基于单片机的全自动洗衣机研究设计.docx

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基于单片机的全自动洗衣机研究设计

毕业设计（论文）

论文题目：

基于单片机的全自动洗衣机设计

教学点：

重庆科创职业学院

指导老师：

魏良庆职称：

讲师

学生姓名：

李涌学号:

10124414039

专业：

机电一体化

成都电子机械高等专科学校成教院制

2012年3月1日

成都电子机械高等专科学校成教院

毕业设计（论文）任务书

题目：

基于单片机的全自动洗衣机设计

任务与要求：

（1）培养机械设计的能力；

（2）扩展知识结构；（3）培养综合运用能力

（4）是课堂教学的有益补充。

通过本次论文，进一步加强自己对机械手和

PLC的认识，以及他们在生活中广泛应用。

时间：

2011年12月15日至2012年3月15日共12周

教学点：

重庆科创职业学院

学生姓名：

李涌学号：

10124414039

专业：

机电一体化技术

指导单位或教研室：

重庆科创职业学院

指导教师：

魏良庆职称：

讲师

成都电子机械高等专科学校成教院制

毕业设计（论文）进度计划表

日期

工作内容

执行情况

指导教师

签字

12月15日至

12月25日

选题

良好

12月26日至

1月2日

论文提纲写作

良好

1月3日

至

2月15日

初稿写作

良好

2月15日至

2月29日

二稿写作

良好

3月1日

至

3月10日

定稿并上交论文的电子文稿

良好

教师对进度计划实施情况总评

　　　　　　　　　　　　签名

　　　　　　　　　　　　　　　　　年月日

本表作评定学生平时成绩的依据之一。

摘要

洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器,发展非常快,而全自动式洗衣机因使用方便更加得到大家的青睐,全自动即进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列过程自动完成,控制器通常设有几种洗涤程序,对不同的衣物可选择不同的洗涤方式。

全自动洗衣机的发展首先表现在洗涤方式发生巨大变化。

电解水、臭氧、蒸汽的杀菌除味及消毒功能倍受青睐，引发了洗衣机消费健康潮。

另一变化就是高度自动化、智能化、人性化。

从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按钮一切搞定！

同时，用户可以按照自己的洗衣习惯，自主选择时间和方式，自编和记忆程序让用户真正做到随心所欲。

业内人士表示，尖端洗涤技术的革新，所表现出的洗衣方式更加注重健康和个性化，已在市场发展中倍受欢迎。

关键词：

高度自动化、消费健康、洗衣

Abstract

Thewashingmachineisindispensableinthefamilyhouseholdappliances,isdevelopingveryfast,fullyautomaticwashingmachine,automaticwater,washing,rinsing,drying,andaseriesofprocessauto-completeeasytouseandmoretogeteveryoneofallages,controllersusuallyhaveseveralwashingprocedures,differentclothestochooseadifferentmethodofwashing.

Thedevelopmentoftheautomaticwashingmachineisfirstexpressedadramaticchangeinthemethodofwashing.Electrolysisofwater,ozone,steamsterilization,inadditiontotasteanddisinfectionfunctionsacclaimed,causingthewashingmachineconsumerhealthtide.

Anotherchangeishighlyautomated,intelligent,user-friendly.Fromsemi-automatic,fullyautomatictothenowpopularartificialintelligence,fuzzycontrol,simplypressabuttonandyou'redone!

Atthesametime,userscanfollowtheirlaundryhabits,self-selectthetimeandmannerofselfandmemoryprocessesallowuserstotrulyarbitrary.

Insiderssaidthatthestate-of-the-artcleaningtechnologyinnovation,demonstratedlaundrywaymoreattentiontohealthandpersonality,hasbeenpopularinthemarketdevelopment.

Keywords:

highlyautomated,consumerhealth,laundry

第一章全自动洗衣机设计方案

本设计实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等阶段。

控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块构成。

电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源，数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、三位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现传感器检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀组成。

一、按键

洗衣机面板上有6个按钮K1、K2、K3、K4、K5和K6

K1为启动／暂停键：

按奇数次视为启动，偶数次视为暂停。

K2用于洗衣程序选择：

按一下选择洗涤，按两下选择漂洗，按三下选择脱水。

K3用于洗衣方式选择：

按一下选择标准洗方式，按两下选择快速洗方式，按三下选择轻柔洗方式。

K4用于水位选择：

按一下进水至低水位，按两下进水至中水位，按三下进水至高水位。

K5用于时间选择：

按一下洗衣时间短，按两下洗衣时间适中，按三下洗衣时间长。

二、洗衣机自检

洗衣机上电后，先进行自检，包括检查安全开关，排水阀状态，进水阀工作过程，电机的运转等，若发现异常现象则蜂鸣器响，报警灯亮。

三、显示

洗涤、漂洗及脱水时间都通过倒计时的方式显示在3个LED上，依次为分位，秒十位和秒个位，此外，还有发现异常现象时错误信息的显示

四、洗衣程序

（1）洗涤过程：

通电后，若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。

进入洗涤过程，首先进水阀接通，开始向洗衣机供水，当到达要求水位时，进水阀断电关闭，停止进水；电机M接通，带动波轮旋转，形成洗衣水流。

电机M是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。

（2）漂洗过程：

与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。

（3）脱水过程：

洗涤或漂洗过程结束后，电机M停止转动，排水阀M接通，开始排水。

排水阀动作的同时，电机M也接通，使电机可以带动内桶转动。

当水位低到一定值，再经过一段时间后，电机开始正转，甩干衣物。

第二章硬件电路介绍

第一节CPU选择

本次设计采用51系列，而51系列的典型产品是8051。

8051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，该电路的组成相对简单，工作原理清晰，易于理解。

图2-189C51引脚图

89C51引脚图如图2-1所示

第二节传感器

本次设计中用到4个传感器，分别为：

TS污浊度传感器、温度传感器、负载传感器和水位传感器。

其中污浊度、温度和负载传感器输出的都是模拟信号，需要通过A/D转换才能作为单片机的控制信号，而水位传感器本身输出的就是数字信号，所以不需要通过A/D转换，直接可用做单片机的控制信号。

一、TS污浊度传感器

浑浊度检测传感器（内部原理图如图2-2所示）的主要原理是光电耦合器，而普通的光电耦合器不能有效的检测洗衣机水的浑浊度。

光电耦合器的光源必须是红外光才能准确的检测浑浊度。

TS浊度传感器是GE公司开发的一种专门用于家电产品的低成本传感器，主要用于洗衣机、洗碗机等产品的水污浊程度的测量。

图2-2浊度传感器内部原理图

二、温度传感器

温度传感器有四种主要类型：

热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器下）。

IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

我们常用温度传感器有DS18B20、AD590等，它们都是集成温度传感器。

DS18B20输出是数字信号可以直接和单片机相连，而且硬件连接电路少，但需要对其进行复杂的软件编程。

本设计我们选用AD590作为温度传感器。

AD590比DS18B20精度更高、线性度误差小，且不需要温度报警和复杂的程序编程，非常适合用于洗衣机的温度检测传感器。

它的主要特性如下：

流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数。

AD590的测温范围为-55℃～+150℃。

AD590的电源电压范围为4V～30V。

电源电压可在4V~6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

输出电阻为710MW。

精度高。

AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。

三、负载传感器

根据模糊控制要求，负载检测时通过检测电动机的反电动势来实现的，而电动机的反电动势比单片机所用电压大的多，不能直接采样，必须经过隔离。

采用线性光电耦合器既能隔离高电压和干扰，又能得到满意的检测信号。

四、水位传感器

谐振式水位传感器（原理图如图2-3所示）,采用了新型的传感原理,把水位的高低,通过水位传感器直接变成水位与频率的对应关系。

衣物的洗净度、水流强度、洗涤时间等参数的检测,对模糊控制洗衣机在节水、节能、减少洗涤时间方面起决定性的作用。

图2-3水位传感器原理图

第三节显示器

显示器有LED和LCD两种。

LCD（LiquidcrystalDisplay）是液晶显示器英文名称的缩写，液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特征，达到白底黑字或黑底白字显示的目的。

LED（LightEmitingDiode）是发光二极管英文名称的缩写。

LED显示器是由发光二极管构成的，所以在显示器前面冠以“LED”。

本次设计只是显示时间，所以采用LED就可以达到目的了。

常用的LED为8段或7段。

每一个段对应一个发光二极管。

这种显示器有共阳极和共阴极2种。

LED显示器有静态显示和动态显示2种方式。

LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（共阳极）连接在一起并接地（或+5V）；每位的段码线（a-dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。

之所以称之为静态显示，是因为各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的