全自动洗衣机设计论文Word文档格式.docx
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3.9电机调速部分 10
3.9.1可控硅过零调功原理 10
3.9.2硬件电路设计 11
3.9.3过零检测电路 11
3.9.4可控硅触发电路 12
3.10蜂鸣电路 13
3.11暂停和防振功能电路 13
3.12压力传感器 14
第4章 系统软件设计 15
结论 错误！
未定义书签。
参考文献 错误！
附录 错误！
附录A 程序清单 错误！
附录B 智能洗衣机原理图 32
致谢 33
第1章 引言
1.1基于单片机控制的智能洗衣机研究的意义
随着现代社会生活节奏的不断加快和人们生活水平的不断提高，人们对各种方便、快捷的家用电器需求量越来越大，洗衣机作为人们提高生活效率，追求生活质量的基本条件，也愈来愈成为不可或缺的生活用具。
在工业发达国家，洗衣机的普及率已达到相当高的程度，但由于现阶段国情，洗衣机在我国的普及程度还较低，农村更甚。
随着人民生活水平（特别是乡村生活水平）的不断提高，社会对洗衣机的需求量越来越大，而且随着生活质量的不断提高，人们对洗衣机的功能要求越来越高，使得洗衣机的更新较快，因此，洗衣机作为人们追求现代生活的一个基本要求在我国有着极大的市场。
智能洗衣机综合运用了大量力学，电学，光学等知识。
通过对于基于单片机控制的智能洗衣机的研究我们可以更清晰，更实际的掌握单片机的一些基本的控制和应用。
单片机在日常家电中的应用比较广泛，洗衣机智能控制系统就是一种以单片机为控制核心的系统，它把以往对洗衣机的繁琐的操作变得简单化，不但其机器性能显著提高，还增加了难以实现得功能，同时也提高了控制的精确度，硬件和软件相互配合实现洗衣机工作的智能化和自动化。
因此对于智能洗衣机的研究一方面可以让我们对于所学的单片机和电路有关知识有个更好的理解和巩固，一方面也锻炼了自身的动手能力，特别是能够实现软硬连调所具备的能力。
智能洗衣机的特点是：
通过程序控制器来实现洗涤过程，省时省力。
第2章 控制功能需求分析
2.1全自动洗衣机的控制功能要求
洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。
对于一台套桶式缸波轮全自动洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；
同时还要根据用户的不同设置几种不同的洗衣程序；
还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情况；
另外，还要对洗衣过程出现的故障进行诊断；
保证高速运转时脱水的安全性等。
所以，对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。
1）强、弱洗涤功能。
要求强洗时正、反转驱动时间各为4s，间歇时间为1s，弱洗时正、反转驱动时间各为3s，间歇时间为2s。
2）4种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序
标准程序是进水→洗涤→漂洗→排水→脱水，如此循环3次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2min，具体是：
第一循环为洗涤，时间为6min，第二，第三次循环为漂洗，时间分别为4min和2min。
排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2min。
经济程序与标准程序一样，只是洗涤次数为二次。
单独程序是进水→洗涤（6min）→结束（留水不排不脱）。
排水程序是排水→脱水→结束，时间确定与上述程序相应环节相同。
3）进、排水系统故障自动诊断功能
洗衣机在进水或者排水过程中，若在一定的时间范围内进水或排水未能达到预定的水位，就说明进、排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。
4）脱水期间安全保护和防振功能
洗衣机在脱水期间若打开机盖时，洗衣机就会自动停止脱水操作。
在脱水期间，如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，此时洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。
5）间歇驱动方式
脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。
本系统要求驱动5s，间歇2s，间歇期
间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。
6）暂停功能
不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机必须停止工作，等待驱动键按下以后洗衣机又能按照原来所选择的工作方式继续工作。
7）声光显示功能
洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声、光提示或显示。
2.2整机组成框图
针对上述，一方面，涉及到硬件电路，另一方面要配合相应的软件，才能完成上述功能。
下面为本设计的整机框图如图1。
如下图2-1中所示，通过压力传感器，将洗衣机桶内水位的压力值送到微处器内部，进行分析、处理，然后分别进行控制，如进水量、进水阀电路、出水阀电路。
通过二极管管显示相应状态，由简单按键控制，遇到险情由扬声器发声。
由软件和硬件对电机的转速进行控制。
压力传感器
电机控制电
单
电路
路
片
机
二级管显示
A
进水阀控制
T
8
按键控制及
9
排水阀控制
报警电路
C
5
1
图2-1整机电路组成框图
第3章 硬件电路设计
针对上文的功能，硬件电路应包括七个部分：
微处理器控制电路、显示电路、传感器电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路和按键报警电路。
通过这几个部分电路的协调工作，再由软件的配合工作洗衣机就可以模拟人脑进行操作，下面分别阐述各电路的组成原理。
基于AT89C51单片机控制的智能洗衣机原理：
原理图见附录C
控制板电路使用AT89C51芯片，时钟电路采用6MH晶振。
组成的输入信号有：
洗衣机的主程序选择，即洗衣机的控制功能，包括设置洗衣机的强洗弱洗设置,洗衣机的程序选择（标准程序、经济程序、单独程序、排水程序）。
输出控制信号包括：
发光二极管显示、蜂鸣器鸣叫、进水阀控制、排水阀控制、电机正反转的控制信号。
主电路是由交流220V电压经变压、整流、滤波后，其中一路接至低电压保护电路，另一路提供稳定的+5V电压供应给控制板各元件。
当低电压保护电路检测到低电压时，将向单片机的INT0引脚产生中断，单片机将响应该中断，关闭各输出端口，以保护执行部分如电机等设备不因欠压而损坏。
3.1微处理控制电路
微处理电路中我采用的是ATMEL公司的单片机，原因是考虑到其价格便易、功能齐全、可靠性高、使用普遍。
AT89C51单片机是ATMEL公司8位单片机系列产品之一，是一种40引脚双列直播式芯片。
它含有4KB可反复烧录及擦除内存和128字节的RAM，有32条可编程控制的I/O线，5个中断触发源，指令与MCS-51系列完全兼容。
选用它作为核心控制新片，可使电路极大地简化，而且程序的编写及固化也相当方便、灵活。
选用它设计制作全自动洗衣机控制电路，其电路的组成相对简单，工作原理清晰，易于理解。
由于洗衣机的基本功能是实现对衣物的洗涤，所以，关键在于进行洗衣程序的控制。
从这一角度出发，对洗衣机的功能进行分析，确定其最优化的功能。
这些功能主要有以下几种。
1）洗衣工作状态功能：
强、弱洗涤。
2）洗衣程序功能：
含4种独立程序，即标准洗衣程序、经济洗衣程序、单独洗衣程序、排水程序。
3）特殊功能：
故障诊断、安全保护、防振、暂停、间歇工作功能，声光显示功能。
89C51芯片具有40根引脚，其引脚图如下图3-1所示。
在一小块芯片上，集成了一个微型计算机的各个组成部分，即89C51单片机芯片内包括：
（1）一个8位的80C51微处理器（CPU）；
（2）片内256字节数据存储器RAM/SFR片内4KB程序存储器FlashROM；
（3）4个8位并行I/O端口P0～P3，每个端口既可以用作输入，也可以用作输出；
（4）2个16位的定时/计数器；
（5）具有5个中断源，2个中断优先级的中断控制系统；
（6）1个全双工的串行I/O口；
（7）片内振荡器和时钟产生电路（最高允许振荡频率为24MHz）；
（8）具有节电工作方式（即空闲方式及掉电方式）。
以上各个部分通过片内8位数据总线（DBUS）相连接。
图3-189C51芯片引脚结构
3.289C51单片机的引脚分类
1.电源线2根。
Vcc：
编程和正常操作时的电源电压，接+5V。
Vss：
地电平。
2.晶体振荡器2根。
XTAL1：
振荡器的反向放大器输入。
使用外部振荡器时必须接地。
XTAL2：
振荡器的反向放大器输出和内部时钟发生器的输入。
当使用外部振荡器时用于输入外部震荡信号。
3.I/O口共有P0、P1、P2、P3四个8位口，32根I/O线，其功能如下：
（1）P0.0—P0.7（AD0—AD7）是I/O端口0的引脚。
端口0是一个8位漏极开路的双向I/O端口。
在存取外部存储器时，该端口分时地用作低8位的地址线和8位双向的数据端口（在此时内部上拉电阻有效）。
（2）P1.0—P1.7是端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O通道，专供用户使用。
（3）P2.0—P2.7（A8—A15）是端口2的引脚。
端口2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址A8—A15。
（4）P3.0—P3.7是端口3的引脚。
端口3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，该口的每一位均可独立地定义第一I/O口功能或第二I/O口功能。
作为第一功能使用时，口的结构与P1操作与口完全相同，第二功能如下所示：
引脚 第二功能
P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断）P3.3INT1（外部中断）
P3.4T0（定时器0外部输入）
P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）
由上看出，89C51单片机不是将地址总线、数据总线和控制总线分开，而是地址线、数据线和部分控制均由I/O口完成。
3.3时钟电路
89C51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端，时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
内部方式时钟电路如主电路图中所示。
在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生
自激振荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶振可以在1.2MHz到12MHz之间选择，电容值在5-30
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