；脫水時(shí)告訴運(yùn)行，是一種特殊的工作制。洗衣量和水量的變化時(shí)，容許電機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)增減，但不能對(duì)洗滌性能、洗凈度指標(biāo)有顯著影響，這就要求電機(jī)一方面有優(yōu)良的啟動(dòng)性能，一方面要有很好的適用的機(jī)械性能。根據(jù)上述特點(diǎn)，目前家用全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)主要有兩種類型。一種類型是單相異步電容電動(dòng)機(jī)，如YXG162/2/12,YXG162/2/16雙速電動(dòng)機(jī)和YXG162/2/4/24三速電動(dòng)機(jī)；一種類型是單相串勵(lì)無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，如HCD-55,HCD-63等。其中又分電子控制和非電子控制兩種。對(duì)于單相異步電容電動(dòng)機(jī)，在電子控制和非電子控制下，電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)、電氣性能、固有機(jī)械時(shí)行是不同

53、的。根據(jù)不同的地區(qū)、用戶和市場(chǎng)需求，目前世界上生產(chǎn)的家用全自動(dòng)洗衣機(jī)根據(jù)其脫水速度的不同可分為低速、中速、高速三種，與其對(duì)應(yīng)的配套電機(jī)的種類、選配關(guān)系如表2-1所示：表2-1 脫水速度與配套電機(jī)關(guān)系表脫水速度r/min低 速中 速高 速350500550600700850900100012001500單相異步電容電機(jī)2/122/162/12+電子 2/16+電子 2/4/24單相串勵(lì)調(diào)速電機(jī)50/55/63+電子一般來(lái)說(shuō)，目前我們的環(huán)境條件，生產(chǎn)制造技術(shù)，原材料質(zhì)量，電力供給等情況較興旺國(guó)家仍有一定的差距。因此，國(guó)產(chǎn)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)原那么較國(guó)外同類產(chǎn)品應(yīng)具有適當(dāng)?shù)墓β蕛?chǔ)藏，更大的過(guò)載能力，

54、較高的效率，更好的低壓?jiǎn)?dòng)特性和較硬的固有機(jī)械特性。在2/12極和2/16極雙速電機(jī)中，我們采用了在單相電機(jī)的定子槽中放置三相繞組，即主繞組、副繞組和公共繞組的設(shè)計(jì)方案。三套繞組軸線在空間互成120電角度。主繞組、副繞組選用相同的線規(guī)、相同的匝數(shù)即主副繞組匝比a=1，公共繞組與主繞組選用不同的線規(guī)，并使匝比a1，形成Y接不對(duì)稱三繞組。由于Y接三繞組在定子槽中空間相差120電角度，而空間三次諧波磁勢(shì)那么相差3120=360電角度，因此，三繞組的三次諧波磁勢(shì)空間位置正好重合在一起。三繞組中電流的時(shí)間相位角對(duì)基波和三次諧波都一樣，可以使其近似互查120電角度。根據(jù)向量相加的原理可以知道近似互查120

55、的三個(gè)向量相加，合成氣隙的3次及3倍次諧波磁勢(shì)將被大大削弱。這就是說(shuō)，不比象兩繞組那樣把各相導(dǎo)體分布相帶拉的很寬，以保持較高的饒阻系數(shù)，而是通過(guò)選擇合理的繞組形式即Y接法三繞組，靠相間迭加就可以有效地削弱單相電機(jī)中高次諧波的主要成份三次諧波磁勢(shì)的有害影響，改善電機(jī)的電氣性能。由于三繞組比兩繞組的相帶窄，因而基波繞組系數(shù)高。由于定子電阻近似于基波繞組系數(shù)的平方成反比，這樣通過(guò)定子電阻和有效匝數(shù)的減少及槽面積的充分利用，使電機(jī)的效率和運(yùn)行性能得到提高。對(duì)于需要頻繁正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的電機(jī)，正交兩繞組往往難以獲得理想的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而非正交兩繞組又會(huì)使電機(jī)槽面積得不到充分地利用，而上述三繞組那么有比擬靈活的調(diào)

56、整余地。只要把主、副繞組設(shè)計(jì)得與公共繞組對(duì)稱，調(diào)整公共繞組的參數(shù)，便可容易地調(diào)整電機(jī)的性能，滿足正、反向頻繁啟動(dòng)和運(yùn)行的需要。根據(jù)設(shè)計(jì)的需求選用單相異步雙速電容電機(jī)。顯示器顯示器有LED和LCD兩種。LCD(Liquid crystal Display)是液晶顯示器英文名稱的縮寫，液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線通過(guò)方向的特征，到達(dá)白底黑字或黑底白字顯示的目的。LEDLight Emitting Diode是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED。本次設(shè)計(jì)只是顯示時(shí)間，所以采用LED就可以到達(dá)

57、目的了。LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED常用的LED為8段或7段。每一個(gè)段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極2種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為L(zhǎng)ED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼或稱為字型碼。LED顯示器工作原理

58、LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示2種方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極共陽(yáng)極連接在一起并接地或+5V；每位的段碼線adp分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦鱾€(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)的段碼為止。正因?yàn)槿绱耍o態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實(shí)的缺點(diǎn)是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，那么需要加鎖存器，因此一般情況下采用動(dòng)態(tài)顯示。在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個(gè)8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陰極或共陽(yáng)極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各

59、位的分時(shí)選通。本次設(shè)計(jì)中我們采用的是3位共陰極數(shù)碼管，其中段碼線占用1個(gè)8位I/O口，而位選占用3位I/O口。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對(duì)各個(gè)顯示位來(lái)說(shuō)都是相同的。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話，3位LED將顯示相同的字符。假設(shè)要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示，即在某一時(shí)刻，只讓一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時(shí)刻，3位LED中只有選通的那位顯示字符，而其他2位那么是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)

60、，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，那么同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺(jué)暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，那么可以造成多位 同時(shí)亮的假象，到達(dá)同時(shí)顯示的效果。典型控制電路晶閘管驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)晶閘管驅(qū)動(dòng)控制電路如圖2-10所示，其作用是控制洗衣機(jī)的進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。完成洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)洗衣功能。單片機(jī)IO口直接與驅(qū)動(dòng)芯片uLN2803連接，將信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷。圖2-1