基于單片機的全自動洗衣機課程設計報告書

PAGE..目錄摘要IAbstractII1機械結構1-外箱體1-彈性支承結構1-面框3-1.2洗滌脫水系統(tǒng)3-盛水桶3-洗滌脫水桶3-波輪4-1.3.傳動系統(tǒng)4-電動機4-離合器5-電容器7-電動排水牽引器8-1．4進水、排水系統(tǒng)9-進水電磁閥9-水位開關10-排水電磁閥11-二、系統(tǒng)原理圖：132.1單片機的復位電路132.1單片機的復位電路132.2單片機的時鐘電路142.3蜂鳴器報警電路152.4電動機的控制電路15繼電器的作用15電動機控制電路的工作過程152.5進水/排水電路16電動式排水牽引器16排水電路工作原理16進水電磁閥16進水水電路工作原理172.6開關復位電路182.7設置/開始、暫停電路192.8狀態(tài)顯示電路202.9甩干時開蓋暫停電路202.10PCB板21三、洗衣機程序233.1主要內容233.2主要功能233.3程序介紹23四．調試過程344.1硬件設置344.2程序調試35程序分塊調試35五.測水的清澈度以檢測洗衣干凈程度395.1方案一、用光電池395.2方案二、水質渾濁度傳感器41渾濁度傳感器的選擇及簡介41渾濁度傳感器的原理42渾濁度傳感器的器件選擇與電路組成435.3、冬天給水加溫,加熱器及測溫系統(tǒng)45加熱系統(tǒng)45測溫系統(tǒng)465.4電解水殺菌功能495.5擺脫按鍵的繁瑣,基于語音識別模塊49六小結536.1問題解析536.2設計心得55七．參考文獻57..1小天鵝洗衣機的機械結構分析與研究小天鵝微電腦全自動洗衣機XQB47-2003G是指可以完成洗滌、漂洗及脫水過程的自動轉換,通常采用套桶方式,即將離心桶〔內桶和盛水桶〔外桶同軸地套在一起,故又稱為套桶式洗衣機。全自動洗衣機工作原理：在程控器的控制下自動完成洗衣的全過程。洗滌時,程控器將進水閥打開至水位達到設定值,電動機帶動波輪旋轉,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,將洗滌液或水排出；脫水時,程控器仍將排水閥打開,并使離合器動作,完成機械轉換,電動機帶動離心桶高速旋轉,完成脫水過程全自動套筒洗衣機的其機械結構基本相同,如圖1.1所示。主要由機械支撐系統(tǒng)、洗滌脫水系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、進水排水系統(tǒng)等組成。圖1.1洗衣機1.1機械支撐系統(tǒng)機械支撐系統(tǒng)包括外箱體、彈性支承結構、面框等部分。外箱體外箱體是洗衣機的外殼,價格在100元到120元。主要是對箱體內部零部件起保護及支撐、緊固的作用。箱體正前方右下角裝有調整腳,保證洗衣機安放平穩(wěn)。箱體內壁上貼有泡沫塑料襯墊,用以保護箱體。箱體上部的四角處裝有吊板,用于安裝吊桿,電容器通過固定夾固定在箱體的后側內壁上,電源線、排水口蓋、后蓋板等也固定在箱體上。彈性支承結構全自動洗衣機脫水時,由于洗滌物的分布不均勻是不可避免的,高速離心脫水將使內外桶產生劇烈的震動和晃動,為此,常采用將外桶吊掛在機箱殼上的一種彈性支承結構來減震,即采用四根柔性吊桿將外桶吊掛在機箱的四個角上。全自動洗衣機采用的一種彈性支承結構外形如圖1.2所示,內部結構如圖1.3所示,吊板固定在箱體上部四角處,外桶吊耳與盛水桶下部相連吊桿穿過吊板及外桶吊耳將兩者連在一起。吊桿為鋼絲,上部掛在吊桿掛頭上,吊桿掛頭可以轉動,吊桿下部套著阻尼筒,阻尼筒大約10元。阻尼筒內裝有減震彈簧和阻尼膠碗,阻尼筒掛在外桶吊耳上,可見,四根吊桿通過阻尼筒承受桶體的全部重量,而桶體的重量則將阻尼筒內的減震彈簧壓縮。工作時,由于桶內水的多少不同使減震彈簧的壓縮量也不同,桶體的高低位置也不同。當洗滌、脫水發(fā)生振動時,阻尼筒一方面沿吊桿掛頭擺動,另一方面沿吊桿上下滑動,這樣可以吸收振動能量,減少由于桶體的振動而引起的洗衣機振動保持整機的平穩(wěn)工作。圖1.2彈性支承結構圖1.3彈性支承結構原理面框面框位于洗衣機的上部,主要用于安裝和固定電氣部件和操作部件,面框內一般安裝有控制器、進水閥、水位開關、安全開關、電源開關、操作開關等部件。如圖1.4所示圖1.4控制面框1.2洗滌脫水系統(tǒng)洗滌脫水系統(tǒng)主要包括盛水桶、洗滌脫水桶、波輪等部件。盛水桶盛水桶是盛放洗滌液和清水的容器,價格150元,是用具有耐酸堿、抗沖擊、耐熱等性能的塑料注塑成型,并固定在鋼制底盤上。盛水桶底部正中開有圓孔,與離合器上的大水封配合,防止漏水。桶體底部有排水口,與排水閥相連接,由排水閥控制排放污水。盛水桶上部離桶口一定距離的桶壁上開有溢水口,用于排出溢水和漂洗時的肥皂泡。盛水桶下部側壁上有一空氣室,并開有導氣接嘴口,通過導氣軟管與水位開關相連接,控制盛水桶內水位的高度。1.2.2洗滌脫水桶洗滌脫水桶也稱為離心桶或內桶,價格280元,全自動洗衣機洗滌與脫水是在同一桶內進行,所以該桶既要滿足洗滌要求,又要滿足脫水要求。其外形如圖1.5所示。圖1.5洗滌脫水桶內部結構如圖1.6所示圖1.6洗滌脫水桶結構脫水桶內壁上設有多條凸筋和凹槽,洗滌時起到搓衣板似的搓揉作用。凸筋的另一作用是增強洗滌液的渦漩。洗滌脫水桶的凹槽內鉆有許多小孔,脫水時,水從小孔中甩出,進入盛水桶內而排出。洗滌脫水桶的內壁上還嵌有回水管,回水管的底部與波輪相配合,洗滌時,隨著波輪的旋轉,洗滌液被波輪泵出,沿著回水管上升,從回水管上部的出口處吐出,重新回到桶內,這樣周而復始地不斷循環(huán),洗滌液中的絨毛、線屑等被濾網袋收集。洗滌脫水桶的上口裝有平衡圈,其作用是減少脫水時由于不平衡而產生的振動。波輪波輪價格16.5元。波輪安裝在洗滌脫水桶內,并固定在離合器的波輪軸上。波輪一般由塑料注塑成型,要求外表光滑、無毛刺、不變形。波輪是產生水流的主要部件,其形狀、高低、大小、安裝位置、轉速及運轉方式等,對洗衣機的洗凈比和磨損率起著重要的作用。1.3.傳動系統(tǒng)全自動洗衣機的傳動系統(tǒng)由電動機、離合器、三角皮帶和電容器組成。電動機電容運行單相異步電動機,電動機價格不到100元。是洗衣機的重要部件之一。洗滌時,電動機在程序控制器的控制下,產生的運轉狀態(tài)是短時的正轉一停一反轉。脫水時,通過電動機側的皮帶輪和離合器側的皮帶輪進行減速,帶動離合器中的脫水軸作單方向的高速旋轉,外形如圖1.7所示圖1.7電動機結構特點：1、定子繞組由主繞組〔工作繞組和副繞組〔起動繞組組成。2、副繞組串接電容器3、電動機起動后副繞組繼續(xù)通電工作工作原理：是將電容器串接于啟動繞組,再與工作繞組相并聯。兩相繞組在空間相位互差90℃。適當選擇電容器C的容量,可使兩個繞組中的電流相位差為90°,這樣在空間上互成90°的兩相繞組通入互差90°的兩相交流電,產生了旋轉磁場,電動機的轉就會沿旋轉磁場方向旋轉起來。如圖1.8所示圖1.8電動機原理離合器全自動洗衣機離合器全稱減速離合器,價格在90-180元,離合器是洗衣機的主要傳動、減速部件。其主要作用是完成洗衣機的洗滌、甩干工作狀態(tài)切換,甩干過程中的緊急制動等動作。甩干狀態(tài)時,剎車帶連桿在牽引器的拉動下,帶動剎車帶松開輪轂；同時,剎車帶連桿帶動棘爪與棘輪分離,離合套被離合簧鎖緊,內軸與外軸形同整體并保持同步轉動,完成甩干狀態(tài)。洗滌狀態(tài)時,牽引器松開剎車帶連桿,在剎車帶連桿扭簧的作用下,剎車帶連桿帶動剎車帶鎖緊輪轂,聯動棘爪撥動棘倫并帶動離合簧的一端旋轉一個角度,使離合套端的離合簧內徑擴大；而離合簧的另一端仍鎖緊在被單向軸承固定的外軸上,保持離合套離合簧的內徑一直處于擴大狀態(tài),使內軸帶動離合套可以在離合簧的腔體內自由轉動,完成洗滌狀態(tài)的切換態(tài)的切換。外部結構如圖1.9所示,圖1.9離合器離合器內部結構如圖1.10所示圖1.10離合器內部結構電容器小天鵝洗衣機采用的是單相異步電容運轉式電動機,電容器是其中一個重要組成部分。價格在10元左右。單相異步電容運轉式電動機使用的電容器通常為金屬化紙介質或聚丙烯薄膜介質電容器,容量為12～15μF,耐壓400V以上<交流>,外形有圓柱體形的,也有長方體形的。如圖1.11所示圖1.11電容器電動排水牽引器外形如圖1.12所示,圖1.12電動排水牽引器內部結構如圖1.13所示圖1.13內部結構工作原理：牽引器通電后馬達轉動,同時馬達上的齒輪帶同其他齒輪轉動,從而達到拉動鋼索或齒條的作用,完成排水的作用。1．4進水、排水系統(tǒng)全自動洗衣機的進水、排水系統(tǒng)主要由進水電磁閥、排水電磁閥和水位開關等組成。進水電磁閥進水電磁閥稱為進水閥或注水閥,型號為ICDZ70B1088J,其作用是實現對洗衣機自動注水和自動停止注水。進水閥由電磁線圈、可動鐵心、橡皮膜、彈簧等組成,其外形如圖1.14所示。圖1.14進水電磁閥內部結構如圖1.15所示圖1.15內部結構1.4.2水位開關水位開關型號為2000G。價格在10元左右。水位開關與進水電磁閥配合,根據洗衣桶內水位的高低,控制進水電磁閥的關閉或開啟。水位開關與程控器配合,根據洗衣程序與洗衣桶內水位的高低,控制洗滌電動機的通斷。水位開關是實現進水、洗滌、脫水以至排水的必經之路。水位開關又叫水位壓力開關,它是利用洗衣桶內水位所產生的壓力來控制觸點開關的通斷,外形如圖1.16。圖1.16水位開關內部結構如圖1.17圖1.17內部結構排水電磁閥排水電磁閥由電磁鐵與排水閥組成,電磁鐵和排水閥是兩個獨立的部件,兩者之間以排水閥桿連接起來。排水程序開始時,電磁鐵由于線圈通電而吸合銜鐵,銜鐵通過排水閥桿拉開排水閥中與橡皮密封膜連成一體的閥門,從洗滌桶中來的污水因閥門開放而排到機外。排水結束,電磁鐵因線圈斷電而將銜鐵釋放,閥中的壓縮彈簧推動橡皮密封膜,使閥門與閥體端口平面貼緊,排水閥關閉。外形如圖1.18所示圖1.18排水電磁閥內部結構如圖1.19所示圖1.19排水電磁閥內部結構..2小天鵝洗衣機控制系統(tǒng)原理設計2.1單片機的復位電路圖2-1系統(tǒng)原理圖2.1單片機的復位電路復位電路的作用是復位。在單片機接上電源以后,或電源出現過低電壓時,將單片機存儲器復位,使其各項參數處于初始位置,即處于開機時的標準程序狀態(tài),以消除由于某種原因的程序紊亂。單片機的復位電路有上電復位和手動復位兩種形式,RST端的高電平直接由上電瞬間產生高電平則為上電復位；若通過按鈕產生高電平復位信號則稱為手動復位。下圖為兼有上電復位和手動復位的電路。上電復位是利用電容充電來實現復位,其工作原理是：上電瞬間RST端的電位與VCC相同,隨著電容C6充電電流的減小,+5V的電壓立即加到了RST端,該高電平使得單片機復位。手動復位是利用開關K來實現復位,此時電源Vcc經兩電阻分壓,在RST端產生一個高電平,使得單片機復位。當RST由高變低后復位結束,CPU從初始狀態(tài)開始工作。單片機的復位都是靠外部電路實現的,在本次設計中采用手動復位,如圖2.1。圖2.1單片機的復位電路2.2單片機的時鐘電路時鐘電路由晶振元件與單片機內部電路組成,產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。在AT89c51單片機內部有一個高增益反相放大器,其輸入端引腳為XTAL1,其輸出端為XTAL2。只要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調電容C1、C2,就可以構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。本設計采用下圖所示電路。電容C1和C2取30pf；采用的是頻率為11.0592MHz的晶振。圖2.3時鐘電路2.3蜂鳴器報警電路本設計采用無源蜂鳴器,單片機必須輸出固定頻率的方波信號,其工作電壓范圍寬,4-12V,需要外圍元件少,電壓增益可調范圍為20-200。通過CPU的P1.5給一個脈沖信號來控制蜂鳴器報警。如下圖。當按下控制面板的鍵時有聲音提醒,上蓋被打開有聲音提醒,當洗衣整個過程結束時程序控制蜂鳴器報警提醒洗衣完成及時取出衣服。圖2.4蜂鳴報警電路2.4電動機的控制電路繼電器的作用繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件,它實際上是一種可以用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的自動開關。電動機控制電路的工作過程交流電動機有兩個線圈,當一個線圈通電后電動機轉動,當另一個線圈通電后,電動機反方向轉動,通過次功能實現洗衣機的正反轉。下圖該部分為原理圖,當給P1.0口一個低電平后,繼電器RL1通電開關閉合,即電動機的一組線圈通電,電動機轉動。當給P1.0高電平,給P1.1低電平時,繼電器RL1斷電斷開,繼電器RL2通電閉合,即電動機的另一組線圈通電,電動機實現反方向轉動。圖2.5電動機控制電路2.5進水/排水電路2.5.1電動式排水牽引器由電磁鐵與排水閥組成,如圖所示,電磁鐵和排水閥是兩個獨立的部件,兩者之間以排水閥桿連接起來。排水程序開始時,電磁鐵由于線圈通電而吸合銜鐵,銜鐵通過排水閥桿拉開排水閥中與橡皮密封膜連成一體的門,從洗滌桶中來的污水因閥門開放而排到機外。排水結束,電磁鐵因線圈斷電而將銜鐵釋放,閥中的壓縮彈簧推動橡皮密封膜,使閥門與閥體端口平面貼緊,排水閥關閉。2.5.2排水電路工作原理如圖2.3,當給P1.2口一個低電平時,繼電器RL3通電閉合,電動式排水牽引器通電,排水閥桿拉動排水閥排水。P1.2給高電平后排水閥關閉。2.5.3進水電磁閥進水電磁閥稱為進水閥或注水閥,其作用是實現對洗衣機自動注水和自動停止注水。進水閥由電磁線圈、可動鐵心、橡皮膜、彈簧等組成。進水電磁閥的開關主要由閥內的線圈控制動鐵芯來完成。如果線圈不通電,這時打開自來水龍頭,水不會流入洗衣機；當線圈通電后,閥被打開,自來水通暢地流入洗衣機。進水電磁閥基本結構主要由一個螺管電磁鐵和橡膠閥構成。其工作原理是,電磁鐵線圈通電后,形成磁場,吸引鐵質閥芯上移,離開膜片,水流導通。電磁鐵線圈失電后,在復位彈簧及重力作用下,閥芯下沉壓緊膜片堵住水道,停止向洗衣機內注水。進水電磁閥的進水口一般有一個過濾網,以防污垢堵塞進水電磁閥橡膠閥。2.5.4進水水電路工作原理如圖2.3,當給P1.3口一個低電平時,繼電器RL4通電閉合,進水電磁閥通電,閥被打開,暢地流入洗衣機完成進水。P1.3給高電平后進水閥關閉,進水結束。圖2.6牽引器圖2.7進水閥圖2.8進水排水電路2.6開關復位電路圖2.9開關復位電路圖2.10復位開關按下后開關閉合電路通電,當給復位開關一個復位電壓在電磁鐵作用下復位開關斷開電路斷電。開關復位電路工作原理,在復位開關按下后,當給P1.4口一個低電平,繼電器RL5通電閉合,復位開關斷開,實現開關復位。2.7設置/開始、暫停電路圖2.11設置/開始暫停電路進入設置程序按定時洗滌時間選擇按鍵,程序檢測到P2.0口變化,按鍵按一次定時2s,按二次定時4s,按三次定時6s；程序選擇按鍵在沒有按下時默認變準洗,按下后,檢測到P2.1口狀態(tài)變化,變?yōu)榭焖傧礌顟B(tài)；過程選擇按鍵,沒有按下時是洗滌加漂洗加甩干,通過檢測P2.2口狀態(tài)的變化切換過程,按一下進入漂洗加甩干,按兩下是之甩干。按下開始暫停,通過檢測P2.4口的變化,洗衣機進入暫停狀態(tài)和回到原來運行位置的作用。2.8狀態(tài)顯示電路圖2.12狀態(tài)顯示電路通過設置過程中按鍵的操作來調整指示狀態(tài),2s定時時D6亮,4s定時時D5亮,6s定時時D6亮,定時時間到定時指示燈都滅；程序處于標準狀態(tài)時D7亮,處于快速狀態(tài)時D8亮；處于過程洗滌加漂洗加甩干時D9、D10、D11全亮,處于漂洗加甩干時D10、D11亮,處于甩干狀態(tài)時只有D11亮,工作結束后全滅。2.9甩干時開蓋暫停電路當處于甩干狀態(tài)時突然抬起洗衣機蓋,常閉開關SW1斷開,P2.3口變?yōu)楦唠娖?進入子程序電機停轉,當洗衣機蓋合上后,子程序退出,繼續(xù)甩干。圖2.13開蓋暫停電路2.10PCB板圖2.14PCB板實際線路搭接,如圖2.15圖2.15實物連接圖3小天鵝洗衣機洗衣機控制程序3.1主要內容設計一個用單片機控制的洗衣機控制器。以單片機為主的控制器,擴展必要的外部電路,設計制作一個洗衣機控制器,如圖3.1所示。圖3.1控制流程圖3.2主要功能〔1標準洗滌：洗滌12分鐘；漂洗6分鐘,二次；脫水3分鐘?？焖傧礈欤合礈?分鐘；漂洗3分鐘,二次；脫水2分鐘?！?可根據用戶需要設置定時時間、程序、洗滌過程,洗衣工作中不可以更改設置。〔3有啟動／暫停按鈕控制：第一次啟動,完成設置,開始工作；工作時按此按鈕暫停,再按則恢復工作。洗滌、漂洗4秒正轉,停2秒,反轉4秒,停2秒。〔4有脫水功能,并且在脫水時,如果打開蓋板〔P2.3插線斷開表示,脫水暫停。〔5洗滌完時洗滌指示燈滅；漂洗完漂洗指示燈滅；脫水完脫水指示燈滅；全部結束后電源開關復位。3.3程序介紹#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitzhengzh=P1^0; //電機正轉sbitfanzh=P1^1; //電機反轉sbitpaish=P1^2; //排水sbitjinsh=P1^3; //進水sbitkaig=P1^4; //開關復位sbitfengm=P1^5; //蜂鳴器sbitdingsh=P2^0; //定時洗滌時間選擇按鍵sbitchengx=P2^1; //程序選擇按鍵sbitguoch=P2^2; //過程選擇按鍵sbitkaishz=P2^4; //開始暫停開關sbitanq=P2^3; //安全開關sbitled0=P0^0;sbitled1=P0^1;sbitled2=P0^2;sbitled3=P0^3;sbitled4=P0^4;sbitled5=P0^5;sbitled6=P0^6;sbitled7=P0^7;uchara=0,b=0,c=0;voiddelayms<uintz> //延時zms子程序{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++>;}voidfeng<> //蜂鳴器響子程序{uintx,y=10;for<x=0;x<1000;x++>{fengm=1; y=10;while<y-->;fengm=0;y=10;while<y-->;}}voiddelay<uintz> //洗滌和漂洗延時子程序{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++> {if<kaishz==0> //開始暫停是否按下 { delayms<5>;//消抖 if<kaishz==0> //開始暫停鍵按下〔暫停 { zhengzh=1; //停所有工作部分fanzh=1;paish=1;jinsh=1; feng<>; //蜂鳴器響 while<kaishz==0>; //等按鍵松開 delayms<5>; while<kaishz==1>; //等〔開始按鍵按下 delayms<5>; while<kaishz==0>; //等按鍵松開 feng<>; } } }}voiddelay1<uintz> //甩干延時子程序{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++> {if<kaishz==0> //是否按下開始暫停 { delayms<10>;//消抖 if<kaishz==0> //〔暫停按鍵按下 { zhengzh=1; //停電機和排水牽引器減速paish=1; feng<>; while<kaishz==0>;//等按鍵松開 delayms<10>;//消抖 while<kaishz==1>;//等〔開始按鍵按下 delayms<10>;//消抖 while<kaishz==0>;//等按鍵松開 delayms<10>;//消抖 paish=0; //排水開 feng<>; delayms<5000>;//等排水牽引器工作完成 } } }}voidjinshui<> //進水閥進水子程序{jinsh=0;delay<5000>;jinsh=1;} voidpaishui<>//排水閥排水子程序{ paish=0; delay<5000>; paish=1; delay<3000>;//必須要,可保證避開在排水牽引器工作}voidshezhi<> //程序設置子程序{while<kaishz==1>//檢測開始暫停是否按下{if<dingsh==0> //定時洗滌,可定時1,2,3分別為10S.20S.30S { delay<10>;//消抖 if<dingsh==0>//定時按鍵是否按下 { if<a<3> a++; else a=0; } feng<>; while<dingsh==0>;//等按鍵松開 } if<a==0> //定時燈不亮 {led0=1; led1=1; led2=1; } if<a==1> //10s定時燈亮 {led0=0; } if<a==2> //20s定時燈亮 {led0=1; led1=0; } if<a==3> //30s定時燈亮 {led0=1; led1=1; led2=0; } if<chengx==0> //程序選擇,0標準或1快速 { delay<10>;//消抖 if<chengx==0>//程序選擇按鍵按下 { if<b<1> b++; else b=0; } feng<>; while<chengx==0>;//等按鍵松開 } if<b==0> { led3=1; //標準燈亮 led4=0; } else { //快速燈亮 led3=0; led4=1; } if<guoch==0> //過程選擇,0<洗滌+漂洗+脫水0或 { //1〔漂洗+脫水或2〔脫水 delay<10>;//消抖 if<guoch==0>//過程按鍵按下 { if<c<2> c++; else c=0; } feng<>; while<guoch==0>;//等按鍵松開 } if<c==0>//洗滌加漂洗加甩干等亮 {led5=0; led6=0; led7=0; } if<c==1> //漂洗加甩干燈亮{led5=0; led6=0; led7=1; } if<c==2> //只甩干燈亮 {led5=0; led6=1; led7=1; }}feng<>;while<kaishz==0>; //等開始鍵松開}voiddingshi<> //定時子程序{switch<a>{case0: delay<0>;break; //不定時 case1: delay<2000>;break;//定時2s case2: delay<4000>;break;//定時4s case3: delay<6000>;//定6s}led0=1; //定時指示熄滅led1=1;led2=1;}voidxidi<> //洗滌子程序{ucharb1,x1,x2,x3; //洗滌循環(huán)次數jinshui<>;if<b==0>b1=60; //標準。循環(huán)60,12minelseb1=30; //快速。循環(huán)35,7minfor<x1=0;x1<b1;x1++> //12s重復60或30次{ for<x2=0;x2<40;x2++>//正轉4s { zhengzh=0; delay<100>;//延時中可以檢測開始暫停鍵 } zhengzh=1;//停2s delay<2000>; for<x3=0;x3<40;x3++>//反轉4s { fanzh=0; delay<100>;//延時中可以檢測開始暫停鍵 } fanzh=1; delay<2000>;//停2s}paishui<>;led7=1; //關洗滌燈}voidpiaoxi<> //漂洗子程序{uintb2,z1,x2,x3,x4;if<b==0> //標準。循環(huán)30,6minb2=30;elseb2=15; //快速。循環(huán)15,3minfor<z1=0;z1<2;z1++> //漂洗2次{jinshui<>; for<x2=0;x2<b2;x2++> //12s重復30或15次{ for<x3=0;x3<40;x3++>//正轉4s { zhengzh=0; delay<100>;//延時中可以檢測開始暫停鍵 } zhengzh=1; delay<2000>;//停2s for<x4=0;x4<40;x4++>//反轉4s { fanzh=0; delay<100>;//延時中可以檢測開始暫停鍵 } fanzh=1; delay<2000>;}paishui<>;}led6=1; //關漂洗燈}voidshuaigan<> //甩干子程序{uintb3,x3;if<b==0> //標準。循環(huán)3,3*1min=0.1s*1800b3=1800;else //快速。循環(huán)2,2*1min=0.1s*1200b3=1200;paish=0;delayms<5000>;//等排水牽引器工作完for<x3=0;x3<b3;x3++>{ zhengzh=0; delay1<100>;//延時同時檢測開始暫停鍵,繼續(xù)工作時先讓牽引器工作 if<anq==1>//安全開關檢測 { delay<10>; if<anq==1>//洗衣桶蓋打開 {//急停,報警 zhengzh=1; paish=1; feng<>; while<anq==1>;//洗衣機桶蓋關閉 paish=0;//先打開排水牽引器一段時間后電機轉 delay<5000>; } }}zhengzh=1;//電機斷電,自然減速delay<10000>;//自然減速paish=1;//強制停止led5=1; //關甩干燈}voidmain<>//主程序{shezhi<>;dingshi<>;switch<c>//過程判斷{ case0://洗滌+漂洗+甩干 xidi<>; piaoxi<>; shuaigan<>; break; case1://漂洗+甩干 piaoxi<>; shuaigan<>; break； case2://甩干 shuaigan<>;}feng<>;//結束提示kaig=0；//電源開關復位}

4小天鵝洗衣機調試過程4.1硬件設置第一次硬件設計：將繼電器、NPN型三極管、LED、電阻焊接成外部模塊,與開發(fā)板及洗衣機連接。經調試不能正常工作,測量分析發(fā)現直接用單片機引腳驅動三極管,會造成各引腳電壓異常,從而不能正常工作；另外,采用I/O口直接驅動NPN型三極管時,I/O口為高電平時三極管導通電磁閥工作。但當剛開機后程序執(zhí)行前的瞬間,單片機I/O口全為高電平,會出現開機后電磁閥工作的現象。第二次硬件設計：經分析后采用TLP521-2型光電耦合器與三極管連接來驅動電磁閥。將繼電器、TLP521-2型光電耦合器、NPN型三極管、LED、電阻焊接成外部模塊并與開發(fā)板及洗衣機連接。圖4.1硬件控制電路圖4.2控制電路與開發(fā)板連接圖4.3整體電路4.2程序調試4.2.1程序分塊調試將實現電機正反轉的程序下載到單片機中,按下開始按鈕,實現電機正轉,經觀察電機正常工作；同理調試進水、排水,經觀察均能正常工作；4.2.2程序組合調試1、"洗"過程：將電機正反轉、進水、排水程序組合后下載到單片機進行調試?，F象：進水過程正常,電機不能正常工作。暫停后再次開始不能正常工作。原因：程序開始/暫停功能采用P3.2中斷方式實現,因需求及限制原因,"開始"前P3.2作為普通I/O口使用,"開始"后設置為中斷方式工作。經觀察,程序"開始"后進入設置中斷程序時出現錯誤,分析后未找到原因。措施：取消中斷功能,改為查詢方式實現"開始/暫停"功能,調試后可以正常工作。原程序：voidmain<>{init0<>;shezhi<>;dingshi<>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。}修改后程序：voidmain<>{shezhi<>;dingshi<>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。}voiddelay<uintz> /*洗滌和漂洗延時*/{uintx,y;for<x=0;x<z;x++>for<y=0;y<110;y++> {if<kaishz==0> //暫停是否按下 { delayms<5>; if<kaishz==0> { zhengzh=1; //停所有fanzh=1;paish=1;jinsh=1; feng<>; while<kaishz==0>; //等按鍵松開 delayms<5>; while<kaishz==1>; //等按鍵按下〔開始 delayms<5>; while<kaishz==0>; //等按鍵松開feng<>; } } }}2、"漂"過程：將電機正反轉、進水、排水程序組合后下載到單片機進行調試。該過程與洗過程相似,經第一步調試改正后該過程未出現錯誤。3、"甩"過程：將電機正轉、排水程序組合后下載到單片機進行調試。現象：開始工作后波輪盤先轉動,延時一段時間內筒與波輪盤一起工作；甩干過程停止時出現"急剎"現象。原因：開始工作時,牽引器完成工作前電機已開始工作；結束工作時,電機未完全停止牽引器已完成工作。措施：開始工作時先進行排水工作并延時適當時間；工作結束時先關閉電機,排水延時適當時間后在進行關閉。修改前程序：voidshuaigan<> /*甩干程序*/{uintb3,x3;if<b==0> // /*標準。循環(huán)3,3*1min=0.1s*1800*/b3=600;else // /*快速。循環(huán)2,2*1min=0.1s*1200*/b3=400;paish=0;delay1<3000>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。zhengzh=1;delay<10000>;paish=1;led5=1; //關甩干燈}修改后程序：voidshuaigan<> /*甩干程序*/{uintb3,x3;if<b==0> // /*標準。循環(huán)3,3*1min=0.1s*1800*/b3=600;else // /*快速。循環(huán)2,2*1min=0.1s*1200*/b3=400;paish=0;delay1<5000>;。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。zhengzh=1;delay<10000>;paish=1;led5=1; //關甩干燈}4、"漂""甩"過程組合：將"漂""甩"過程程序進行組合,下載到單片機進行調試?，F象："漂""甩"過程過渡異常。原因："漂"過程結束后馬上開始"甩"過程,但洗衣機反應遲緩。措施："漂"過程結束后增加適當延時。5、"洗""漂""甩"過程組合：現象："洗""漂"過程過渡異常,進水閥與排水閥在過渡時會同時打開。原因："洗"過程結束后馬上開始"漂"過程,但洗衣機反應遲緩。措施："洗"過程結束后增加適當延時。

5小天鵝洗衣機創(chuàng)新設計5.1水質渾濁度檢測方案一、光電池光電池工作原理是基于光生伏特效應,是可直接將光能轉換成電能的器件。有光線作用時就是電源,如光電池。另一類用于檢測和自動控制等。結構原理：光電池實質是一個大面積PN結,結構如下圖5.1所示,上電極為柵狀受光電極,柵狀電極下涂有抗反射膜,用以增加透光,減小反射,下電極是一層襯底鋁。當光照射PN結的一個面時,電子空穴對迅速擴散,在結電場作用下建立一個與光照強度有關的電動勢,一般可產生0.2V～0.6V電壓,50mA電流。光照硅光電池的P區(qū)時,在P區(qū)產生電子-空穴對,硅光電池表面的光子多,電子-空穴對也越多。在內電場的作用下,電子向內擴散,在復合前到達P-N結過渡區(qū),內電場的作用將這些電子推向N區(qū)。于是光照產生的電子-空穴對中的電子流向N區(qū)；空穴則留在P區(qū),導致P區(qū)帶正電,N區(qū)帶負電,形成電位差。圖5.1光電池結構圖圖5.2光電池工作原理圖開路電壓與光照度關系是非線性關系,在照度位2000lx下趨于飽和。短路電流——短路電流ISC與照度EV之間關系稱短路電流曲線；短路電流是指,外接負載RL相對內阻很小時的光電流,實驗證明：負載電阻RL越小,曲線線性越好,線性范圍越寬；RL≈100Ω以下為好。短路電流曲線在很大范圍內與光照度成線性關系,因此光電池作為測量元件使用時,一般不作電壓源使用,而作為電流源的形式應用。圖5.3光電池光照特性圖圖5.4光電池光照與負載的關系圖5.5硅、硒光電池的頻率特性頻率特性指光電池相對輸出電流與光的調制頻率之間關系。硅、硒光電池的頻率特性不同,硅光電池有較好的頻率響應,硒光電池較差。在一些測量系統(tǒng)中,光電池作為接受器件,測量調制光〔明暗變化的輸入信號,所以高速計數器的轉換一般采用硅光電池作為傳感器元件。電路連接光電池作為控制元件時通常接非線性負載〔晶體管。鍺管發(fā)射結導通電壓降為0.2V～0.3V,硅光電池開路電壓可達0.5V,可直接將光電池接入基極,控制晶體管工作。光照度變化時,引起基極電流IB變化,集電極電流〔IC=βIB發(fā)生β倍的變化。電流IC與光照近似線性關系。硅管的發(fā)射結導通電壓為0.6V～0.7V,這時光電池的0.5V電壓無法起到控制作用,可以將兩個光電池串聯后接入基極,或者用偏壓電阻和二極管產生附加電壓。光電池作為電源使用時,根據使用要求進行連接。需要高電壓時應將光電池串聯使用；需要大電流時應將光電池并聯使用。圖5.6光電池接收電路方案二、水質渾濁度傳感器渾濁度傳感器的選擇及簡介渾濁度傳感器主要用于檢測洗衣機桶內水的渾濁程度,以判斷洗滌狀態(tài),它的測試特性直接影響洗凈度、洗滌時間等參數。經查證,相關國家標準中沒有渾濁度的一般定義,而是給出了自來水的具體標準〔GB8538-6-1987該標準指出:水的渾濁度是由泥土、沙質、細微的有機物和無機物、可容的有色的有機化合物以及浮游生物和微生物等懸浮物質所造成的,這是反映天然水及飲用水的物理狀態(tài)的一項指標。這一定義說明渾濁度的含義是廣義的,完全適用于對洗衣機洗滌液的渾濁度定義。可以依據這一標準檢測洗滌液的渾濁程度。按自來水及環(huán)保部門對水質的檢測辦法,以GB5750-85規(guī)定的甲醛聚合物〔福爾馬金標準液作為計量標準物。標準中規(guī)定常用范圍為0~400度〔這是衡量渾濁度的一個單位。而我們根據洗衣機桶內洗滌液的渾濁度的實際情況,洗滌液的臟污程度比標準規(guī)定的范圍要高。實驗分析,在采用上述標準的條件下,將渾濁度的覆蓋范圍從0~400度擴大到0~800度。渾濁度傳感器的原理我們知道紅外線的穿透能力強,且透射光的強度隨著傳播介質的變化而變化。所以如圖5.7所示,把渾濁度傳感器的外殼固定在被測通道上,采用一定波長的紅外發(fā)光二極管作為檢測光源,穿透被測溶液,檢測其透射光強來檢測溶液渾濁的程度。紅外發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光穿透被測溶液的介質,被接收端的光電三極管接收,產生光電流。由于溶液含有的雜質、灰塵的顆粒大小、密度不同,光電三極管的光電流近似為線性的變化。經濾波后輸出,即得到與渾濁度相關的檢測信號。圖5.7渾濁度傳感器結構原理圖渾濁度傳感器的紅外發(fā)光二極管被施加定值激勵信號,改變透光強度,通過光電三極管及信號處理電路得到輸出特性。實驗得出,紅外發(fā)光二極管的波長與洗衣機桶內渾濁流體的渾濁懸浮顆粒徑向尺寸相適應,紅外發(fā)光二極管輸出特性曲線與光電三極管的輸出特性曲線如圖5.8、圖5.9所示。根據特性曲線確定正確的工作電流和理想的工作點,以保證在測試范圍內傳感器工作在線性工作區(qū)。圖5.8 紅外發(fā)光二極管輸出特性曲線圖5.9光電三極管輸出特性曲線渾濁度對應關系的建立設傳感器的紅外發(fā)光二極管光強為E0,紅外光穿越被測溶液的直線距離為L,穿越后的光強為E1,根據郎伯-比爾定律,定義溶液的渾濁度為T,則T=-1/BL*ln<E1/E0>〔式5-1式中B為與溶液性質有關的介質散射系數；L為被測溶液的直線距離,mm；E0為發(fā)光二極管照度,lx；E1為穿越后的照度,lx。根據光電檢測原理及特性,在一定范圍內,發(fā)光二極管的輻射照度E0與驅動電流I0成正比,光電三極管的短路輸出電流IL與入射照度E1成正比。在驅動電流I0恒定的情況下,式〔5-1可改寫為T=-1/BL*ln<IL/C>〔式5-2式中C為一常數；IL為光電三極管的短路輸出電流,mA。通過式〔5-2可以看出：最終的檢測結果,反映在光電三極管的輸出電流和相應的電壓上。渾濁度傳感器的器件選擇與電路組成傳感器外殼采用工程塑料ABS經模具加工制成,各部分尺寸必須符合設計要求,保證能可靠安裝在洗衣機溶液測試位。光電三極管輸入波長與紅外發(fā)光二極管光譜特性要匹配,保證其一致性。在渾濁度的電路圖中,我用了一個PWM〔脈寬調制,PWM是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術,廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。脈沖寬度調制是一種模擬控制方式,其根據相應載荷的變化來調制晶體管柵極或基極的偏置,來實現開關穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的改變,這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定,是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。在PWM這里,因為AT89C51單片機沒有PWM模塊,但是可以用軟件實現,所以我用單片機的軟件實現PWM模塊的方波輸出。圖5.10WM信號產生電路圖圖5.10信號產生電路圖渾濁度傳感器的檢測電路如圖5.11所示。PWM輸出口可對渾濁度傳感器中紅外發(fā)光二極管L1施加脈沖寬度可調的方波。為減小電源電壓波動對紅外發(fā)光二極管驅動功率的影響,采用恒流源供電。恒流源電路由上端電路TL431構成,其參考端可提供精密的2.5V電壓,而且,其偏置電流很小。調整圖中的電阻Rp,使紅外發(fā)光二極管L1驅動電流為20mA。渾濁度傳感器通過三極管VT3端接收到從紅外發(fā)光二極管發(fā)出的脈沖波,經測試后,接到ADC0809端,輸出數字信號。測量等級分為八個等級,分為0,100,200,300,400,500,600,700,800度。通過發(fā)光二極管閃爍的強弱程度的不同來判斷渾濁程度。圖5.11渾濁度傳感器電路..5.2冬天給水加溫,加熱器及測溫系統(tǒng)5.2.1加熱系統(tǒng)MOC3041芯片是一種集成的帶有光耦合的雙向可控硅驅動電路.它內部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零觸發(fā)電路等器件.它由輸入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管,在5～15mA正向電流的作用下發(fā)出足夠強度的紅外光去觸發(fā)輸出部分；輸出部分包括一個硅光敏雙向可控硅和過零觸發(fā)器,在紅外線的作用下,雙向可控硅雙向導通,與過零觸發(fā)器一起輸出同步觸發(fā)脈沖,去控制執(zhí)行機構——外部的雙向可控硅。用于邏輯控制電路系統(tǒng),如固態(tài)繼電器,工業(yè)控制,電機,電磁鐵和消費類電子產品等。下圖左為MOC3041實物圖,右下為管腳原理圖5.12。1陽極2陰極3空4輸出１5空6輸出２圖5.12光電耦合器MOC3041管腳功能MOC3041與飲水機的加熱器相連,實現對加熱器的驅動和控制。本系統(tǒng)用單片機的P3.1口與MOC3041連接,當P3.1口輸出低電平時,MOC3041輸入部分的發(fā)光二極管導通,發(fā)出足夠強度的紅外光去觸發(fā)輸出部分,控制可控硅導通,從而打開加熱器；當P3.1口輸出高電平時,MOC3041輸入部分的發(fā)光二極管截止,可控硅斷開,關閉加熱器。圖5.13MOC3041和雙向可控硅構成的輸出通道5.2.2測溫系統(tǒng)該水溫控制系統(tǒng)采用單片機進行溫度實時采集與控制。溫度信號由"一線總線"數字化溫度傳感器DS18B20提供,DS18B20在-10～+85°C范圍內,固有測溫分辨率為0.5℃。水溫實時控制采用繼電器控制電熱絲和風扇進行升溫、降溫控制。系統(tǒng)具備較高的測量精度和控制精度,能完成升溫和降溫控制。采用數字溫度傳感器DS18B20。DS18B20為數字式溫度傳感器,無需其他外加電路,直接輸出數字量?？芍苯优c單片機通信,讀取測溫數據,電路簡單。如圖5.14所示。DS18B20與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比,他能夠直接讀出被測溫度并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式。并且從DS18B20讀出的信息或寫入DS18B20的信息僅需要一根口線〔單線接口讀寫,因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結構更趨簡單,可靠性更高。他在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面帶來了令人滿意的效果。圖5.14DS18B20測溫電路〔1DSI8B20的測溫功能的實現：其測溫電路的實現是依靠單片機軟件的編程上。當DSI8B20接收到溫度轉換命令后,開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的0,1字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數據,讀取時低位在前,高位在后,數據格式以0．0625℃／LSB形式表示。溫度值格式如表所示,其中"S"為標志位,對應的溫度計算：當符號位S=0時,直接將二進制位轉換為十進制；當S=1時,先將補碼變換為原碼,再計算十進制值。DSI8B20完成溫度轉換后,就把測得的溫度值與TH做比較,若T>TH或T<TL,則將該器件內的告警標志置位,并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應。表5.1DS18B20溫度值格式表LSByteMSByteSSSSS〔2、DSl820工作過程中的協議初始化->RoM操作命令->存儲器操作命令->處理數據①初始化單總線上的所有處理均從初始化開始②ROM操作命令總線主機檢測到DSl820的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一這些命令如表所示表5.2ROM操作命令表指令代碼ReadROM<讀ROM>33HMatchROM<匹配ROM>55HSkipROM<跳過ROM]CCHSearchROM<搜索ROM>F0HAlarmsearch<告警搜索>ECH③存儲器操作命令如表示表5.3存儲器操作命令表指令代碼WriteScratchpad<寫暫存存儲器>4EHReadScratchpad<讀暫存存儲器>BEHCopyScratchpad<復制暫存存儲器>48HConvertTemperature<溫度變換>44HRecallEPROM<重新調出>B8HReadPowersupply<讀電源>B4H〔3溫度轉換算法及分析由于DS18B20轉換后的代碼并不是實際的溫度值,所以要進行計算轉換。溫度高字節(jié)〔MSByte高5位是用來保存溫度的正負〔標志為S的bit11～bit15,高字節(jié)〔MSByte低3位和低字節(jié)來保存溫度值〔bit0~bit10。其中低字節(jié)〔LSByte的低4位來保存溫度的小數位〔bit0~bit3。由于本程序采用的是0.0625的精度,小數部分的值,可以用后四位代表的實際數值乘以0.0625,得到真正的數值,數值可能帶幾個小數位,所以采取小數舍入,保留一位小數即可。也就說,本系統(tǒng)的溫度精確到了0.1度。算法核心：首先程序判斷溫度是否是零下,如果是,則DS18B20保存的是溫度的補碼值,需要對其低8位〔LSByte取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度Copy到單片機的RAM中,里面已經是溫度值的Hex碼了,然后轉換Hex碼到BCD碼,分別把小數位,個位,十位的BCD碼存入RAM中。圖5.15DS18B20測溫電路圖5.3電解水殺菌功能洗衣機內安裝電解水裝置,自來水通過水管輸進洗衣機后,由點解裝置將水電解為弱堿性和弱酸性電解水,弱堿性水用于洗滌程序,弱酸性用于漂洗殺菌消毒。據檢測,殺菌率達到90%以上,更重要的是,由于弱堿性可起到清潔作用,故可不用洗衣粉就可達到健康洗滌功效,輕松實現衣物潔凈,具有普通洗衣機無法實現的健康效果。5.4擺脫按鍵的繁瑣,基于語音識別模塊新型單片語音識別電路HL7003-02,電路結構簡單、外圍元器件少,設計、制作、調式及操作十分容易,適合愛好者制作各種由語控制的游藝機、家電控制、智能玩具、語音門鎖、門鐘等等方面。它是根據用戶自己的聲音輸入而識別的音晶片識音辯識的單片IC,它能識別12個不同的字句,可控制不同的輸出開關,完成指定的功能。1、特點：內置麥克風放大器、內置A/D轉換器、12個1.5秒長的字句識別、多功能I/O口、2個普通輸入腳,4個觸發(fā)輸入腳、2個輸出端口,包含一個4輸出口及一個輸出口、2個LED輸出驅動動、不同的編碼方式,可做成專用的線路、2.4V~3.3V工作電壓、低功耗,自動斷電功能。2、功能說明操作分為兩大部分,首先必須將字句錄入,第二步操作才是識別模式,此外,操作中AP7003-01能夠判斷是否有信號輸入,這一切均按內部程序或是特定編碼選擇所決定。

在你需做識別操作時,目標的字句必須已存入內部存12個存貯區(qū),存貯12個不同字句的特征。每個存貯區(qū)可以存放長達1.5秒的字句。你可以用鍵盤來選擇存貯區(qū)或用適當的命令控制,將字句錄入。可用外部的麥克風或其它媒體輸入語音或字句內容,經過內部麥克風放大器準確放大之后,語音信號被內容的A/D轉換器數字化。內部聲效處理器將處理數字化后的語音及將字句里的特征進行抽樣。當被識別的目標字句,錄入之后,你現在可以開識別操作,進入內部字句識別操作模式,輸入的語音被聲音處理器特征抽樣,同存貯在內部的目標字句的抽樣特征進行比較,必須是剛好同所選擇的識別的目標字匹配。結果才輸入信號至PA口或其它輸出端。在一定時間內,無操作時,會將電源關閉以節(jié)省損耗,后可用按鍵喚醒。5.16單片語音識別電路HL7003-02操作方法：1、通電后,先按①鍵,LED1和POA1<LED3>同時亮,此時立刻對著話筒發(fā)話<語音長度不超過1.5秒>,POA1滅,LED1亮,再對著話筒進行"學習",LED2、POA1同時亮,表示"學習"成功。接著再按②鍵,LED1、POA2同時亮,。依此類推,直至1~12鍵全部學習完畢。也可以對某一鍵或某幾個鍵進行無序輸入和