單片機在全自動洗衣機中的應(yīng)用實例

1、 單片機應(yīng)用設(shè)計 實習(xí)報告專業(yè)：機電一體化 班級：機電091 姓名：姚紹偉 學(xué)號：200902041012 一、實習(xí)時間：十七周二、實習(xí)地點：校外三、實習(xí)性質(zhì)與目的：單片機應(yīng)用設(shè)計課程是一門與實際工程緊密結(jié)合的應(yīng)用性設(shè)計。在單片機應(yīng)用設(shè)計課程進(jìn)行的同時開展這項設(shè)計，目的就是配合單片機的教學(xué)和實踐，以達(dá)到鞏固消化課程的內(nèi)容，進(jìn)一步進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練，提高啊電腦偏激應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計的能力，了解單片機技術(shù)在實際設(shè)備中的應(yīng)用，掌握機電產(chǎn)品對單片機的使用與維護(hù)能力。實習(xí)要求：1、 根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求，初步掌握總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和構(gòu)思，了解單片機在設(shè)備中的作用。2、 根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)律的要求，分析了解單

2、片機系統(tǒng)的組成與外部擴充硬件的基本結(jié)構(gòu)3、 根據(jù)任務(wù)要求和設(shè)備功能要求。分析了解單片機每個引腳的作用與檢測。4、 掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)在調(diào)試的過程中的作用，對整個系統(tǒng)的控制作用。5、 掌握Proteus軟件的使用，用Proteus軟件繪制單片機應(yīng)用原理圖或手工繪制。6、 分析了解設(shè)備中單片機系統(tǒng)故障檢測方法與維修方法。四、實習(xí)內(nèi)容：1、 讀懂設(shè)備的電氣控制原理圖與單片機控制應(yīng)用電氣原理圖2、 掌握Proteus軟件的應(yīng)用。3、 繪制單片機控制系統(tǒng)的原理圖，并進(jìn)行分析說明單片機的控制作用，每個引腳的控制作用。4、 詳細(xì)說明控制系統(tǒng)單片機的型號與應(yīng)用特點五、主要內(nèi)容：單片機在全自動洗衣機中的應(yīng)用實例

3、全自動洗衣機由洗衣系統(tǒng)和控制電路組成。其控制電路分為機械和電腦型，電腦型控制電路是以單片機作為控制電路的核心。圖15.6給出單片機AT89S051組成的全自動洗衣機的控制電路。 l 自動洗衣機的洗衣程序洗衣機面板上有4個按鈕K1、K2、K5和K6。K1用于水流選擇，分兩檔：普通水流和柔和水流；K2用于洗衣周期選擇，可以選擇洗滌、漂洗和脫水三個過程；K5是暫停開關(guān)；K6是洗衣程序選擇鍵。洗衣程序分為標(biāo)準(zhǔn)程序和經(jīng)濟程序。 洗衣機的標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序是：洗滌脫水脫水漂洗脫水漂洗脫水。經(jīng)濟洗衣程序少一次漂洗和脫水過程。1   滌過程通電后，洗衣機進(jìn)入暫停狀態(tài)，以便放好衣物。若不選擇洗衣周

4、期，則洗衣機從洗滌過程開始。當(dāng)按暫停開關(guān)鍵K5時，進(jìn)入洗滌過程。首先進(jìn)水閥FV通電，打開進(jìn)水開關(guān)，向洗衣楊供水；當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定水位時，水位開關(guān)K4接通，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止進(jìn)水；電機MO接通電源，帶動波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機MO是一個正反轉(zhuǎn)電機，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。2   脫水過程洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機MO停止轉(zhuǎn)動，排水閥MG通電，開始排水。排水閥動作時，帶動離合器動作，使電機可以帶動內(nèi)桶轉(zhuǎn)動。當(dāng)水位低到一定值時，水位開關(guān)K4斷開，再經(jīng)過一段時間后，電機開始正轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。3   漂洗過程與洗滌過程操作相同，只是時間短

5、一些。全部洗衣工作完成后，由蜂鳴器發(fā)出音響，表示衣物已洗干凈。l 洗衣機控制器的硬件組成原理 洗衣機控制器由單片機AT89S051為控制器的核心所構(gòu)成，該控制器具有以下特點：（1）         具有較強的抗干擾能力，當(dāng)受到外部強干擾，程序出錯時，可以自動使系統(tǒng)復(fù)位重新執(zhí)行程序。（2）         采用無噪聲、無電磁干擾的雙向晶閘管作為控制元件，控制電磁閥和電機。（3）     &

6、#160;   具有欠壓和過壓保護(hù)，欠壓時，控制器不工作；超壓時，保護(hù)電路起作用。（4）         具有瞬間掉電保護(hù)功能，電源短時間停電后，電壓恢復(fù)時，能夠維持原運行程序的工作狀態(tài)并繼續(xù)完成洗衣程序。（5）         各種操作和洗衣機的運行狀態(tài)均用LED顯示。下面分別介紹各部分的特點及組成原理。1  單片機AT89S051AT89S051內(nèi)部含有2個多功能定時/計數(shù)器，2K字節(jié)的ROM

7、和144字節(jié)的寄存器陣列。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。主要性能特點:1、4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器； 2、128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）； 3、32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口； 4、5個

8、中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷； 5、6個中斷源； 6、2個16位可編程定時器/計數(shù)器； 7、2個全雙工串行通信口； 8、看門狗（WDT）電路； 9、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 10、與MCS-51兼容； 11、全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz； 12、三級程序存儲器保密鎖定； 13、可編程串行通道； l 低功耗的閑置和掉電模式。管腳說明VCC：電源電壓輸入端。 GND：電源地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入

9、口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。    PDIP封裝的AT89S51管腳圖P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是

10、由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸

11、出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（T0定時器的外部計數(shù)輸入） P3.5 T1（T1定時器的外部計數(shù)輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器的讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 I/O口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。89C51的P0、P1、P2、P3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。除了P1口外P

12、0、P2、P3口都還有其他的功能。 RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被

13、略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：外部程序存儲器訪問允許。當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：片內(nèi)

14、振蕩器反相放大器的輸出端。2   電源電路部分控制器的電源由變壓器B、整流二極管D14D19、濾波電容C1和穩(wěn)壓集成電路7806組成。7806輸出的電壓分三路分別用于晶閘管觸發(fā)，提供鍵盤輸入和LED顯示，以及提供單片機的電源。后兩路各經(jīng)過一個二極管和一個電容，當(dāng)7806的輸出電壓下降時，還可以依靠電容保持的能量，持電路再工作一段時間。晶體管T11、T10和穩(wěn)壓管DW組成欠壓保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓不足，T11的基極電壓小于3.9V時，T11截止，T10也截止。AT89S051的P3.1端沒有電壓，常為低電平。T12截止，造成T5T9的發(fā)射極均懸空，因此T5T9截止，不受AT89

15、S051控制。這時，雖然AT89S051能夠正常工作，但外圍控制元件全部關(guān)斷，洗衣機不工作。單片機的P3.1端輸入判別欠壓保護(hù)電路工作狀態(tài)的信號，只有當(dāng)電壓正常后，單片機才開始執(zhí)行洗衣程序。 當(dāng)電源電壓超過使用電壓時，壓敏電阻MR的阻值會突然變小，使電壓不能超過保護(hù)電壓值，當(dāng)過壓時間較長時，則會燒斷保險絲RD。3   過零檢測電路過零檢測電路由晶體管T14，變壓器B和二極管D17D19組成。D17起隔離作用，在電壓為零時，脈動電壓為零，T14截止。由于T14的集電極電阻接到T10的集電極，只有在T10導(dǎo)通，即電源電壓正常，T14才能在電源電壓過零時輸出高電平。AT89S05

16、1的P3.1端檢測過零信號。4   鍵盤和顯示電路鍵盤由K1K6組成，其中K3、K4是檢測開關(guān)，按鍵狀態(tài)的檢測采用掃描方法，由單片機的P3.4P3.6輸出掃描信號，使晶體管T1T3輪流導(dǎo)通，T1T3輸出的高電平通過二極管D1D6后掃描每個鍵。6個鍵分為兩組，按鍵信號由P3.2和P3.3輸入。P3.2和P3.3常態(tài)為低電平，當(dāng)按下某一鍵，并且高電平掃描到這個鍵時，P3.2或P3.3輸入才變?yōu)楦唠娖?。AT89S051檢測到這個高電平，再根據(jù)當(dāng)前掃描到哪一位，即可判別出哪個鍵按下，D1D6的作用是防止多個鍵同時按下時，對三條掃描線產(chǎn)生的短路。 顯示電路由LED1LED7組成。顯示

17、方式采用動態(tài)掃描方式，列掃帚信號線與行掃帚線共用，行顯示信號直接由AT89S051的P2.4P2.6驅(qū)動。由于LED要求的亮度不，所以驅(qū)動電流不大，約9mA。每個LED顯示的時間是總的顯示時間的1/3，平均電流約為3mA。5   雙向晶閘管觸發(fā)電路雙向晶閘管采用直流觸發(fā)，晶閘管的門極由晶體管T5T8控制，晶體管導(dǎo)通時，觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，第象限觸發(fā)，T5T8的集電極電阻用于限流。由于1A和3A的雙向晶閘管所需要的觸發(fā)電流較小，容易受外界的干擾。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在1A和3A的雙向晶閘管觸發(fā)回路中各并聯(lián)一個0.01uF的電容，抑制瞬時的干擾信號。兩個8A的雙向晶閘管用

18、于控制電機MO正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。這兩個晶閘管在任何時候最多只允許一個導(dǎo)通，如果兩個同時導(dǎo)通，則會損壞晶閘管。兩個8A雙向晶閘管的兩個主電極上并聯(lián)一個100的電阻和0.01uF的電容組成阻容回路，用來吸收雙向晶閘管兩主電極之間的瞬時電壓脈沖,保護(hù)雙向晶閘管。l 故障檢測機維修1、故障現(xiàn)象：洗滌和脫水功能均正常，但報警無聲。檢測與判斷：由于洗滌和脫水均正常，說明故障只限于在報警電路。對該電路的VTl、VT2、HTD、Cl、C2、VD1、Rl、R2、R3、R4、R5等相關(guān)元器件進(jìn)行逐步檢查，發(fā)現(xiàn)晶體管VT1、VT2各極工作電壓均不正常，經(jīng)檢查為VT1 的c、e間已擊穿短路。維修方法：更換同型號晶體管VT1

19、后，試機，故障排除2、故障現(xiàn)象：脫水功能失效，其他功能正?？跈z測與判斷：從現(xiàn)象分析，此故障可能發(fā)生在脫水電氣電路。排完水后，洗衣機開始脫水工作，此時，觸點T3a在凸輪控制下進(jìn)入T3b，洗衣機開始間歇脫水，衣物在離心桶內(nèi)充分散開，保持脫水平衡，衣物之間殘留的水大部分排到機子外，有利于高速脫水時降低噪聲。分別檢查程序控制器Tl、T3、T4、T9各組觸點均無異常，指示燈L及水位選擇開關(guān)觸點正常，檢查微型電動機TM正常，估計問題在安全開關(guān)上。檢查安全開關(guān)，發(fā)現(xiàn)安全開關(guān)已損壞。維修方法：更換安全開關(guān)后，加電試機，故障排除。 3、故障現(xiàn)象：洗衣機洗滌時，波輪只能單向運行。檢測與判斷：栓查洗滌電動機正常，故

20、判定故障可能發(fā)生在程序控制器的控制電路。當(dāng)水位達(dá)到預(yù)定水位后，水位壓力開關(guān)、儲氣室壓力增大，壓力開關(guān)器件內(nèi)NC向NO轉(zhuǎn)換，使得進(jìn)水閥斷電，停止進(jìn)水。此時微電動機TM通電，開始進(jìn)入洗滌狀態(tài)。若此時按下水流選擇開關(guān)，波輪便正、反向運轉(zhuǎn)，進(jìn)行洗滌。從以上分析，首先檢查水流選擇開關(guān)正常，再分別對程序控制器的各組觸點進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)T8觸點接觸不正常，維修方法：清洗T8觸點后再磨光，使其接觸良好，試機，故障排除。六、總結(jié)通過近一個星期的單片機實習(xí)我對單片機有了更多的認(rèn)識和了解。了解了什么是單片機即在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計算機。此次設(shè)計在軟件、編寫程序方面花費時