全自动洗衣机控制电路设计.docx

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全自动洗衣机控制电路设计

中文摘要、关键词…………………………………………………3

英文摘要、关键词…………………………………………………5

第一章引言………………………………………………………7

第二章………………………………………………………9

2.1.1．键盘区键要求………………………………………9

2.1.2显示区显示要求……………………………………10

2.2.1总体设计方案………………………………………10

2.2.2全自动洗衣机控制系统组成框图……………………11

第三章………………………………………………………13

3.174LS373…………………………………………………13

3.2AT80C51…………………………………………………14

3.3单片机电路……………………………………………17

第四章………………………………………………………19

4.1调速电机控制电路……………………………………19

4.2电子开关SW…………………………………………19

4.3电阻计算………………………………………………20

4.4反相器…………………………………………………21

4.5二进制译码器74LS138………………………………22

4.6速度控制码……………………………………………23

4.7调速电机控制电路和单片机接口电路………………23

第五章………………………………………………………25

5.1七段LED显示器……………………………………25

5.2显示驱动器…………………………………………25

5.3数字显示译码器……………………………………26

5.4十进制剑法计数器的设计…………………………28

5.5脱水速度、显示工作进程显示模块电路…………28

5.6显示模块和单片机接口电路设计…………………32

第六章………………………………………………………35

6.1水位传感器…………………………………………35

6.2水位检测电路…………………………………………37

第七章……………………………………………………39

单片机键盘输入电路………………………………………39

第八章……………………………………………………40

排水泵、喷淋泵、电源阀驱动电路

和单片机接口电路的设计…………………………………40

第九章……………………………………………………………42

稳压电压源电路……………………………………………42

结论……………………………………………………………43

致谢……………………………………………………………44

参考文献……………………………………………………………45

全自动洗衣机控制电路设计

专业：

应用电子技术/应用英语班级：

电英05学生姓名：

陶宇涵

指导教师：

吴晓渊职称：

副教授

摘要洗衣机是现代家庭不可缺少的家用电器。

随着智能化程度的提高，家用洗衣机的自动化程度在逐渐提高，性能也逐渐得到改善。

洗衣机是现代人们生活必不可少的家用电器，它为人们提供了很多便利，从功能上分，洗衣机有普通型、半自动型、全自动型及智能型等。

主要区别就在其自动化程度不同，而洗衣机的自动化就体现在它能否按人的要求实现自动控制。

人们往往把全自动洗衣机的自动化说成是实现了“程序控制”。

其实，它是按多个开关信号的逻辑关系一步一步执行的。

严格地说应该把它叫做“顺序控制”。

顺序控制和程序控制性质相似，都是完成这一步再进行下一步的控制形式。

但是顺序控制多半用在纯开关作用的情况下，程序控制则包含有连续调节作用。

例如电梯停稳后自动开门，这就是顺序控制；金属零件的热处理要求先以每分钟10度的速度升温到300度后保温半小时，再以每分钟不大于5度的速度冷却至室温，这就是程序控制了。

但是通常人们习惯于把它们都叫做程序控制，这也没有原则性错误。

全自动型将洗涤、漂净、脱水（甩干）三大步骤都在同一缸里实现，全都由控制系统自动进行，不用人管。

使用者只要设定各步的时间，把脏衣服放进去（洗衣粉备足，水管接好），等听见铃声响再去拿出已经甩干的衣服就完事了。

洗衣机里的某个程序在什么情况下开始执行，有两种决定办法。

一种是取决于时间；另一种是取决于条件。

比如洗10min之后开始漂，那就由定时器来控制洗和漂两阶段的转变，这就是“时间控制”。

但是进水程序之后才能开始洗涤程序，洗涤何时开始就得看进水何时终结，而进水的时间长短与需要的水位高低有关，也与当时自来水的压力有关，谁也说不准该用多长时间，这就要由水位开关决定，，因此称之为“条件控制”……全自动洗衣机里这两种控制都有，所以它既有定时器也有一些条件开关。

全自动洗衣机除了洗涤时的正反转和其间的停止片刻之外，还有进水、排水、漂净、脱水等一系列程序。

全自动洗衣机不仅自动化的程度高了，而且功能也有很大扩展。

如可以判断所装衣物的总重量，从而决定加水量和洗涤剂量等等，不一而足。

总之，洗衣机的发展不但使人越来越省力，而且还更省心了。

随着智能控制技术的发展和模糊控制，神经元网络等新型控制技术的引入，相信洗衣机也会有长足的进步。

在不久的将来洗衣机不仅可以洗衣，还会融合其他的电器功能，便利人们的生活！

就让我们感受新技术带给我们的方便吧。

关键词单片机显示模块键盘输入稳压电源

Entireautomaticwashercontrolprinciple

Abstract:

Thewasheristhemodernfamilyessentialdomesticelectricappliances.Alongwiththeintellectualizeddegreeenhancement,thehomeusewasherautomaticityisgraduallyenhancing,theperformancealsograduallyisimproved.Thewasheristhemodernpeoplelivestheessentialdomesticelectricappliances,ithasprovidedverymanyinconvenienceforthepeople,fromthefunctiontheminute,thewasherhasordinary,semiautomatic,entireisautomaticandtheintelligenceandsoon.Themaindifferenceonisdifferentinitsautomaticity,whetherbutdoesthewasherautomationmanifestinitpressesperson'srequestrealizationautomaticcontrol.Thepeopleoftentalkedintotheentireautomaticwasherautomationarehaverealized"theprocedurecontrol".Actually,itisgraduallycarriesoutaccordingtomanyswitchingsignallogicalrelations.Strictlysaidshouldbecalledit"thesequentialcontrol".Thesequentialcontrolandtheprocedurecontrolnatureissimilar,alliscompletesthisstepcarriesonthenextstepoftypesofcontrolagain.Butthesequentialcontrolmostlyusesinthepureswitchfunctionsituation,theprocedurecontrolcontainshasthecontinuouslycontrolaction.Afterforexampletheelevatorstopssteadilyautomaticallyopensthegate,thisisthesequentialcontrol;Themetalpartsheattreatmentrequestfirstelevatestemperaturebyeachminute10speedsafter300keepswarmforhalfhour,thenisnotbiggerthan5speedsbyeachminutetocooltotheroomtemperature,thiswastheprocedurecontrols.Buttheusualpeopleareaccustomedtoallarecalledthemtheprocedurecontrol,thisalsodoesnothavethesenseofprincipletobewrong.

Entirewillbeautomaticwashes,floatsonly,thedehydration（flingsdoes）threegreatstepsalltorealizeintheidenticalcylinder,allautomaticallywillcarryonbythecontrolsystem,willnotchooseapersonforajobmanages.Theusersolongasestablisheseachstepoftime,admitsthedirtyclothes（laundrypowdertopreparefoot,waterpipejointisgood）,andsoonheardthebellsoundtoputoutagainalreadyflingsthedryclothestofinishup.Inwashersomeprocedurestartsinanysituationtocarryout,sometwodecisionsmeans.Onekindisdecidedbythetime;Anotherkindisdecidedbythecondition.Afterforinstancewashes10minstartstofloat,thatcontrolsbythetimerwashesandfloatstwostagestransformations,thisis"thetimingcontrol".Butafterentersthewaterprocedurecanstarttowashtheprocedure,whenwashesstartstohavetolookwhenthewaterdoesend,butentersthewaterthetimelengthwiththewaterlevelheightwhichneedsrelated,alsowithatthattimerunningwaterpressurerelated,whoalsosaiddoesnotpermittobesupposedwiththelongtime,thismustdecidebythewaterlevelswitch,thereforecallsit"theconditioncontrol"......Intheentireautomaticwasherthesetwokindofcontrolsallhas,thereforeitalreadyhasthetimeralsotohavesomeconditionswitches.Theentireautomaticwasherbesideswashesthetimetoreverseandduringstopsthemoment,butalsohasthewater,drainingwater,floatsonly,thedehydrationandsoonaseriesofprocedures.Theentireautomaticwashernotonlytheautomateddegreehasbeenhigh,moreoverthefunctionalsohastheverybigexpansion.Ifmayjudgeinstallstheclothingthegrossweight,thusthedecisionaddsthewatervolumeandwashesdosageandsoon,numerous.

Inbrief,thewasherdevelopmentnotonlycausesthepersonmoreandmoretoreduceeffort,moreoveralsowasfreefromworry.Alongwiththeintelligentcontroltechnologydevelopmentandthefuzzycontrol,theneuronnetworkandsoonthenewcontroltechnologyintroduction,believedthewasheralsocanhavetheconsiderableprogress.Theinthenearfuturewashernotonlymaywashclothes,butalsocanfuseotherelectricappliancefunctions,convenientpeople'slife!

Letsusfeelthenewtechnologytotaketoourconvenience.

Keywords:

MonolithicintegratedcircuitDemonstratesthemoduleKeyboardentryVoltage-stabilizedsource

第一章

前言

目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。

这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。

目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。

预计2009年洗衣机生产量将达2000万台左右，增长率在9.0％－10.3％之间，国内销量为1800万台左右，增长率在5％－6％之间。

“更节水，更洗净”将成为今年中高档洗衣机最大的亮点和卖点。

随着更多国内外强势品牌加入研究新的技术，开发新的产品，洗衣机行业将爆发新一轮以“绿色环保”、“节水节能”为主题的大战。

而技术制高点则是未来的竞争焦点。

消费者选择自动选择进水量和洗衣程序，进一步实现省水、省电。

  在国内从洗衣机市场得到的商情显示，由于受水资源不断减少，自来水费有所提高等因素的影响，市场上那些用水量较大的洗衣机销售受阻，而具有节水功能的洗衣机销路不断看好。

针对市场需求的变化，一些生产厂家如小天鹅、小鸭、海尔等，先后向市场推出了一批节水型全自动洗衣机，受到消费者的青睐，成为洗衣机中的购买热点。

节水型全自动洗衣机的主要特点是可供用水水位在选择上有6种、8种、10种等多种。

有的节水型全自动洗衣机最低水位在12升至20升之间，用水量大大减少。

除此之外，由于传统双缸洗衣机用水量可以随意选择，因此又重新被消费者认可。

本设计采用物美价廉的ATMTEI单片机AT89C51为控制核心。

因本设计输入按键较少,所以采用直接输入方式,使电路简单化。

电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源。

功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制。

为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的电子元器件的基本功能。

本设计只设计了全自动洗衣机的基本功能,其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善。

编者

2009年4月

第二章

洗衣机时现代家庭不可缺少的家用电器。

随着智能化程度的提高，家用洗衣机的自动化程度在逐渐提高，性能也在逐渐得到改善。

一．本设计要求设计一个由单片机控制的全自动的家用洗衣机电路，该家用全自动洗衣机的控制面板要求如图一所示：

为（见图一）面板共分三个区域：

1电源开关按钮2键盘区3显示区

1键盘区的键要求：

键盘区共有四个键，用来设定工作模式，水位，脱水速度和启动洗衣机运行。

其中工作模式键用来接受工作模式选择的指令，每按一次该键，轮流切换一个工作模式;水位键用来设定水位的选择，按一次该键由高水位切换成低水位，再按一次，又由低水位切换成高水位，可重复进行;脱水速度键用来设定脱水速度选择，每按一次该键，脱水速度轮流切换一个速度;启动／暂停被用于发地动洗衣机运行指令和暂停指令。

当洗衣机处于待机状态，按此键，则立即启动洗衣机运行;当洗衣机处于洗涤工作状态时，按此键可暂停运行，再按此键又可以恢复运行。

2显示区显示要求：

该全自动洗衣机显示区需显示五个方面的信息：

当前工作模式显示;被选脱水速度显示;被选水位显示;工作进程显示;剩余时间显示。

①.工作模式显示用来指示当前洗衣机所处的工作模式。

共有四种工作模式：

标准洗模式，轻柔洗模式，变速洗模式，快速洗模式。

每种模式表示不同的洗涤程序，被选中的工作模式亮灯显示，其余不亮灯。

②被选脱洗速度时指洗衣机脱水时的旋转转速，有三种不同模式可选：

1100转／分，850转／分，400转／分，被选中的亮灯显示，其余的不亮灯。

③水位选择表示洗涤时的用水量大小，被选中的亮灯表示。

④工作过程显示表示洗涤过程当前到了程序的哪一步：

亮灯的表示当前的进程。

⑤剩余时间显示用于表示当前到本次洗衣结束还剩下的剩余时间，它实际上时按减法计数规律变化的。

每过一秒，显示减一秒，当全减为零时，表示本次洗衣过程结束。

二．总体设计分类和系统组成

1总体设计方案：

根据设计任务要求，采用受电压控制转速的调速电动机作用该洗衣机的动力设备;洗衣机所需的喷淋泵，排水泵，以及洗分水进水阀均用电磁阀驱动来通合主电路;控制远板上的剩余时间显示采用七段发光二极管显示，剩余指示灯用不同色彩的发光二极管显示。

2全自动洗衣机控制系统组成框图：

图2

①洗衣机主要技术参数（见小鸭说明书P2）

②洗衣机主要功能

Ⅰ.能自动完成预洗、洗涤、漂洗的洗衣全过程；

Ⅱ.能正确显示洗衣剩余时间；

Ⅲ.能通过键盘来设定脱水速度；

Ⅳ.能通过键盘来设定水位高度；

Ⅴ.能正确选择工作模式；

Ⅵ.具有喷淋功能；

Ⅶ.能正确显示当前工作模式、脱水速度、水位高度、当前工作进程。

③控制系统组成框图

全自动洗衣机控制系统由七部分组成：

单片机电路，电机控制电路，显示模块电路，水位检测电路，键盘输入电路，泵，电磁控制模块电路，稳压电源电路系统组成框图如图2所示。

其中单片机控制电路是核心电路，由单片机对系统进行控制。

单片机是通过运行正确的程序事实让洗衣机自动控制的。

控制程序已经因此在单片机芯片内部的只读存储器中。

第三章

单片机电路和记忆电路

1．74LS373

74LS373片内是8个输出带三态门的D锁存器，其结构示意图见图3所示。

当使能端G呈高点平时锁存器中的内容可更新，而在返回低电平瞬间实现锁存。

如此时芯片的输出控制端为低，也即输出三态门打开，锁存器中的地址信息便可经由三态门输出。

除74LS373外，84LS273、8282、8212等芯片也可用作地址锁存器，但使用时接法稍有不同，由于接线稍繁、多用硬件和价格稍贵，故不如74LS373用的普遍。

因此考虑到成本和电路的简单易行性，采用74LS373作为接口系统电路设计的主要芯片。

74LS373功能表如附表。

图13示出结构原理。

图1374LS373结构原理

附表74LS373功能表

　注:

L:

低电平 H:

高电平 X:

不管 Z:

高阻  在稳态输入前输出信号电平已经建立

2.AT89C51

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

管脚说明：

　　VCC：

供电电压。

　　GND：

接地。

　　P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1