畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機的全自動洗衣機的控制

1、河河 南南 工工 業(yè)業(yè) 職職 業(yè)業(yè) 技技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院 henan polytechnic institute 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 題題 目目基于單片機的全自動洗衣機的控制基于單片機的全自動洗衣機的控制 班班 級級 姓姓 名名 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 摘摘 要要 基于單片機的全自動洗衣機自動控制系統(tǒng), 所有的電路都是在單片機的控 制下工作的，目前通常采用的是 motorola 公司的 mc6805 系列的單片機，而本 設(shè)計中采用了 intel 公司的 89c51 作為控制核心，以單片機 89c51 為核心結(jié)合 接口芯片及外圍電路以實現(xiàn)洗衣機的智能控制。設(shè)計采用傳感器檢測洗衣過程 必需的

2、物理量，實現(xiàn)對洗衣機自動識別衣質(zhì)、衣量，自動識別骯臟程度，自動 決定水量，自動投入恰當(dāng)?shù)南礈靹┑裙δ艿目刂?。本設(shè)計在洗滌過程中采用了 實時模糊控制，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) 的重要組成部分,在整個控制過程中，硬件控制起了決定性的作用。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 單片機，全自動洗衣機，傳感器 目目 錄錄 第一章第一章 概述概述.1 1.1 洗衣機的發(fā)展史.1 1.2 全自動洗衣機的簡介.2 1.3 洗衣機的工作原理.2 1.4 洗衣機的類型.3 1.4.1 按自動化程度分類.3 1.4.2 按結(jié)構(gòu)原理分類.3 1.5 洗衣機設(shè)計的主要性能指標(biāo).4 1.5.1 主要技術(shù)性能指

3、標(biāo).4 1.5.2 主要安全性能指標(biāo).5 1.6 全自動洗衣機的設(shè)計理念.6 1.7 全自動洗衣機的設(shè)計目的.7 1.8 全自動洗衣機的設(shè)計方案.7 第二章第二章 硬件電路硬件電路.8 2.1 洗衣機控制器控制面板的設(shè)計.8 2.2 硬件設(shè)計框圖.9 2.3 單片機.11 2.3.1 單片機的選型.11 2.3.2 單片機的復(fù)位電路.12 2.3.3 單片機的時鐘電路與時序.12 2.4 a/d 轉(zhuǎn)換器.14 2.5 傳感器.15 2.6 全自動洗衣機電機的特點及選擇.17 2.7 顯示器.19 2.8 典型控制電路.20 2.8.1 晶閘管驅(qū)動控制電路設(shè)計.20 2.8.2 水位檢測電路.2

4、0 2.8.3 開關(guān)電源電路.21 2.8.4 鍵盤輸入及顯示電路.22 第三章第三章 軟件設(shè)計軟件設(shè)計.23 3.1 主程序流程圖.23 3.2 各子程序流程圖.24 第四章第四章 調(diào)試調(diào)試.28 4.1 硬件調(diào)試.28 4.2 軟件調(diào)試.29 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).30 致謝致謝.31 附錄附錄.32 第一章第一章 概述概述 1.1 洗衣機的發(fā)展史洗衣機的發(fā)展史 從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機出現(xiàn)以前，對于 許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打 這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1858 年，一個叫漢密爾頓史密

5、斯的美國人在匹茨堡制成了世界上第一臺洗衣 機。該洗衣機的主件是一只圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有槳狀葉子的直軸。軸是通過搖 動和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動的。同年史密斯取得了這臺洗衣機的專利權(quán)。但這臺洗衣機 使用費力，且損傷衣服，因而沒被廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機器洗衣的開端。次 年在德國出現(xiàn)了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機，當(dāng)搗衣杵上下運動時，裝有彈 簧的木釘便連續(xù)作用于衣服。19 世紀(jì)末期的洗衣機已發(fā)展到一只用手柄轉(zhuǎn)動的八角 形洗衣缸，洗衣時缸內(nèi)放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干。 1880 年，美國又出現(xiàn)了蒸氣洗衣機，蒸氣動力開始取代人力。經(jīng)歷了上百年的 發(fā)展改進(jìn)，現(xiàn)代蒸汽洗衣機較早期有了無與

6、倫與的提高，但原理是相同的?，F(xiàn)代蒸 汽洗衣機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對衣物進(jìn)行雙重噴淋，貫穿全部洗滌過程，實現(xiàn)了全球獨創(chuàng)性 的“蒸汽洗”全新洗滌方式。與普通滾筒洗衣機在洗滌時需要加熱整個滾筒的水 不同，蒸汽洗滌是以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 可節(jié)約時間。對于放在衣柜很長時間產(chǎn)生褶皺、異味的冬季衣物，能讓其自然舒展， 撫平褶皺?！罢羝娓伞钡墓ぷ髟韯t是把恒定的蒸汽噴灑在衣物上，將衣物舒展 開之后，再進(jìn)行恒溫冷凝式烘干。通過這種方式，厚

7、重衣物不僅干得更快，并且具 有舒展和熨燙的效果。 1922 年，美國瑪塔依格公司改造了洗衣機的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動式改為攪拌式， 使洗衣機的結(jié)構(gòu)固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。這種洗衣機是在 筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機帶動立軸，進(jìn)行周期性的正 反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機結(jié)構(gòu)科 學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。 1932 年，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機， 洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺 階，朝自動化又前進(jìn)了一大步！ 第一臺自動洗衣機于 1937 年問世。這

8、是一種前置式自動洗衣機。靠一根水平 的軸帶動的缸可容納 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)代的上置式自動洗衣機。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并 推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側(cè)的運轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強烈渦流，使衣物和 洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。 80 年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序 更隨人意，外觀造型更為時尚。誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅(qū)動技 術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機 構(gòu)，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方

9、式的巨大革命。 之后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，滾筒 90 年代，由于電機調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，洗衣機 已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，相信新型更適合人們使 用的洗衣機會給我們的生活帶來新的方式。 1.2 全自動洗衣機的簡介全自動洗衣機的簡介 洗衣機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、省水、省洗滌劑等優(yōu)點。 全自動波輪洗衣機可以完成洗滌、漂洗及脫水過程的自動轉(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。 全自動洗衣機在程控器的控制下自動完成洗衣的全過程。洗滌時

10、，遠(yuǎn)程器將注 水閥打開至水位達(dá)到的設(shè)定值，電動機帶動波輪旋轉(zhuǎn)，使水及衣物完成洗滌或漂洗 過程；排水時，程控器打開排水閥，將水或洗滌液排出；脫水時，程控器將排水閥 打開，并使離合器動作，完成機械轉(zhuǎn)換，電動機帶動離心桶高速轉(zhuǎn)動，完成脫水過 程。 1.3 洗衣機的工作原理洗衣機的工作原理 洗衣機洗凈衣物的過程實質(zhì)上是在化學(xué)力和機械力的共同作用下，將衣物上的 污垢從衣物表面及纖維孔隙中拉擠出來的過程。在這一過程中，通過水、洗滌劑和 機械力三者的作用，降低、削弱和破壞了污垢與織物間所形成的表面附著、機械附 著、分子間引力結(jié)合和化學(xué)結(jié)合，使污垢脫離衣物，達(dá)到洗凈的目的。因此，通常 把水、洗滌劑和機械力成為

11、洗滌過程中的三要素。 一是洗滌劑活化作用。即利用洗滌劑中含有的表面活性物質(zhì)，能大大降低水溶 液的表面張力，從而產(chǎn)生濕潤、乳化、分散、泡沫及增溶的作用，這些特殊作用成 為表面活性。洗滌劑的去污作用就是這些濕潤、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)驗證證明，洗滌液溫度對洗滌過程 有一定的影響，當(dāng)其他條件完全一樣時，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洗衣機中，預(yù)洗階段水溫一般都控制在 40以下，而在主 洗階段則水溫由逐漸增高，一般最高可達(dá) 90。 三是機械力作用揉搓作用。機械力對洗滌起著重要作用，在全自動洗衣機 上測定，洗凈中機

12、械力作用所占的比例約 50%。洗衣機的機械力是一個復(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、沖擊力等幾種機械力復(fù)合而 成。 1.4 洗衣機的類型洗衣機的類型 家用洗衣機一般按自動化程度和結(jié)構(gòu)原理兩種方法進(jìn)行分類。 1.4.1 按自動化程度分類按自動化程度分類 （1）普通洗衣機 洗滌、漂洗、脫水各功能的操作均需用手動轉(zhuǎn)換。它裝有定時器，可根據(jù)衣物 的臟污程度和織物種類選定操作時間。 （2）半自動洗衣機 洗滌、漂洗、脫水各功能中任意兩個功能的轉(zhuǎn)換不用手動操作而能自動進(jìn)行。 它一般由洗衣和脫水兩部分組成。在洗衣桶中可以定時完成洗滌和漂洗程序，但不 能自動脫水，需要人工把衣物從洗滌

13、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）全自動洗衣機 洗滌、漂洗和脫水各功能的轉(zhuǎn)換不用手動操作而能自動進(jìn)行。衣物放入后能自 動進(jìn)行洗滌、漂洗、脫水，全部程序自動完成。當(dāng)衣物甩干后，蜂鳴器發(fā)出聲響。 有的還具有烘干功能。 1.4.2 按結(jié)構(gòu)原理分類按結(jié)構(gòu)原理分類 （1）波輪式洗衣機。 被洗滌的衣物浸沒在洗滌液中，依靠波輪連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時正反向轉(zhuǎn)動的方式形 成強烈的渦流進(jìn)行洗滌。它由洗滌桶、波輪和傳動機構(gòu)等部分組成。 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；在洗衣機兩相對的側(cè)壁上都安裝波輪的叫做雙噴流式。 這類洗衣機

14、洗凈度高，機器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，但衣物磨損較大。 目前在國內(nèi)生產(chǎn)的洗衣機，大多數(shù)也為這種洗衣機。 （2）滾筒式洗衣機。 這種洗衣機的機構(gòu)特點是有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可旋轉(zhuǎn)的內(nèi) 桶，內(nèi)桶壁上開了許多規(guī)則排列的小孔，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)桶中完成洗滌過程。 滾筒式洗衣機洗凈度低，機內(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，對衣物損傷較少，適合洗滌毛料衣物。但機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大， 造價較高。 目前，歐、美主要生產(chǎn)滾筒洗衣機，世界上現(xiàn)有的洗衣機中近 70%

15、屬于這類。 今年來，我國各主要洗衣機制造廠開始生產(chǎn)這種類型的洗衣機。 （3）攪拌式洗衣機 被洗衣物浸沒于洗滌液中，依靠攪拌器往復(fù)運動的方式進(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，攪 動洗滌液和衣物，以達(dá)到洗凈的目的。 這類洗衣機洗凈度高，磨損較輕，可以加大洗衣量，但洗滌時間較長、結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、機體大而重，價格較高，在美國和其他美洲國家市場上較為常見。 1.5 洗衣機設(shè)計的主要性能指標(biāo)洗衣機設(shè)計的主要性能指標(biāo) 我國生產(chǎn)的洗衣機都是按照家用電動洗衣機 （gb/t4288-2003） 及強制性 國家標(biāo)準(zhǔn) gb4706.24-2000家用和類似電器

16、用途電器的安全 洗衣機的特殊要求 兩項標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、生產(chǎn)和出廠檢驗的。 洗衣機的質(zhì)量包括外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量兩個方面。外觀質(zhì)量主要指洗衣機外露 部分的表面質(zhì)量，而內(nèi)在的質(zhì)量包括洗衣的技術(shù)性能和安全性能，其中安全性能尤 為重要。設(shè)計、生產(chǎn)、維修人員在對洗衣機進(jìn)行設(shè)計、生產(chǎn)、維修時，必須要注意 確保洗衣機在使用中應(yīng)是絕對安全的。 1.5.1 主要技術(shù)性能指標(biāo)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，洗衣機對衣物的洗凈能力，通常用洗凈比來表示。 即在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，被測洗衣機的洗凈率與參比洗衣機洗凈率的比值。用公式表 示為： c=dr/ds 式中 c洗凈比，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，波輪洗衣機的

17、洗凈比應(yīng)不小于 0.8； dr被測洗衣機的洗凈率（%） ； ds參比洗衣機的洗凈率（%） ； （2）漂洗性能 漂洗性能指洗衣機漂洗衣物的能力。漂洗比是通過漂洗前后測定的洗滌液及漂 洗液的電導(dǎo)率來確定： 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自來水的電導(dǎo)率； k漂洗系數(shù)（取 0.9） 。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，漂洗比應(yīng)大 1. （3）脫水性能 脫水性能指脫水機或洗衣機的脫水裝置，對漂洗后衣物內(nèi)水分的甩干能力，用 脫水率來表示。脫水率=（額定脫水負(fù)載布干重/脫水后的重量）100%。國家標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定，雙桶洗衣機的脫水率應(yīng)大于 50%。 （4）磨損率

18、洗衣機在洗滌過程中對衣物總要造成不同程度的磨損，用磨損率來表示。磨損 率的測定方法為：把標(biāo)準(zhǔn)試布放在被測洗衣機中，在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下進(jìn)行洗滌，分 別測量出試驗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濾 所得的織物絨毛渣） ，計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試驗布洗滌前的重量（） 。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，波輪洗衣機的磨損率應(yīng)不大于 0.2%。 （5）噪聲 洗衣機在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，洗滌、脫水時的噪聲應(yīng)不大于 75db。 （6）消耗功率 在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，洗衣機的消耗功率應(yīng)在額定輸入功率的 1

19、15%以內(nèi)。 （7）起動特性 洗衣機在電源電壓達(dá)到額定值的 85%時（即 1857v） ，電動機及相應(yīng)電氣部件應(yīng) 能啟動運轉(zhuǎn)。 （8）電壓波動特性 當(dāng)電源電壓在額定值上下波動 10%（即電源電壓為 198242v）時，洗衣機應(yīng)能 無故障運轉(zhuǎn)。 1.5.2 主要安全性能指標(biāo)主要安全性能指標(biāo) 為保證洗衣機的正常運轉(zhuǎn)及使用者的人身安全，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了下列主要安 全性能指標(biāo)。 （1）溫升 洗衣機在標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)下，電動機繞組的溫升不應(yīng)大于 75（e 級絕緣） ，電磁 閥和電磁鐵線圈的溫升不應(yīng)大于 80（e 級絕緣） 。 （2）制動性能 脫水桶在額定脫水狀態(tài)下，當(dāng)脫水桶轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定時，徐速打開脫水桶外蓋

20、， 脫水桶應(yīng)在 10s 之內(nèi)完全停止轉(zhuǎn)動。 （3）泄漏電流 洗衣機在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下使用，洗衣機外漏非帶電金屬部分與電源線之間的泄漏電 流應(yīng)不大于 0.5ma。 （4）絕緣電阻 洗衣機的帶電部分與外露非帶電金屬部分之間的絕緣電阻應(yīng)大于 2m。 （5）電氣強度 洗衣機的帶電部分與外露非帶電金屬部分之間，應(yīng)能承受熱態(tài)實驗電壓 1500v。潮態(tài)試驗電壓 1250v，歷時 1min 的電氣強度實驗，而不發(fā)生閃絡(luò)或擊穿現(xiàn) 象。 （6）接地電阻 洗衣機的外露非帶電金屬部分與接地線之間的電阻不應(yīng)大于 0.1，與接地線 末端（或電源插頭的接地極）之間的電阻不應(yīng)大于 0.2。 （7）溢水絕緣性能 將洗衣機平穩(wěn)放置好后

21、，以 20l/min 的流量向洗衣機桶內(nèi)連續(xù)注水，使洗衣筒 上口溢水 5min。在溢水過程中用 500v 絕緣電阻表連續(xù)監(jiān)測帶電部分與外露部非帶 電金屬部分之間的絕緣電阻值，應(yīng)不小于 22m。 （8）淋水絕緣性能 將洗衣機平穩(wěn)放置，蓋好上蓋，從其上部中央距洗衣機放置的地面 2m 高處的噴 水裝置內(nèi)，以 10l/min 的流量向洗衣機上部均勻淋水 5min，用 500v 絕緣電阻表連 續(xù)監(jiān)測帶電部分與外露部非帶電金屬部分之間的絕緣電阻值，應(yīng)不小于 22m。 1.6 全自動洗衣機的設(shè)計理念全自動洗衣機的設(shè)計理念 家用洗衣機是人們很熟悉的機電一體化產(chǎn)品。它從早期的普通型、半自動型， 發(fā)展到擺脫人工操

22、作的全自動型。以至目前問世的帶有模糊控制技術(shù)的人工智能型 洗衣機。它們匯集了機械機構(gòu)和微機控制系統(tǒng)等多方面技術(shù)，也是以人為本、創(chuàng)新 思維的設(shè)計典范。 全自動洗衣機的設(shè)計就是：首先了解它的洗滌過程：濕式洗滌常用的洗滌劑 含有表面活性物質(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，同時也加速了水溶性垢的溶 解和擴散。洗滌劑與污垢作用的同時也把污垢包裹起來，然后依靠機械力使其從織 物上完全剝離下來。洗衣機運轉(zhuǎn)時，機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

23、織物反復(fù)旋轉(zhuǎn)、翻滾、變形、摩擦和被水流沖擊，污垢顆粒在機械力 作用下從織物上完全剝離下來，分解到洗滌液中。再經(jīng)過一定水的反復(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，達(dá)到了機械力去污的目的。最后通過離心脫水或擠 壓脫水，使織物中的水分降到盡量低，以便縮短晾干時間。如要現(xiàn)洗現(xiàn)用的織物則 可增加熱氣流烘干。這樣便完成織物的整個洗滌過程。也就是說，洗滌漂洗脫 水是全自動洗衣機的主要工作過程。然后進(jìn)行所要設(shè)計洗衣機的功能分析，確定 洗衣機的主要功能。洗衣機的功能樹圖如附錄一所示。最后根據(jù)所確定的功能和 所要達(dá)到的性能指標(biāo)，進(jìn)行完成

24、該功能、達(dá)到該性能的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和電控系統(tǒng)設(shè) 計。 1.7 全自動洗衣機的設(shè)計目的全自動洗衣機的設(shè)計目的 目前中國洗衣機市場正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要 求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、 暫停等七大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。這就要求設(shè)計者們有更高的 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，設(shè) 計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。目前的洗衣機都沒有實現(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的特制實現(xiàn)的，單片機的體 積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計出基于單片機的全自動洗

25、衣機控制電路系統(tǒng)具有 很強的實用性 1.8 全自動洗衣機的設(shè)計方案全自動洗衣機的設(shè)計方案 本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(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 制洗衣機的工作過程，主要由 at89s51 單片機、三位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、 led 指示燈組成；機械控制電路實現(xiàn)傳感器檢測、電機驅(qū)動、進(jìn)水、排水等功能， 主要由水位檢測器、電動機、傳動系統(tǒng)部件、進(jìn)水排水電磁閥組成。 第二章第二章 硬件電路硬件電路 針對上文的功能，硬件電

26、路應(yīng)包括七個部分：微處理器控制電路、顯示電路、 采樣電路、電機控制電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報警電路。通 過這幾個部分電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機能模擬人腦進(jìn)行操作。 2.1 洗衣機控制器控制面板的設(shè)計洗衣機控制器控制面板的設(shè)計 洗衣機控制面板主要包括：啟動/停止、電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選擇按 鈕。 圖 2-1 洗衣機控制面板 完成次洗衣過程所需的動作有： (1) 進(jìn)水動作 進(jìn)行洗滌時，盛水桶內(nèi)的水量必須達(dá)到水位設(shè)定要求。洗衣機 的進(jìn)水和水位判斷，是由水位開關(guān)和進(jìn)水閥的開合來進(jìn)行控制的，當(dāng)桶內(nèi)沒有水或 水量達(dá)不到設(shè)定水位時，單片機程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥閉合，開始注水，當(dāng)桶內(nèi)的水位 達(dá)

27、到設(shè)定水位時，水位開關(guān)受壓閉合，程序就可進(jìn)入下步處理。 (2) 排水動作 進(jìn)入脫水動作前應(yīng)先排水。為了避免空排水造成時間浪費以及 排水不完而帶水脫水造成對電機的損害。洗衣機能夠根據(jù)實際水量對排水時間進(jìn)動 態(tài)控制。 (3) 洗滌動作 洗滌動作指的是電機周期性的“正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止” 。不同 的洗衣過程，控制電機執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止”的時間是不同的。 (4) 脫水動作 排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動作，脫水是通過電機的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的， 同時要求排水閥直打開，也正是由于排水閥的打開，才使得脫水時的電機正轉(zhuǎn)速度 不同于洗滌時的電機正轉(zhuǎn)速度。進(jìn)行脫水時若遇到洗衣機蓋打開，則暫停脫水，并 發(fā)出報警，直至

28、用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。脫水結(jié)束后，發(fā)出報警，并自 動關(guān)閉排水閥。 (5) 脫水不平衡修正 進(jìn)行脫水處理，電機要正轉(zhuǎn)，電機要進(jìn)行高速單向正轉(zhuǎn)， 若此時衣物偏向于一邊，脫水桶會因離心的作片的作用，在很短的時間內(nèi)碰撞安全 開關(guān)裝置，使安全開關(guān)產(chǎn)生瞬時的關(guān)閉和斷開，此時要進(jìn)行脫水不平衡修正。進(jìn)行 脫水不平衡修正，洗衣機將停止脫水，并自動插入“進(jìn)水-洗滌-1 分鐘-排水”動作。 通過這一插入動作，衣服將調(diào)整到洗衣桶中心位置。在同一脫水過程中 ，如果連續(xù) 修正 3 次仍達(dá)不到脫水平衡，則進(jìn)行報警，等用戶打開洗衣機將衣物放置均勻再蓋 上桶蓋，方可繼續(xù)進(jìn)行脫水。 (6) 其它動作 洗衣機控制器在此控

29、制面板上還配有啟動停止電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕 柔、快速、水位選擇按鈕。 2.2 硬件設(shè)計框圖硬件設(shè)計框圖 主控制系統(tǒng)運用的是 at89c51 單片機，其要控制的對象包括：進(jìn)水閥、排水閥、 電機。這些被控對象是需要根據(jù)不同的洗衣程序來設(shè)定它們的不同工作狀況和工作 時間的，進(jìn)水閥和排水閥的控制還需要水位檢測，同時需要數(shù)碼管顯示不同的工作 狀態(tài)及運行剩余時間。發(fā)光二極管用來指示洗滌速度和脫水速度；按鍵用來控制程 序的運行和 設(shè)置洗滌速度和脫水速度；蜂鳴器用來進(jìn)行程序運行提示及故障報警。 洗衣機控制器系統(tǒng)框圖如圖 2-2 所示。 下面是洗衣機控制器系統(tǒng)框圖： (1) 各框圖的作用包括： 單片機電路 單片機電路

30、是程序控制的中心它把計算機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、程序存儲器 rom、數(shù)據(jù)存儲器 ram、輸入 輸出接口電路及計時、分頻、掃描、定時、時間設(shè)定等電路，rom 內(nèi)已固化了洗 衣機操作程序、單片機根據(jù)輸入指令和檢測信號，調(diào)出內(nèi)部相應(yīng)的操作程序，通過 電路處理后，輸出各種電路控制信號，使洗衣機自動完成程序操作過程。如果單片 機自身出故障、或控制電路傳送給單片機的信息不正確，洗衣機就不能正常工作。 直流電源電路 這是為單片機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、

31、可控硅觸發(fā)電路、顯示電路等。 復(fù)位電路 此電路的作用是復(fù)位。在單片機接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低 電壓時，將單片機存儲器復(fù)位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標(biāo)準(zhǔn) 程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。 時鐘電路 由晶振元件與單片機內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提 供時鐘信號，供單片機信號定時和計時。 按鍵輸入電路 按鍵開關(guān)按一定的矩陣排列，當(dāng)按鍵被按動時，其接通的信 號將輸送到單片機。單片機對應(yīng)地調(diào)出內(nèi)部軟件進(jìn)行工作，使洗衣機進(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的工作狀態(tài)的窗口。預(yù)設(shè)工作程序時，可

32、根據(jù)指示燈的 閃亮來判斷洗衣機是否接受了指令；還可以通過批示燈的顯示來判斷洗衣機工作是 否正常。 負(fù)載驅(qū)動電路 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 觸點開關(guān)控制電機等負(fù)載的通斷及運行。單片機根據(jù)按鍵輸入指令或接收到的檢測 信號，輸出相應(yīng)的控制信號，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機等負(fù)載得電運轉(zhuǎn)。 報警電路 此電路在洗衣機中起提示和報警的作用。根據(jù)程序安排和軟件設(shè) 置，當(dāng)洗衣完成后，洗衣機將發(fā)出音樂以提示用戶洗衣完成。 水位開關(guān)和安全開關(guān)電路 水位電路和安全開關(guān)電路由傳感器監(jiān)測，其通斷 圖 2-2 洗衣機控制器系統(tǒng)框圖 狀態(tài)由電路輸送給單片機。由單片機進(jìn)行指令控制。 2.3 單

33、片機單片機 2.3.1 單片機的選型單片機的選型 89c51 單片機是低耗能/低電壓、高性能的 8 位單片機，它采用了 cmos 和 atmel 公司的高密度非易失存儲器技術(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、靈活性高而且價格合理的單片機，可方便應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 。 51 系列優(yōu)點之一是它從內(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。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。它不僅能對片內(nèi)某些 特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進(jìn)行位的邏 輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機也具有位處 理

34、功能，但能進(jìn)行位邏輯運算的實屬少見。51 系列在片內(nèi) ram 區(qū)間還特別開辟了一 個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(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，合 128 個位，相應(yīng)位地址為 00h7fh） ，使用極為靈活。 這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，因為一個較復(fù)雜的程序在運行過程中會 遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運行過程中，需要對有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行 置位、清零或檢測，以確定程序的運行方向。而實施這一處理（包括前面所有的位 功能） ，只需用一條位操作指令即可。 51 系列的另一個優(yōu)點是乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。八位除以八 位的除法指令，

35、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，只需一條指令就行了， 即 mulab(兩個乘數(shù)分別在累加器 a 和寄存器 b 中。積的低位字節(jié)在累加器 a 中，高 位字節(jié)在寄存器 b 中)。很多的八位單片機都不具備乘法功能，作乘法時還得編上一 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 個中斷發(fā)源，指令與 mcs-51

36、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)計制作全自動洗衣機控制電路，該電路的組成相對簡單，工作 原理清晰，易于理解。89c51 引腳圖如圖 2-3 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 p0.1 p0.2 p0.3 p0.4 p0.5 p0.6 p0.7 vcc p2

37、.0 p2.1 p2.2 p2.3 p2.4 p2.5 p2.6 p2.7 gnd xtal1 xtal2 p3.7/rt p3.6/wr p3.5/t1 p3.5/t0 rst/wpd p3.0/rxd p3.1/txd p3.2/int0 p3.3/int1 p0.0 ea/vpp ale/prog psen 圖 2-3 89c51 引腳圖 2.3.2 單片機的復(fù)位電路單片機的復(fù)位電路 根據(jù)應(yīng)用的要求，用到單片機，為了可靠的復(fù)位要外加一個復(fù)位電路。復(fù)位操 作通常有：上電復(fù)位和按鍵手動復(fù)位。工作原理是通電時，電容兩端相當(dāng)于是短路， 于是rst引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，rst

38、端電壓慢慢下降， 降到一定程度，即為低電平，單片機開始正常工作。上電復(fù)位的時間常數(shù)要在10ms 以上，才能保證上電，一般可以取電容的大小為10f，電阻為8.8k。 圖 2-4 89c51 的復(fù)位電路 2.3.3 單片機的時鐘電路與時序單片機的時鐘電路與時序 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作時需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復(fù)雜的 同步時序電路，為了保證同步方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)該在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格 rst 9 40 vcc vcc 20 r1 c1 80c51 地按時序進(jìn)行工作。而時序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號之間的相互時間關(guān)系。 (1) mcs-51 系列芯片的內(nèi)部有一個高增益的反相放大器

39、，其輸入端為芯片引腳 xtal1，輸出端引腳為 xtal2，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微 調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(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 1.2mhz12mhz，晶體的振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也 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)的時鐘信號，在二分

40、頻基礎(chǔ)上再三分頻產(chǎn)生 ale 信號，這就是之前說的 ale 是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，在二分頻 的基礎(chǔ)上再六分頻得到機器周期信號。 (2) 在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間的時鐘信號的同步，應(yīng) 當(dāng)引入唯一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖，這時的外部脈沖信號是 經(jīng)過 xtal1 引腳注入，xtal2 懸空。且外接脈沖信號應(yīng)當(dāng)是高低電平持續(xù)時間大 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 單片機的晶振電路 晶振 c1 c2 xtal1 xtal2 反 相 器 至內(nèi)部時鐘電路 80c51 圖 2-6 89c51 外部

41、脈沖源接法 最后選擇第一種提供時鐘脈沖的方式，選擇 6mhz 的晶振，經(jīng)過十二分頻后產(chǎn) 生周期信號 0.5mhz,也就是時鐘脈沖的周期是 2s。 2.4 a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 數(shù)字計算機只能出來數(shù)字量，不能處理模擬量。在微機的應(yīng)用系統(tǒng)中，常常需 要對溫度、流量、壓力、溫度等連續(xù)變化的物理量（模擬量）進(jìn)行測量和控制。因 此，在一般的控制過程中，要先通過傳感器將它們測量出來，以電信號的形式表示， 然后再將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入到計算機中，完成模擬到數(shù)字這一轉(zhuǎn)換的 過程叫模/數(shù)轉(zhuǎn)換（a/d 轉(zhuǎn)換），實現(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）。計算機在對數(shù)字量進(jìn)行必要的分析、

42、運算處理后，再去控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)， 一般地，還必須將數(shù)字量的控制信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，這一過程叫做數(shù)/模準(zhǔn)換 （d/a 轉(zhuǎn)換），實現(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 也用到了很多串口，而且我們需要一個多通道的轉(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 轉(zhuǎn)換器。由于該芯 片在片外已有采樣跟蹤保持電

43、路，內(nèi)部時鐘電路和內(nèi)部參考電壓源，所以在應(yīng)用時， 所需外圍原件極少，與單片機連接也只占用 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)簡單、體積小和功耗低的優(yōu)點。max192 是美國美信公 司設(shè)計的一個 10 位 a/d 轉(zhuǎn)換器，它的信號輸入有兩種方式：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)部時鐘方式和外部時鐘方式，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轉(zhuǎn)換成 10 xtal2

44、 xtal1 vss 外部時鐘 懸空 80c51 位的數(shù)字信號輸出，模擬信號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”開始的 8 位控制字對器件初始化，內(nèi)部控制邏輯控 制 a/d 轉(zhuǎn)換。 當(dāng) max192 的 cs 端有效時，在時鐘 sclk 的每一個上升沿把一個最高位為“1” 的控制字節(jié)的各位送入輸入移位寄存器，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 的下降沿啟動轉(zhuǎn)換。在啟動轉(zhuǎn)換后，max192 可以使用 外部串行時鐘或

45、內(nèi)部時鐘來完成逐次逼近轉(zhuǎn)換。在兩種時鐘方式中，數(shù)據(jù)的移入/輸 出都由外部時鐘來完成。 轉(zhuǎn)換結(jié)束后的數(shù)據(jù)是由 dout 端讀出的。應(yīng)該注意，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，對于差分 方式下的雙極性輸入，其輸出是莫二補碼。 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)在移位寄存器中 存放時，在數(shù)據(jù)的首部添了一個“0” ，在尾部添加了 5 個“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，送完一字節(jié)控制字，何時讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 ，有兩種判斷方法：一是看 s

46、strb 信號是 否變高，二是延時多少 us(最大位 10us)。 2.5 傳感器傳感器 傳感器不僅充當(dāng)著計算機、機器人。自動化設(shè)備的“感覺器官”及機電結(jié)合的 接口，而且已滲透到軍事和人類生命、生活、生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，從太空到海洋，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。敏感元件是指傳感器中能 直接感受(或響應(yīng))被測量的部分。在完成非電量到電量的變換時，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

47、。 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)換為電動勢，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。而實際上，有些傳感器的敏感元件可以直接把被測非電量直接轉(zhuǎn)換成電量輸出， ，如壓電晶體、光電池、熱電偶等。 本次設(shè)計中用到 4 個傳感器，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，需要通過 a/d 轉(zhuǎn)換才能作為單片機的控制信

48、號，而水位傳感器本身輸出的就是數(shù)字信號，所 以不需要通過 a/d 轉(zhuǎn)換，直接可用做單片機的控制信號。 ts 污濁度傳感器內(nèi)部原理圖如圖 2-8 所示。 渾濁度檢測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 檢測洗衣機水的渾濁度。光電耦合器的光源必須是紅外光才能準(zhǔn)確的檢測渾濁度。 ts 濁度傳感器是 ge 公司開發(fā)的一種專門用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于 洗衣機、洗碗機等產(chǎn)品的水污濁程度的測量。 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，因為

49、它們非常堅固而且不太貴。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，它們都是集成溫度傳感器。 ds18b20 輸出是數(shù)字信號可以直接和單片機相連，而且硬件連接電路少，但需要對 其進(jìn)行復(fù)雜的軟件編程。 ad590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如 下： 流過器件的電流（ma）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)。 ad590 的測溫范圍為-55+150。 ad

50、590 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0.3。 圖 2-8 濁度傳感器內(nèi)部原理 圖 本設(shè)計我們選用 ad590 作為溫度傳感器。ad590 比 ds18b20 精度更高、線性 度誤差小，且不需要溫度報警和復(fù)雜的程序編程，非常適合用于洗衣機的溫度檢測 傳感器 負(fù)載傳感器 根據(jù)控制要求，負(fù)載檢測時通過

51、檢測電動機的反電動勢來實現(xiàn)的，而電動機的 反電動勢比單片機所用電壓大的多，不能直接采樣，必須經(jīng)過隔離。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信號。 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 ,把水位的高低 ,通過水位傳感器直 接變成水位與頻率的對應(yīng)關(guān)系。衣物的洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)的檢測 ,對 模糊控制洗衣機在節(jié)水、節(jié)能、減少洗滌時間方面起決定性的作用。 2.6 全自動洗衣機電機的特點及選擇全自動洗衣機電機的特點及選擇 全自動洗衣機電機是家用全自動洗衣機的 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、正反向變換

52、和短時高速脫水運轉(zhuǎn)，要求電機具有大速比、 高轉(zhuǎn)矩、低電流的啟動性能。 電機懸掛吊裝在洗衣機外桶下部，根據(jù)熱洗衣機程序，一般桶內(nèi)水溫 60，特 殊需求可達(dá) 90，這時，電機周圍的溫度高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，因此，對電機絕緣等級、 溫升限值、振動和噪音有特殊的要求。根據(jù)全自動洗衣機程序的規(guī)定，電機的運行 方式是一種特殊工作制，例如，洗滌時低速運行，分別在 2、4、15min 的不同周期 內(nèi)，以運轉(zhuǎn)/停止分別為 7.5s/7.5 或 4s/7.5s 的節(jié)拍頻繁啟動、正反向運轉(zhuǎn)，是一 種非標(biāo)準(zhǔn)的斷續(xù)周期工作制；脫水時告訴運行，是一種特殊的工作制。 洗衣量和水量的變化時，容許電機的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)增減，但不能對

53、洗滌性 能、洗凈度指標(biāo)有顯著影響，這就要求電機一方面有優(yōu)良的啟動性能，一方面要有 很好的適用的機械性能。 根據(jù)上述特點，目前家用全自動洗衣機電機主要有兩種類型。一種類型是單相 異步電容電動機，如 yxg162/2/12,yxg162/2/16 雙速電動機和 yxg162/2/4/24 三速 圖 2-9 水位傳感器原理圖 電動機；一種類型是單相串勵無級調(diào)速電動機，如 hcd-55,hcd-63 等。其中又分電 子控制和非電子控制兩種。對于單相異步電容電動機，在電子控制和非電子控制下， 電機的設(shè)計參數(shù)、電氣性能、固有機械時行是不同的。 根據(jù)不同的地區(qū)、用戶和市場需求，目前世界上生產(chǎn)的家用全自動洗衣

54、機根據(jù) 其脫水速度的不同可分為低速、中速、高速三種，與其對應(yīng)的配套電機的種類、選 配關(guān)系如表 2-1 所示： 表 2-1 脫水速度與配套電機關(guān)系表 低 速中 速高 速脫水速度 r/min350500550600700850900100012001500 單相異步 電容電機 2/12 2/16 2/12+電子 2/16+電子 2/4/24 單相串勵 調(diào)速電機 50/55/63+電子 一般來說，目前我們的環(huán)境條件，生產(chǎn)制造技術(shù)，原材料質(zhì)量，電力供應(yīng)等情 況較發(fā)達(dá)國家仍有一定的差距。因此，國產(chǎn)的全自動洗衣機的設(shè)計原則較國外同類 產(chǎn)品應(yīng)具有適當(dāng)?shù)墓β蕛洌蟮倪^載能力，較高的效率，更好的低壓啟動特性

55、 和較硬的固有機械特性。 在 2/12 極和 2/16 極雙速電機中，我們采用了在單相電機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則相 差 3120=360電角度，因此，三繞組的三次諧波磁勢空間位置正好重合在一起。 三繞組中電流的時間相位角對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

56、近似互查 120的三個向量相加，合成氣隙的 3 次及 3 倍次諧波磁勢將被大大削弱。這就是說，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中高次諧波的主要成份三次諧波磁 勢的有害影響，改善電機的電氣性能。 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，使電機的效率和運行性能得到提高。 對于需要頻繁正、反轉(zhuǎn)運行的電機，正交兩繞組往往難以獲得理想的旋轉(zhuǎn)磁場， 而非正交兩繞組又會使電機槽面積得不

57、到充分地利用，而上述三繞組則有比較靈活 的調(diào)整余地。只要把主、副繞組設(shè)計得與公共繞組對稱，調(diào)整公共繞組的參數(shù)，便 可容易地調(diào)整電機的性能，滿足正、反向頻繁啟動和運行的需要。 根據(jù)設(shè)計的需求選用單相異步雙速電容電機。 2.7 顯示器顯示器 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 動式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方 向的特征，達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。 led（light 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

58、二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“l(fā)ed” 。本次設(shè)計只是顯示時間，所以 采用 led 就可以達(dá)到目的了。 led 顯示器的結(jié)構(gòu) led 常用的 led 為 8 段或 7 段。每一個段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽 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)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。 同樣，共陽極 led 顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電 壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。 為了使 led 顯示器顯示不同的符號或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管

59、點亮， 這樣就要為 led 顯示器提供代碼，因為這些代碼可使 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 led 顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示 2 種方式。 led 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（共陽極）連接在一起并接地 （或+5v） ；每位的段碼線（adp）分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連。之所以稱之 為靜態(tài)顯示，是因為各個 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，直到送入另一個的段碼為止。正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高， 但靜態(tài)現(xiàn)實的缺點是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖

60、存器，因 此一般情況下采用動態(tài)顯示。 在多位 led 顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一 起，由 1 個 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極分 別由相應(yīng)的 i/o 線控制，形成各位的分時選通。 本次設(shè)計中我們采用的是 3 位共陰極數(shù)碼管，其中段碼線占用 1 個 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 口輸出的段碼對各個顯 示位來說都是相同的。因此，在同一時刻，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。若要各位 led 能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必 須采用