基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

PAGE..目錄摘要IAbstractII1機(jī)械結(jié)構(gòu)1-外箱體1-彈性支承結(jié)構(gòu)1-面框3-1.2洗滌脫水系統(tǒng)3-盛水桶3-洗滌脫水桶3-波輪4-1.3.傳動(dòng)系統(tǒng)4-電動(dòng)機(jī)4-離合器5-電容器7-電動(dòng)排水牽引器8-1．4進(jìn)水、排水系統(tǒng)9-進(jìn)水電磁閥9-水位開關(guān)10-排水電磁閥11-二、系統(tǒng)原理圖：132.1單片機(jī)的復(fù)位電路132.1單片機(jī)的復(fù)位電路132.2單片機(jī)的時(shí)鐘電路142.3蜂鳴器報(bào)警電路152.4電動(dòng)機(jī)的控制電路15繼電器的作用15電動(dòng)機(jī)控制電路的工作過程152.5進(jìn)水/排水電路16電動(dòng)式排水牽引器16排水電路工作原理16進(jìn)水電磁閥16進(jìn)水水電路工作原理172.6開關(guān)復(fù)位電路182.7設(shè)置/開始、暫停電路192.8狀態(tài)顯示電路202.9甩干時(shí)開蓋暫停電路202.10PCB板21三、洗衣機(jī)程序233.1主要內(nèi)容233.2主要功能233.3程序介紹23四．調(diào)試過程344.1硬件設(shè)置344.2程序調(diào)試35程序分塊調(diào)試35五.測(cè)水的清澈度以檢測(cè)洗衣干凈程度395.1方案一、用光電池395.2方案二、水質(zhì)渾濁度傳感器41渾濁度傳感器的選擇及簡(jiǎn)介41渾濁度傳感器的原理42渾濁度傳感器的器件選擇與電路組成435.3、冬天給水加溫,加熱器及測(cè)溫系統(tǒng)45加熱系統(tǒng)45測(cè)溫系統(tǒng)465.4電解水殺菌功能495.5擺脫按鍵的繁瑣,基于語(yǔ)音識(shí)別模塊49六小結(jié)536.1問題解析536.2設(shè)計(jì)心得55七．參考文獻(xiàn)57..1小天鵝洗衣機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與研究小天鵝微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)XQB47-2003G是指可以完成洗滌、漂洗及脫水過程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,通常采用套桶方式,即將離心桶〔內(nèi)桶和盛水桶〔外桶同軸地套在一起,故又稱為套桶式洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理：在程控器的控制下自動(dòng)完成洗衣的全過程。洗滌時(shí),程控器將進(jìn)水閥打開至水位達(dá)到設(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程；排水時(shí),程控器打開排水閥,將洗滌液或水排出；脫水時(shí),程控器仍將排水閥打開,并使離合器動(dòng)作,完成機(jī)械轉(zhuǎn)換,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心桶高速旋轉(zhuǎn),完成脫水過程全自動(dòng)套筒洗衣機(jī)的其機(jī)械結(jié)構(gòu)基本相同,如圖1.1所示。主要由機(jī)械支撐系統(tǒng)、洗滌脫水系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)水排水系統(tǒng)等組成。圖1.1洗衣機(jī)1.1機(jī)械支撐系統(tǒng)機(jī)械支撐系統(tǒng)包括外箱體、彈性支承結(jié)構(gòu)、面框等部分。外箱體外箱體是洗衣機(jī)的外殼,價(jià)格在100元到120元。主要是對(duì)箱體內(nèi)部零部件起保護(hù)及支撐、緊固的作用。箱體正前方右下角裝有調(diào)整腳,保證洗衣機(jī)安放平穩(wěn)。箱體內(nèi)壁上貼有泡沫塑料襯墊,用以保護(hù)箱體。箱體上部的四角處裝有吊板,用于安裝吊桿,電容器通過固定夾固定在箱體的后側(cè)內(nèi)壁上,電源線、排水口蓋、后蓋板等也固定在箱體上。彈性支承結(jié)構(gòu)全自動(dòng)洗衣機(jī)脫水時(shí),由于洗滌物的分布不均勻是不可避免的,高速離心脫水將使內(nèi)外桶產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)和晃動(dòng),為此,常采用將外桶吊掛在機(jī)箱殼上的一種彈性支承結(jié)構(gòu)來減震,即采用四根柔性吊桿將外桶吊掛在機(jī)箱的四個(gè)角上。全自動(dòng)洗衣機(jī)采用的一種彈性支承結(jié)構(gòu)外形如圖1.2所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.3所示,吊板固定在箱體上部四角處,外桶吊耳與盛水桶下部相連吊桿穿過吊板及外桶吊耳將兩者連在一起。吊桿為鋼絲,上部掛在吊桿掛頭上,吊桿掛頭可以轉(zhuǎn)動(dòng),吊桿下部套著阻尼筒,阻尼筒大約10元。阻尼筒內(nèi)裝有減震彈簧和阻尼膠碗,阻尼筒掛在外桶吊耳上,可見,四根吊桿通過阻尼筒承受桶體的全部重量,而桶體的重量則將阻尼筒內(nèi)的減震彈簧壓縮。工作時(shí),由于桶內(nèi)水的多少不同使減震彈簧的壓縮量也不同,桶體的高低位置也不同。當(dāng)洗滌、脫水發(fā)生振動(dòng)時(shí),阻尼筒一方面沿吊桿掛頭擺動(dòng),另一方面沿吊桿上下滑動(dòng),這樣可以吸收振動(dòng)能量,減少由于桶體的振動(dòng)而引起的洗衣機(jī)振動(dòng)保持整機(jī)的平穩(wěn)工作。圖1.2彈性支承結(jié)構(gòu)圖1.3彈性支承結(jié)構(gòu)原理面框面框位于洗衣機(jī)的上部,主要用于安裝和固定電氣部件和操作部件,面框內(nèi)一般安裝有控制器、進(jìn)水閥、水位開關(guān)、安全開關(guān)、電源開關(guān)、操作開關(guān)等部件。如圖1.4所示圖1.4控制面框1.2洗滌脫水系統(tǒng)洗滌脫水系統(tǒng)主要包括盛水桶、洗滌脫水桶、波輪等部件。盛水桶盛水桶是盛放洗滌液和清水的容器,價(jià)格150元,是用具有耐酸堿、抗沖擊、耐熱等性能的塑料注塑成型,并固定在鋼制底盤上。盛水桶底部正中開有圓孔,與離合器上的大水封配合,防止漏水。桶體底部有排水口,與排水閥相連接,由排水閥控制排放污水。盛水桶上部離桶口一定距離的桶壁上開有溢水口,用于排出溢水和漂洗時(shí)的肥皂泡。盛水桶下部側(cè)壁上有一空氣室,并開有導(dǎo)氣接嘴口,通過導(dǎo)氣軟管與水位開關(guān)相連接,控制盛水桶內(nèi)水位的高度。1.2.2洗滌脫水桶洗滌脫水桶也稱為離心桶或內(nèi)桶,價(jià)格280元,全自動(dòng)洗衣機(jī)洗滌與脫水是在同一桶內(nèi)進(jìn)行,所以該桶既要滿足洗滌要求,又要滿足脫水要求。其外形如圖1.5所示。圖1.5洗滌脫水桶內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.6所示圖1.6洗滌脫水桶結(jié)構(gòu)脫水桶內(nèi)壁上設(shè)有多條凸筋和凹槽,洗滌時(shí)起到搓衣板似的搓揉作用。凸筋的另一作用是增強(qiáng)洗滌液的渦漩。洗滌脫水桶的凹槽內(nèi)鉆有許多小孔,脫水時(shí),水從小孔中甩出,進(jìn)入盛水桶內(nèi)而排出。洗滌脫水桶的內(nèi)壁上還嵌有回水管,回水管的底部與波輪相配合,洗滌時(shí),隨著波輪的旋轉(zhuǎn),洗滌液被波輪泵出,沿著回水管上升,從回水管上部的出口處吐出,重新回到桶內(nèi),這樣周而復(fù)始地不斷循環(huán),洗滌液中的絨毛、線屑等被濾網(wǎng)袋收集。洗滌脫水桶的上口裝有平衡圈,其作用是減少脫水時(shí)由于不平衡而產(chǎn)生的振動(dòng)。波輪波輪價(jià)格16.5元。波輪安裝在洗滌脫水桶內(nèi),并固定在離合器的波輪軸上。波輪一般由塑料注塑成型,要求外表光滑、無毛刺、不變形。波輪是產(chǎn)生水流的主要部件,其形狀、高低、大小、安裝位置、轉(zhuǎn)速及運(yùn)轉(zhuǎn)方式等,對(duì)洗衣機(jī)的洗凈比和磨損率起著重要的作用。1.3.傳動(dòng)系統(tǒng)全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、離合器、三角皮帶和電容器組成。電動(dòng)機(jī)電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)價(jià)格不到100元。是洗衣機(jī)的重要部件之一。洗滌時(shí),電動(dòng)機(jī)在程序控制器的控制下,產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是短時(shí)的正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)。脫水時(shí),通過電動(dòng)機(jī)側(cè)的皮帶輪和離合器側(cè)的皮帶輪進(jìn)行減速,帶動(dòng)離合器中的脫水軸作單方向的高速旋轉(zhuǎn),外形如圖1.7所示圖1.7電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、定子繞組由主繞組〔工作繞組和副繞組〔起動(dòng)繞組組成。2、副繞組串接電容器3、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后副繞組繼續(xù)通電工作工作原理：是將電容器串接于啟動(dòng)繞組,再與工作繞組相并聯(lián)。兩相繞組在空間相位互差90℃。適當(dāng)選擇電容器C的容量,可使兩個(gè)繞組中的電流相位差為90°,這樣在空間上互成90°的兩相繞組通入互差90°的兩相交流電,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)就會(huì)沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)起來。如圖1.8所示圖1.8電動(dòng)機(jī)原理離合器全自動(dòng)洗衣機(jī)離合器全稱減速離合器,價(jià)格在90-180元,離合器是洗衣機(jī)的主要傳動(dòng)、減速部件。其主要作用是完成洗衣機(jī)的洗滌、甩干工作狀態(tài)切換,甩干過程中的緊急制動(dòng)等動(dòng)作。甩干狀態(tài)時(shí),剎車帶連桿在牽引器的拉動(dòng)下,帶動(dòng)剎車帶松開輪轂；同時(shí),剎車帶連桿帶動(dòng)棘爪與棘輪分離,離合套被離合簧鎖緊,內(nèi)軸與外軸形同整體并保持同步轉(zhuǎn)動(dòng),完成甩干狀態(tài)。洗滌狀態(tài)時(shí),牽引器松開剎車帶連桿,在剎車帶連桿扭簧的作用下,剎車帶連桿帶動(dòng)剎車帶鎖緊輪轂,聯(lián)動(dòng)棘爪撥動(dòng)棘倫并帶動(dòng)離合簧的一端旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,使離合套端的離合簧內(nèi)徑擴(kuò)大；而離合簧的另一端仍鎖緊在被單向軸承固定的外軸上,保持離合套離合簧的內(nèi)徑一直處于擴(kuò)大狀態(tài),使內(nèi)軸帶動(dòng)離合套可以在離合簧的腔體內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),完成洗滌狀態(tài)的切換態(tài)的切換。外部結(jié)構(gòu)如圖1.9所示,圖1.9離合器離合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.10所示圖1.10離合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)電容器小天鵝洗衣機(jī)采用的是單相異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī),電容器是其中一個(gè)重要組成部分。價(jià)格在10元左右。單相異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)使用的電容器通常為金屬化紙介質(zhì)或聚丙烯薄膜介質(zhì)電容器,容量為12～15μF,耐壓400V以上<交流>,外形有圓柱體形的,也有長(zhǎng)方體形的。如圖1.11所示圖1.11電容器電動(dòng)排水牽引器外形如圖1.12所示,圖1.12電動(dòng)排水牽引器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.13所示圖1.13內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理：牽引器通電后馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)馬達(dá)上的齒輪帶同其他齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而達(dá)到拉動(dòng)鋼索或齒條的作用,完成排水的作用。1．4進(jìn)水、排水系統(tǒng)全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水系統(tǒng)主要由進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥和水位開關(guān)等組成。進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥稱為進(jìn)水閥或注水閥,型號(hào)為ICDZ70B1088J,其作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)自動(dòng)注水和自動(dòng)停止注水。進(jìn)水閥由電磁線圈、可動(dòng)鐵心、橡皮膜、彈簧等組成,其外形如圖1.14所示。圖1.14進(jìn)水電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.15所示圖1.15內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.4.2水位開關(guān)水位開關(guān)型號(hào)為2000G。價(jià)格在10元左右。水位開關(guān)與進(jìn)水電磁閥配合,根據(jù)洗衣桶內(nèi)水位的高低,控制進(jìn)水電磁閥的關(guān)閉或開啟。水位開關(guān)與程控器配合,根據(jù)洗衣程序與洗衣桶內(nèi)水位的高低,控制洗滌電動(dòng)機(jī)的通斷。水位開關(guān)是實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、脫水以至排水的必經(jīng)之路。水位開關(guān)又叫水位壓力開關(guān),它是利用洗衣桶內(nèi)水位所產(chǎn)生的壓力來控制觸點(diǎn)開關(guān)的通斷,外形如圖1.16。圖1.16水位開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.17圖1.17內(nèi)部結(jié)構(gòu)排水電磁閥排水電磁閥由電磁鐵與排水閥組成,電磁鐵和排水閥是兩個(gè)獨(dú)立的部件,兩者之間以排水閥桿連接起來。排水程序開始時(shí),電磁鐵由于線圈通電而吸合銜鐵,銜鐵通過排水閥桿拉開排水閥中與橡皮密封膜連成一體的閥門,從洗滌桶中來的污水因閥門開放而排到機(jī)外。排水結(jié)束,電磁鐵因線圈斷電而將銜鐵釋放,閥中的壓縮彈簧推動(dòng)橡皮密封膜,使閥門與閥體端口平面貼緊,排水閥關(guān)閉。外形如圖1.18所示圖1.18排水電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.19所示圖1.19排水電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)..2小天鵝洗衣機(jī)控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)的復(fù)位電路圖2-1系統(tǒng)原理圖2.1單片機(jī)的復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是復(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。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種形式,RST端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)則稱為手動(dòng)復(fù)位。下圖為兼有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的電路。上電復(fù)位是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位,其工作原理是：上電瞬間RST端的電位與VCC相同,隨著電容C6充電電流的減小,+5V的電壓立即加到了RST端,該高電平使得單片機(jī)復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位是利用開關(guān)K來實(shí)現(xiàn)復(fù)位,此時(shí)電源Vcc經(jīng)兩電阻分壓,在RST端產(chǎn)生一個(gè)高電平,使得單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)RST由高變低后復(fù)位結(jié)束,CPU從初始狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的,在本次設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)復(fù)位,如圖2.1。圖2.1單片機(jī)的復(fù)位電路2.2單片機(jī)的時(shí)鐘電路時(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)。在AT89c51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器,其輸入端引腳為XTAL1,其輸出端為XTAL2。只要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容C1、C2,就可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。本設(shè)計(jì)采用下圖所示電路。電容C1和C2取30pf；采用的是頻率為11.0592MHz的晶振。圖2.3時(shí)鐘電路2.3蜂鳴器報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用無源蜂鳴器,單片機(jī)必須輸出固定頻率的方波信號(hào),其工作電壓范圍寬,4-12V,需要外圍元件少,電壓增益可調(diào)范圍為20-200。通過CPU的P1.5給一個(gè)脈沖信號(hào)來控制蜂鳴器報(bào)警。如下圖。當(dāng)按下控制面板的鍵時(shí)有聲音提醒,上蓋被打開有聲音提醒,當(dāng)洗衣整個(gè)過程結(jié)束時(shí)程序控制蜂鳴器報(bào)警提醒洗衣完成及時(shí)取出衣服。圖2.4蜂鳴報(bào)警電路2.4電動(dòng)機(jī)的控制電路繼電器的作用繼電器是在自動(dòng)控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件,它實(shí)際上是一種可以用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的自動(dòng)開關(guān)。電動(dòng)機(jī)控制電路的工作過程交流電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)線圈,當(dāng)一個(gè)線圈通電后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)另一個(gè)線圈通電后,電動(dòng)機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng),通過次功能實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的正反轉(zhuǎn)。下圖該部分為原理圖,當(dāng)給P1.0口一個(gè)低電平后,繼電器RL1通電開關(guān)閉合,即電動(dòng)機(jī)的一組線圈通電,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)給P1.0高電平,給P1.1低電平時(shí),繼電器RL1斷電斷開,繼電器RL2通電閉合,即電動(dòng)機(jī)的另一組線圈通電,電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2.5電動(dòng)機(jī)控制電路2.5進(jìn)水/排水電路2.5.1電動(dòng)式排水牽引器由電磁鐵與排水閥組成,如圖所示,電磁鐵和排水閥是兩個(gè)獨(dú)立的部件,兩者之間以排水閥桿連接起來。排水程序開始時(shí),電磁鐵由于線圈通電而吸合銜鐵,銜鐵通過排水閥桿拉開排水閥中與橡皮密封膜連成一體的門,從洗滌桶中來的污水因閥門開放而排到機(jī)外。排水結(jié)束,電磁鐵因線圈斷電而將銜鐵釋放,閥中的壓縮彈簧推動(dòng)橡皮密封膜,使閥門與閥體端口平面貼緊,排水閥關(guān)閉。2.5.2排水電路工作原理如圖2.3,當(dāng)給P1.2口一個(gè)低電平時(shí),繼電器RL3通電閉合,電動(dòng)式排水牽引器通電,排水閥桿拉動(dòng)排水閥排水。P1.2給高電平后排水閥關(guān)閉。2.5.3進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥稱為進(jìn)水閥或注水閥,其作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)自動(dòng)注水和自動(dòng)停止注水。進(jìn)水閥由電磁線圈、可動(dòng)鐵心、橡皮膜、彈簧等組成。進(jìn)水電磁閥的開關(guān)主要由閥內(nèi)的線圈控制動(dòng)鐵芯來完成。如果線圈不通電,這時(shí)打開自來水龍頭,水不會(huì)流入洗衣機(jī)；當(dāng)線圈通電后,閥被打開,自來水通暢地流入洗衣機(jī)。進(jìn)水電磁閥基本結(jié)構(gòu)主要由一個(gè)螺管電磁鐵和橡膠閥構(gòu)成。其工作原理是,電磁鐵線圈通電后,形成磁場(chǎng),吸引鐵質(zhì)閥芯上移,離開膜片,水流導(dǎo)通。電磁鐵線圈失電后,在復(fù)位彈簧及重力作用下,閥芯下沉壓緊膜片堵住水道,停止向洗衣機(jī)內(nèi)注水。進(jìn)水電磁閥的進(jìn)水口一般有一個(gè)過濾網(wǎng),以防污垢堵塞進(jìn)水電磁閥橡膠閥。2.5.4進(jìn)水水電路工作原理如圖2.3,當(dāng)給P1.3口一個(gè)低電平時(shí),繼電器RL4通電閉合,進(jìn)水電磁閥通電,閥被打開,暢地流入洗衣機(jī)完成進(jìn)水。P1.3給高電平后進(jìn)水閥關(guān)閉,進(jìn)水結(jié)束。圖2.6牽引器圖2.7進(jìn)水閥圖2.8進(jìn)水排水電路2.6開關(guān)復(fù)位電路圖2.9開關(guān)復(fù)位電路圖2.10復(fù)位開關(guān)按下后開關(guān)閉合電路通電,當(dāng)給復(fù)位開關(guān)一個(gè)復(fù)位電壓在電磁鐵作用下復(fù)位開關(guān)斷開電路斷電。開關(guān)復(fù)位電路工作原理,在復(fù)位開關(guān)按下后,當(dāng)給P1.4口一個(gè)低電平,繼電器RL5通電閉合,復(fù)位開關(guān)斷開,實(shí)現(xiàn)開關(guān)復(fù)位。2.7設(shè)置/開始、暫停電路圖2.11設(shè)置/開始暫停電路進(jìn)入設(shè)置程序按定時(shí)洗滌時(shí)間選擇按鍵,程序檢測(cè)到P2.0口變化,按鍵按一次定時(shí)2s,按二次定時(shí)4s,按三次定時(shí)6s；程序選擇按鍵在沒有按下時(shí)默認(rèn)變準(zhǔn)洗,按下后,檢測(cè)到P2.1口狀態(tài)變化,變?yōu)榭焖傧礌顟B(tài)；過程選擇按鍵,沒有按下時(shí)是洗滌加漂洗加甩干,通過檢測(cè)P2.2口狀態(tài)的變化切換過程,按一下進(jìn)入漂洗加甩干,按兩下是之甩干。按下開始暫停,通過檢測(cè)P2.4口的變化,洗衣機(jī)進(jìn)入暫停狀態(tài)和回到原來運(yùn)行位置的作用。2.8狀態(tài)顯示電路圖2.12狀態(tài)顯示電路通過設(shè)置過程中按鍵的操作來調(diào)整指示狀態(tài),2s定時(shí)時(shí)D6亮,4s定時(shí)時(shí)D5亮,6s定時(shí)時(shí)D6亮,定時(shí)時(shí)間到定時(shí)指示燈都滅；程序處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)D7亮,處于快速狀態(tài)時(shí)D8亮；處于過程洗滌加漂洗加甩干時(shí)D9、D10、D11全亮,處于漂洗加甩干時(shí)D10、D11亮,處于甩干狀態(tài)時(shí)只有D11亮,工作結(jié)束后全滅。2.9甩干時(shí)開蓋暫停電路當(dāng)處于甩干狀態(tài)時(shí)突然抬起洗衣機(jī)蓋,常閉開關(guān)SW1斷開,P2.3口變?yōu)楦唠娖?進(jìn)入子程序電機(jī)停轉(zhuǎn),當(dāng)洗衣機(jī)蓋合上后,子程序退出,繼續(xù)甩干。圖2.13開蓋暫停電路2.10PCB板圖2.14PCB板實(shí)際線路搭接,如圖2.15圖2.15實(shí)物連接圖3小天鵝洗衣機(jī)洗衣機(jī)控制程序3.1主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制器。以單片機(jī)為主的控制器,擴(kuò)展必要的外部電路,設(shè)計(jì)制作一個(gè)洗衣機(jī)控制器,如圖3.1所示。圖3.1控制流程圖3.2主要功能〔1標(biāo)準(zhǔn)洗滌：洗滌12分鐘；漂洗6分鐘,二次；脫水3分鐘。快速洗滌：洗滌7分鐘；漂洗3分鐘,二次；脫水2分鐘?！?可根據(jù)用戶需要設(shè)置定時(shí)時(shí)間、程序、洗滌過程,洗衣工作中不可以更改設(shè)置?！?有啟動(dòng)／暫停按鈕控制：第一次啟動(dòng),完成設(shè)置,開始工作；工作時(shí)按此按鈕暫停,再按則恢復(fù)工作。洗滌、漂洗4秒正轉(zhuǎn),停2秒,反轉(zhuǎn)4秒,停2秒?！?有脫水功能,并且在脫水時(shí),如果打開蓋板〔P2.3插線斷開表示,脫水暫停?！?洗滌完時(shí)洗滌指示燈滅；漂洗完漂洗指示燈滅；脫水完脫水指示燈滅；全部結(jié)束后電源開關(guān)復(fù)位。3.3程序介紹#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitzhengzh=P1^0; //電機(jī)正轉(zhuǎn)sbitfanzh=P1^1; //電機(jī)反轉(zhuǎn)sbitpaish=P1^2; //排水sbitjinsh=P1^3; //進(jìn)水sbitkaig=P1^4; //開關(guān)復(fù)位sbitfengm=P1^5; //蜂鳴器sbitdingsh=P2^0; //定時(shí)洗滌時(shí)間選擇按鍵sbitchengx=P2^1; //程序選擇按鍵sbitguoch=P2^2; //過程選擇按鍵sbitkaishz=P2^4; //開始暫停開關(guān)sbitanq=P2^3; //安全開關(guān)sbitled0=P0^0;sbitled1=P0^1;sbitled2=P0^2;sbitled3=P0^3;sbitled4=P0^4;sbitled5=P0^5;sbitled6=P0^6;sbitled7=P0^7;uchara=0,b=0,c=0;voiddelayms<uintz> //延時(shí)zms子程序{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++>;}voidfeng<> //蜂鳴器響子程序{uintx,y=10;for<x=0;x<1000;x++>{fengm=1; y=10;while<y-->;fengm=0;y=10;while<y-->;}}voiddelay<uintz> //洗滌和漂洗延時(shí)子程序{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++> {if<kaishz==0> //開始暫停是否按下 { delayms<5>;//消抖 if<kaishz==0> //開始暫停鍵按下〔暫停 { zhengzh=1; //停所有工作部分fanzh=1;paish=1;jinsh=1; feng<>; //蜂鳴器響 while<kaishz==0>; //等按鍵松開 delayms<5>; while<kaishz==1>; //等〔開始按鍵按下 delayms<5>; while<kaishz==0>; //等按鍵松開 feng<>; } } }}voiddelay1<uintz> //甩干延時(shí)子程序{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++> {if<kaishz==0> //是否按下開始暫停 { delayms<10>;//消抖 if<kaishz==0> //〔暫停按鍵按下 { zhengzh=1; //停電機(jī)和排水牽引器減速paish=1; feng<>; while<kaishz==0>;//等按鍵松開 delayms<10>;//消抖 while<kaishz==1>;//等〔開始按鍵按下 delayms<10>;//消抖 while<kaishz==0>;//等按鍵松開 delayms<10>;//消抖 paish=0; //排水開 feng<>; delayms<5000>;//等排水牽引器工作完成 } } }}voidjinshui<> //進(jìn)水閥進(jìn)水子程序{jinsh=0;delay<5000>;jinsh=1;} voidpaishui<>//排水閥排水子程序{ paish=0; delay<5000>; paish=1; delay<3000>;//必須要,可保證避開在排水牽引器工作}voidshezhi<> //程序設(shè)置子程序{while<kaishz==1>//檢測(cè)開始暫停是否按下{if<dingsh==0> //定時(shí)洗滌,可定時(shí)1,2,3分別為10S.20S.30S { delay<10>;//消抖 if<dingsh==0>//定時(shí)按鍵是否按下 { if<a<3> a++; else a=0; } feng<>; while<dingsh==0>;//等按鍵松開 } if<a==0> //定時(shí)燈不亮 {led0=1; led1=1; led2=1; } if<a==1> //10s定時(shí)燈亮 {led0=0; } if<a==2> //20s定時(shí)燈亮 {led0=1; led1=0; } if<a==3> //30s定時(shí)燈亮 {led0=1; led1=1; led2=0; } if<chengx==0> //程序選擇,0標(biāo)準(zhǔn)或1快速 { delay<10>;//消抖 if<chengx==0>//程序選擇按鍵按下 { if<b<1> b++; else b=0; } feng<>; while<chengx==0>;//等按鍵松開 } if<b==0> { led3=1; //標(biāo)準(zhǔn)燈亮 led4=0; } else { //快速燈亮 led3=0; led4=1; } if<guoch==0> //過程選擇,0<洗滌+漂洗+脫水0或 { //1〔漂洗+脫水或2〔脫水 delay<10>;//消抖 if<guoch==0>//過程按鍵按下 { if<c<2> c++; else c=0; } feng<>; while<guoch==0>;//等按鍵松開 } if<c==0>//洗滌加漂洗加甩干等亮 {led5=0; led6=0; led7=0; } if<c==1> //漂洗加甩干燈亮{led5=0; led6=0; led7=1; } if<c==2> //只甩干燈亮 {led5=0; led6=1; led7=1; }}feng<>;while<kaishz==0>; //等開始鍵松開}voiddingshi<> //定時(shí)子程序{switch<a>{case0: delay<0>;break; //不定時(shí) case1: delay<2000>;break;//定時(shí)2s case2: delay<4000>;break;//定時(shí)4s case3: delay<6000>;//定6s}led0=1; //定時(shí)指示熄滅led1=1;led2=1;}voidxidi<> //洗滌子程序{ucharb1,x1,x2,x3; //洗滌循環(huán)次數(shù)jinshui<>;if<b==0>b1=60; //標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)60,12minelseb1=30; //快速。循環(huán)35,7minfor<x1=0;x1<b1;x1++> //12s重復(fù)60或30次{ for<x2=0;x2<40;x2++>//正轉(zhuǎn)4s { zhengzh=0; delay<100>;//延時(shí)中可以檢測(cè)開始暫停鍵 } zhengzh=1;//停2s delay<2000>; for<x3=0;x3<40;x3++>//反轉(zhuǎn)4s { fanzh=0; delay<100>;//延時(shí)中可以檢測(cè)開始暫停鍵 } fanzh=1; delay<2000>;//停2s}paishui<>;led7=1; //關(guān)洗滌燈}voidpiaoxi<> //漂洗子程序{uintb2,z1,x2,x3,x4;if<b==0> //標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)30,6minb2=30;elseb2=15; //快速。循環(huán)15,3minfor<z1=0;z1<2;z1++> //漂洗2次{jinshui<>; for<x2=0;x2<b2;x2++> //12s重復(fù)30或15次{ for<x3=0;x3<40;x3++>//正轉(zhuǎn)4s { zhengzh=0; delay<100>;//延時(shí)中可以檢測(cè)開始暫停鍵 } zhengzh=1; delay<2000>;//停2s for<x4=0;x4<40;x4++>//反轉(zhuǎn)4s { fanzh=0; delay<100>;//延時(shí)中可以檢測(cè)開始暫停鍵 } fanzh=1; delay<2000>;}paishui<>;}led6=1; //關(guān)漂洗燈}voidshuaigan<> //甩干子程序{uintb3,x3;if<b==0> //標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)3,3*1min=0.1s*1800b3=1800;else //快速。循環(huán)2,2*1min=0.1s*1200b3=1200;paish=0;delayms<5000>;//等排水牽引器工作完for<x3=0;x3<b3;x3++>{ zhengzh=0; delay1<100>;//延時(shí)同時(shí)檢測(cè)開始暫停鍵,繼續(xù)工作時(shí)先讓牽引器工作 if<anq==1>//安全開關(guān)檢測(cè) { delay<10>; if<anq==1>//洗衣桶蓋打開 {//急停,報(bào)警 zhengzh=1; paish=1; feng<>; while<anq==1>;//洗衣機(jī)桶蓋關(guān)閉 paish=0;//先打開排水牽引器一段時(shí)間后電機(jī)轉(zhuǎn) delay<5000>; } }}zhengzh=1;//電機(jī)斷電,自然減速delay<10000>;//自然減速paish=1;//強(qiáng)制停止led5=1; //關(guān)甩干燈}voidmain<>//主程序{shezhi<>;dingshi<>;switch<c>//過程判斷{ case0://洗滌+漂洗+甩干 xidi<>; piaoxi<>; shuaigan<>; break; case1://漂洗+甩干 piaoxi<>; shuaigan<>; break； case2://甩干 shuaigan<>;}feng<>;//結(jié)束提示kaig=0；//電源開關(guān)復(fù)位}

4小天鵝洗衣機(jī)調(diào)試過程4.1硬件設(shè)置第一次硬件設(shè)計(jì)：將繼電器、NPN型三極管、LED、電阻焊接成外部模塊,與開發(fā)板及洗衣機(jī)連接。經(jīng)調(diào)試不能正常工作,測(cè)量分析發(fā)現(xiàn)直接用單片機(jī)引腳驅(qū)動(dòng)三極管,會(huì)造成各引腳電壓異常,從而不能正常工作；另外,采用I/O口直接驅(qū)動(dòng)NPN型三極管時(shí),I/O口為高電平時(shí)三極管導(dǎo)通電磁閥工作。但當(dāng)剛開機(jī)后程序執(zhí)行前的瞬間,單片機(jī)I/O口全為高電平,會(huì)出現(xiàn)開機(jī)后電磁閥工作的現(xiàn)象。第二次硬件設(shè)計(jì)：經(jīng)分析后采用TLP521-2型光電耦合器與三極管連接來驅(qū)動(dòng)電磁閥。將繼電器、TLP521-2型光電耦合器、NPN型三極管、LED、電阻焊接成外部模塊并與開發(fā)板及洗衣機(jī)連接。圖4.1硬件控制電路圖4.2控制電路與開發(fā)板連接圖4.3整體電路4.2程序調(diào)試4.2.1程序分塊調(diào)試將實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的程序下載到單片機(jī)中,按下開始按鈕,實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn),經(jīng)觀察電機(jī)正常工作；同理調(diào)試進(jìn)水、排水,經(jīng)觀察均能正常工作；4.2.2程序組合調(diào)試1、"洗"過程：將電機(jī)正反轉(zhuǎn)、進(jìn)水、排水程序組合后下載到單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試?，F(xiàn)象：進(jìn)水過程正常,電機(jī)不能正常工作。暫停后再次開始不能正常工作。原因：程序開始/暫停功能采用P3.2中斷方式實(shí)現(xiàn),因需求及限制原因,"開始"前P3.2作為普通I/O口使用,"開始"后設(shè)置為中斷方式工作。經(jīng)觀察,程序"開始"后進(jìn)入設(shè)置中斷程序時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤,分析后未找到原因。措施：取消中斷功能,改為查詢方式實(shí)現(xiàn)"開始/暫停"功能,調(diào)試后可以正常工作。原程序：voidmain<>{init0<>;shezhi<>;dingshi<>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。}修改后程序：voidmain<>{shezhi<>;dingshi<>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。}voiddelay<uintz> /*洗滌和漂洗延時(shí)*/{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++> {if<kaishz==0> //暫停是否按下 { delayms<5>; if<kaishz==0> { zhengzh=1; //停所有fanzh=1;paish=1;jinsh=1; feng<>; while<kaishz==0>; //等按鍵松開 delayms<5>; while<kaishz==1>; //等按鍵按下〔開始 delayms<5>; while<kaishz==0>; //等按鍵松開feng<>; } } }}2、"漂"過程：將電機(jī)正反轉(zhuǎn)、進(jìn)水、排水程序組合后下載到單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試。該過程與洗過程相似,經(jīng)第一步調(diào)試改正后該過程未出現(xiàn)錯(cuò)誤。3、"甩"過程：將電機(jī)正轉(zhuǎn)、排水程序組合后下載到單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試?，F(xiàn)象：開始工作后波輪盤先轉(zhuǎn)動(dòng),延時(shí)一段時(shí)間內(nèi)筒與波輪盤一起工作；甩干過程停止時(shí)出現(xiàn)"急剎"現(xiàn)象。原因：開始工作時(shí),牽引器完成工作前電機(jī)已開始工作；結(jié)束工作時(shí),電機(jī)未完全停止?fàn)恳饕淹瓿晒ぷ鳌４胧洪_始工作時(shí)先進(jìn)行排水工作并延時(shí)適當(dāng)時(shí)間；工作結(jié)束時(shí)先關(guān)閉電機(jī),排水延時(shí)適當(dāng)時(shí)間后在進(jìn)行關(guān)閉。修改前程序：voidshuaigan<> /*甩干程序*/{uintb3,x3;if<b==0> // /*標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)3,3*1min=0.1s*1800*/b3=600;else // /*快速。循環(huán)2,2*1min=0.1s*1200*/b3=400;paish=0;delay1<3000>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。zhengzh=1;delay<10000>;paish=1;led5=1; //關(guān)甩干燈}修改后程序：voidshuaigan<> /*甩干程序*/{uintb3,x3;if<b==0> // /*標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)3,3*1min=0.1s*1800*/b3=600;else // /*快速。循環(huán)2,2*1min=0.1s*1200*/b3=400;paish=0;delay1<5000>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。zhengzh=1;delay<10000>;paish=1;led5=1; //關(guān)甩干燈}4、"漂""甩"過程組合：將"漂""甩"過程程序進(jìn)行組合,下載到單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試。現(xiàn)象："漂""甩"過程過渡異常。原因："漂"過程結(jié)束后馬上開始"甩"過程,但洗衣機(jī)反應(yīng)遲緩。措施："漂"過程結(jié)束后增加適當(dāng)延時(shí)。5、"洗""漂""甩"過程組合：現(xiàn)象："洗""漂"過程過渡異常,進(jìn)水閥與排水閥在過渡時(shí)會(huì)同時(shí)打開。原因："洗"過程結(jié)束后馬上開始"漂"過程,但洗衣機(jī)反應(yīng)遲緩。措施："洗"過程結(jié)束后增加適當(dāng)延時(shí)。

5小天鵝洗衣機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)5.1水質(zhì)渾濁度檢測(cè)方案一、光電池光電池工作原理是基于光生伏特效應(yīng),是可直接將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件。有光線作用時(shí)就是電源,如光電池。另一類用于檢測(cè)和自動(dòng)控制等。結(jié)構(gòu)原理：光電池實(shí)質(zhì)是一個(gè)大面積PN結(jié),結(jié)構(gòu)如下圖5.1所示,上電極為柵狀受光電極,柵狀電極下涂有抗反射膜,用以增加透光,減小反射,下電極是一層襯底鋁。當(dāng)光照射PN結(jié)的一個(gè)面時(shí),電子空穴對(duì)迅速擴(kuò)散,在結(jié)電場(chǎng)作用下建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì),一般可產(chǎn)生0.2V～0.6V電壓,50mA電流。光照硅光電池的P區(qū)時(shí),在P區(qū)產(chǎn)生電子-空穴對(duì),硅光電池表面的光子多,電子-空穴對(duì)也越多。在內(nèi)電場(chǎng)的作用下,電子向內(nèi)擴(kuò)散,在復(fù)合前到達(dá)P-N結(jié)過渡區(qū),內(nèi)電場(chǎng)的作用將這些電子推向N區(qū)。于是光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)中的電子流向N區(qū)；空穴則留在P區(qū),導(dǎo)致P區(qū)帶正電,N區(qū)帶負(fù)電,形成電位差。圖5.1光電池結(jié)構(gòu)圖圖5.2光電池工作原理圖開路電壓與光照度關(guān)系是非線性關(guān)系,在照度位2000lx下趨于飽和。短路電流——短路電流ISC與照度EV之間關(guān)系稱短路電流曲線；短路電流是指,外接負(fù)載RL相對(duì)內(nèi)阻很小時(shí)的光電流,實(shí)驗(yàn)證明：負(fù)載電阻RL越小,曲線線性越好,線性范圍越寬；RL≈100Ω以下為好。短路電流曲線在很大范圍內(nèi)與光照度成線性關(guān)系,因此光電池作為測(cè)量元件使用時(shí),一般不作電壓源使用,而作為電流源的形式應(yīng)用。圖5.3光電池光照特性圖圖5.4光電池光照與負(fù)載的關(guān)系圖5.5硅、硒光電池的頻率特性頻率特性指光電池相對(duì)輸出電流與光的調(diào)制頻率之間關(guān)系。硅、硒光電池的頻率特性不同,硅光電池有較好的頻率響應(yīng),硒光電池較差。在一些測(cè)量系統(tǒng)中,光電池作為接受器件,測(cè)量調(diào)制光〔明暗變化的輸入信號(hào),所以高速計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換一般采用硅光電池作為傳感器元件。電路連接光電池作為控制元件時(shí)通常接非線性負(fù)載〔晶體管。鍺管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓降為0.2V～0.3V,硅光電池開路電壓可達(dá)0.5V,可直接將光電池接入基極,控制晶體管工作。光照度變化時(shí),引起基極電流IB變化,集電極電流〔IC=βIB發(fā)生β倍的變化。電流IC與光照近似線性關(guān)系。硅管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為0.6V～0.7V,這時(shí)光電池的0.5V電壓無法起到控制作用,可以將兩個(gè)光電池串聯(lián)后接入基極,或者用偏壓電阻和二極管產(chǎn)生附加電壓。光電池作為電源使用時(shí),根據(jù)使用要求進(jìn)行連接。需要高電壓時(shí)應(yīng)將光電池串聯(lián)使用；需要大電流時(shí)應(yīng)將光電池并聯(lián)使用。圖5.6光電池接收電路方案二、水質(zhì)渾濁度傳感器渾濁度傳感器的選擇及簡(jiǎn)介渾濁度傳感器主要用于檢測(cè)洗衣機(jī)桶內(nèi)水的渾濁程度,以判斷洗滌狀態(tài),它的測(cè)試特性直接影響洗凈度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。經(jīng)查證,相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中沒有渾濁度的一般定義,而是給出了自來水的具體標(biāo)準(zhǔn)〔GB8538-6-1987該標(biāo)準(zhǔn)指出:水的渾濁度是由泥土、沙質(zhì)、細(xì)微的有機(jī)物和無機(jī)物、可容的有色的有機(jī)化合物以及浮游生物和微生物等懸浮物質(zhì)所造成的,這是反映天然水及飲用水的物理狀態(tài)的一項(xiàng)指標(biāo)。這一定義說明渾濁度的含義是廣義的,完全適用于對(duì)洗衣機(jī)洗滌液的渾濁度定義?？梢砸罁?jù)這一標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)洗滌液的渾濁程度。按自來水及環(huán)保部門對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)辦法,以GB5750-85規(guī)定的甲醛聚合物〔福爾馬金標(biāo)準(zhǔn)液作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定常用范圍為0~400度〔這是衡量渾濁度的一個(gè)單位。而我們根據(jù)洗衣機(jī)桶內(nèi)洗滌液的渾濁度的實(shí)際情況,洗滌液的臟污程度比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍要高。實(shí)驗(yàn)分析,在采用上述標(biāo)準(zhǔn)的條件下,將渾濁度的覆蓋范圍從0~400度擴(kuò)大到0~800度。渾濁度傳感器的原理我們知道紅外線的穿透能力強(qiáng),且透射光的強(qiáng)度隨著傳播介質(zhì)的變化而變化。所以如圖5.7所示,把渾濁度傳感器的外殼固定在被測(cè)通道上,采用一定波長(zhǎng)的紅外發(fā)光二極管作為檢測(cè)光源,穿透被測(cè)溶液,檢測(cè)其透射光強(qiáng)來檢測(cè)溶液渾濁的程度。紅外發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光穿透被測(cè)溶液的介質(zhì),被接收端的光電三極管接收,產(chǎn)生光電流。由于溶液含有的雜質(zhì)、灰塵的顆粒大小、密度不同,光電三極管的光電流近似為線性的變化。經(jīng)濾波后輸出,即得到與渾濁度相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。圖5.7渾濁度傳感器結(jié)構(gòu)原理圖渾濁度傳感器的紅外發(fā)光二極管被施加定值激勵(lì)信號(hào),改變透光強(qiáng)度,通過光電三極管及信號(hào)處理電路得到輸出特性。實(shí)驗(yàn)得出,紅外發(fā)光二極管的波長(zhǎng)與洗衣機(jī)桶內(nèi)渾濁流體的渾濁懸浮顆粒徑向尺寸相適應(yīng),紅外發(fā)光二極管輸出特性曲線與光電三極管的輸出特性曲線如圖5.8、圖5.9所示。根據(jù)特性曲線確定正確的工作電流和理想的工作點(diǎn),以保證在測(cè)試范圍內(nèi)傳感器工作在線性工作區(qū)。圖5.8 紅外發(fā)光二極管輸出特性曲線圖5.9光電三極管輸出特性曲線渾濁度對(duì)應(yīng)關(guān)系的建立設(shè)傳感器的紅外發(fā)光二極管光強(qiáng)為E0,紅外光穿越被測(cè)溶液的直線距離為L(zhǎng),穿越后的光強(qiáng)為E1,根據(jù)郎伯-比爾定律,定義溶液的渾濁度為T,則T=-1/BL*ln<E1/E0>〔式5-1式中B為與溶液性質(zhì)有關(guān)的介質(zhì)散射系數(shù)；L為被測(cè)溶液的直線距離,mm；E0為發(fā)光二極管照度,lx；E1為穿越后的照度,lx。根據(jù)光電檢測(cè)原理及特性,在一定范圍內(nèi),發(fā)光二極管的輻射照度E0與驅(qū)動(dòng)電流I0成正比,光電三極管的短路輸出電流IL與入射照度E1成正比。在驅(qū)動(dòng)電流I0恒定的情況下,式〔5-1可改寫為T=-1/BL*ln<IL/C>〔式5-2式中C為一常數(shù)；IL為光電三極管的短路輸出電流,mA。通過式〔5-2可以看出：最終的檢測(cè)結(jié)果,反映在光電三極管的輸出電流和相應(yīng)的電壓上。渾濁度傳感器的器件選擇與電路組成傳感器外殼采用工程塑料ABS經(jīng)模具加工制成,各部分尺寸必須符合設(shè)計(jì)要求,保證能可靠安裝在洗衣機(jī)溶液測(cè)試位。光電三極管輸入波長(zhǎng)與紅外發(fā)光二極管光譜特性要匹配,保證其一致性。在渾濁度的電路圖中,我用了一個(gè)PWM〔脈寬調(diào)制,PWM是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù),廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式,其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置,來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變,這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定,是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。在PWM這里,因?yàn)锳T89C51單片機(jī)沒有PWM模塊,但是可以用軟件實(shí)現(xiàn),所以我用單片機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)PWM模塊的方波輸出。圖5.10WM信號(hào)產(chǎn)生電路圖圖5.10信號(hào)產(chǎn)生電路圖渾濁度傳感器的檢測(cè)電路如圖5.11所示。PWM輸出口可對(duì)渾濁度傳感器中紅外發(fā)光二極管L1施加脈沖寬度可調(diào)的方波。為減小電源電壓波動(dòng)對(duì)紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)功率的影響,采用恒流源供電。恒流源電路由上端電路TL431構(gòu)成,其參考端可提供精密的2.5V電壓,而且,其偏置電流很小。調(diào)整圖中的電阻Rp,使紅外發(fā)光二極管L1驅(qū)動(dòng)電流為20mA。渾濁度傳感器通過三極管VT3端接收到從紅外發(fā)光二極管發(fā)出的脈沖波,經(jīng)測(cè)試后,接到ADC0809端,輸出數(shù)字信號(hào)。測(cè)量等級(jí)分為八個(gè)等級(jí),分為0,100,200,300,400,500,600,700,800度。通過發(fā)光二極管閃爍的強(qiáng)弱程度的不同來判斷渾濁程度。圖5.11渾濁度傳感器電路..5.2冬天給水加溫,加熱器及測(cè)溫系統(tǒng)5.2.1加熱系統(tǒng)MOC3041芯片是一種集成的帶有光耦合的雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路.它內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零觸發(fā)電路等器件.它由輸入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個(gè)砷化鎵發(fā)光二極管,在5～15mA正向電流的作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光去觸發(fā)輸出部分；輸出部分包括一個(gè)硅光敏雙向可控硅和過零觸發(fā)器,在紅外線的作用下,雙向可控硅雙向?qū)?與過零觸發(fā)器一起輸出同步觸發(fā)脈沖,去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)——外部的雙向可控硅。用于邏輯控制電路系統(tǒng),如固態(tài)繼電器,工業(yè)控制,電機(jī),電磁鐵和消費(fèi)類電子產(chǎn)品等。下圖左為MOC3041實(shí)物圖,右下為管腳原理圖5.12。1陽(yáng)極2陰極3空4輸出１5空6輸出２圖5.12光電耦合器MOC3041管腳功能MOC3041與飲水機(jī)的加熱器相連,實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器的驅(qū)動(dòng)和控制。本系統(tǒng)用單片機(jī)的P3.1口與MOC3041連接,當(dāng)P3.1口輸出低電平時(shí),MOC3041輸入部分的發(fā)光二極管導(dǎo)通,發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光去觸發(fā)輸出部分,控制可控硅導(dǎo)通,從而打開加熱器；當(dāng)P3.1口輸出高電平時(shí),MOC3041輸入部分的發(fā)光二極管截止,可控硅斷開,關(guān)閉加熱器。圖5.13MOC3041和雙向可控硅構(gòu)成的輸出通道5.2.2測(cè)溫系統(tǒng)該水溫控制系統(tǒng)采用單片機(jī)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)采集與控制。溫度信號(hào)由"一線總線"數(shù)字化溫度傳感器DS18B20提供,DS18B20在-10～+85°C范圍內(nèi),固有測(cè)溫分辨率為0.5℃。水溫實(shí)時(shí)控制采用繼電器控制電熱絲和風(fēng)扇進(jìn)行升溫、降溫控制。系統(tǒng)具備較高的測(cè)量精度和控制精度,能完成升溫和降溫控制。采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20。DS18B20為數(shù)字式溫度傳感器,無需其他外加電路,直接輸出數(shù)字量?？芍苯优c單片機(jī)通信,讀取測(cè)溫?cái)?shù)據(jù),電路簡(jiǎn)單。如圖5.14所示。DS18B20與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比,他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線〔單線接口讀寫,因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單,可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面帶來了令人滿意的效果。圖5.14DS18B20測(cè)溫電路〔1DSI8B20的測(cè)溫功能的實(shí)現(xiàn)：其測(cè)溫電路的實(shí)現(xiàn)是依靠單片機(jī)軟件的編程上。當(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后,開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的0,1字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時(shí)低位在前,高位在后,數(shù)據(jù)格式以0．0625℃／LSB形式表示。溫度值格式如表所示,其中"S"為標(biāo)志位,對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí),直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí),先將補(bǔ)碼變換為原碼,再計(jì)算十進(jìn)制值。DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后,就把測(cè)得的溫度值與TH做比較,若T>TH或T<TL,則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位,并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。表5.1DS18B20溫度值格式表LSByteMSByteSSSSS〔2、DSl820工作過程中的協(xié)議初始化->RoM操作命令->存儲(chǔ)器操作命令->處理數(shù)據(jù)①初始化單總線上的所有處理均從初始化開始②ROM操作命令總線主機(jī)檢測(cè)到DSl820的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一這些命令如表所示表5.2ROM操作命令表指令代碼ReadROM<讀ROM>33HMatchROM<匹配ROM>55HSkipROM<跳過ROM]CCHSearchROM<搜索ROM>F0HAlarmsearch<告警搜索>ECH③存儲(chǔ)器操作命令如表示表5.3存儲(chǔ)器操作命令表指令代碼WriteScratchpad<寫暫存存儲(chǔ)器>4EHReadScratchpad<讀暫存存儲(chǔ)器>BEHCopyScratchpad<復(fù)制暫存存儲(chǔ)器>48HConvertTemperature<溫度變換>44HRecallEPROM<重新調(diào)出>B8HReadPowersupply<讀電源>B4H〔3溫度轉(zhuǎn)換算法及分析由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值,所以要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。溫度高字節(jié)〔MSByte高5位是用來保存溫度的正負(fù)〔標(biāo)志為S的bit11～bit15,高字節(jié)〔MSByte低3位和低字節(jié)來保存溫度值〔bit0~bit10。其中低字節(jié)〔LSByte的低4位來保存溫度的小數(shù)位〔bit0~bit3。由于本程序采用的是0.0625的精度,小數(shù)部分的值,可以用后四位代表的實(shí)際數(shù)值乘以0.0625,得到真正的數(shù)值,數(shù)值可能帶幾個(gè)小數(shù)位,所以采取小數(shù)舍入,保留一位小數(shù)即可。也就說,本系統(tǒng)的溫度精確到了0.1度。算法核心：首先程序判斷溫度是否是零下,如果是,則DS18B20保存的是溫度的補(bǔ)碼值,需要對(duì)其低8位〔LSByte取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度Copy到單片機(jī)的RAM中,里面已經(jīng)是溫度值的Hex碼了,然后轉(zhuǎn)換Hex碼到BCD碼,分別把小數(shù)位,個(gè)位,十位的BCD碼存入RAM中。圖5.15DS18B20測(cè)溫電路圖5.3電解水殺菌功能洗衣機(jī)內(nèi)安裝電解水裝置,自來水通過水管輸進(jìn)洗衣機(jī)后,由點(diǎn)解裝置將水電解為弱堿性和弱酸性電解水,弱堿性水用于洗滌程序,弱酸性用于漂洗殺菌消毒。據(jù)檢測(cè),殺菌率達(dá)到90%以上,更重要的是,由于弱堿性可起到清潔作用,故可不用洗衣粉就可達(dá)到健康洗滌功效,輕松實(shí)現(xiàn)衣物潔凈,具有普通洗衣機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的健康效果。5.4擺脫按鍵的繁瑣,基于語(yǔ)音識(shí)別模塊新型單片語(yǔ)音識(shí)別電路HL7003-02,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外圍元器件少,設(shè)計(jì)、制作、調(diào)式及操作十分容易,適合愛好者制作各種由語(yǔ)控制的游藝機(jī)、家電控制、智能玩具、語(yǔ)音門鎖、門鐘等等方面。它是根據(jù)用戶自己的聲音輸入而識(shí)別的音晶片識(shí)音辯識(shí)的單片IC,它能識(shí)別12個(gè)不同的字句,可控制不同的輸出開關(guān),完成指定的功能。1、特點(diǎn)：內(nèi)置麥克風(fēng)放大器、內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器、12個(gè)1.5秒長(zhǎng)的字句識(shí)別、多功能I/O口、2個(gè)普通輸入腳,4個(gè)觸發(fā)輸入腳、2個(gè)輸出端口,包含一個(gè)4輸出口及一個(gè)輸出口、2個(gè)LED輸出驅(qū)動(dòng)動(dòng)、不同的編碼方式,可做成專用的線路、2.4V~3.3V工作電壓、低功耗,自動(dòng)斷電功能。2、功能說明操作分為兩大部分,首先必須將字句錄入,第二步操作才是識(shí)別模式,此外,操作中AP7003-01能夠判斷是否有信號(hào)輸入,這一切均按內(nèi)部程序或是特定編碼選擇所決定。

在你需做識(shí)別操作時(shí),目標(biāo)的字句必須已存入內(nèi)部存12個(gè)存貯區(qū),存貯12個(gè)不同字句的特征。每個(gè)存貯區(qū)可以存放長(zhǎng)達(dá)1.5秒的字句。你可以用鍵盤來選擇存貯區(qū)或用適當(dāng)?shù)拿羁刂?將字句錄入?？捎猛獠康柠溈孙L(fēng)或其它媒體輸入語(yǔ)音或字句內(nèi)容,經(jīng)過內(nèi)部麥克風(fēng)放大器準(zhǔn)確放大之后,語(yǔ)音信號(hào)被內(nèi)容的A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化。內(nèi)部聲效處理器將處理數(shù)字化后的語(yǔ)音及將字句里的特征進(jìn)行抽樣。當(dāng)被識(shí)別的目標(biāo)字句,錄入之后,你現(xiàn)在可以開識(shí)別操作,進(jìn)入內(nèi)部字句識(shí)別操作模式,輸入的語(yǔ)音被聲音處理器特征抽樣,同存貯在內(nèi)部的目標(biāo)字句的抽樣特征進(jìn)行比較,必須是剛好同所選擇的識(shí)別的目標(biāo)字匹配。結(jié)果才輸入信號(hào)至PA口或其它輸出端。在一定時(shí)間內(nèi),無操作時(shí),會(huì)將電源關(guān)閉以節(jié)省損耗,后可用按鍵喚醒。5.16單片語(yǔ)音識(shí)別電路HL7003-02操作方法：1、通電后,先按①鍵,LED1和POA1<LED3>同時(shí)亮,此時(shí)立刻對(duì)著話筒發(fā)話<語(yǔ)音長(zhǎng)度不超過1.5秒>,POA1滅,LED1亮,再對(duì)著話筒進(jìn)行"學(xué)習(xí)",LED2、POA1同時(shí)亮,表示"學(xué)習(xí)"成功。接著再按②鍵,LED1、POA2同時(shí)亮,。依此類推,直至1~12鍵全部學(xué)習(xí)完畢。也可以對(duì)某一鍵或某幾個(gè)鍵進(jìn)行無序輸入和