基于单片机的智能洗衣机控制系统设计(共47页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要随着电子技术的飞速发展,人们生活水平的提高及生活节奏的加快,家电产品是越来越深入人们的日常生活。本系统研究的内容就是以单片机为中心的洗衣机控制系统设计,系统采用常见的价廉物美的ATMEL单片机AT89C51作为控制核心。为防止因电源过低或电源间断性供电而引起电脑工作状态混乱,设计了欠压检测保护电路。如有脱水误开盖或脱水不平衡等状况,蜂鸣器鸣叫,提示用户进行处理,保证洗衣机及人身安全。本设计按键较少,采用单端直接输入方式,使电路简单。功率驱动电路先由三极管进行电流放大后再加到继电器的控制极上,作为继电器的触发信号。由继电器实施对电动机、进水阀、排水阀的控制。显示电路
2、采用三只发光二极管作程序选择键功能显示。电源电路经变压,整流,滤波后经三端集成稳压器7805输出稳定的5V直流电压,作为程序控制器的主电源。关键词:单片机;洗衣机;程序;电源AbstractAlong with electronic technology swift development, the people living standards enhancement and rhythm of lifes quickening, the electrical appliances product is more and more thorough peoples daily life. T
3、his system researchs content is take the monolithic integrated circuit as the central washer control system design, the system uses the common low-price quality merchandise ATMEL monolithic integrated circuit AT89C51 to take the control core. In order to prevent because of the power source to be exc
4、essively low or the power source discontinuity power supply causes the computer active status to be chaotic, has designed the undervoltage examination protection circuit. If has the dehydration to uncap or the dehydration by mistake not balanced and so on conditions, the buzzer sounds, to prompt the
5、 user to carry on processing, guarantees the washer and the personal safety. This design pressed key are few, selects the single end direct input method, makes the electric circuit to be simple. The power driving circuit carries on first after the triode tube the electric current enlarges adds to re
6、lays control again on extremely, takes relays trigger pip. Implements by the relay to the electric motor, the inlet valve, draw-off valves control. The display circuit uses three light emitter diodes to make the program selection key function demonstration. The power circuit passes through the live
7、pressure, the rectification, after the filter, after three end integration manostat 7805 output stable 5V DC voltage, takes program timers main power source. key word: Monolithic integrated;The washing machine;Program;Power supply目 录 专心-专注-专业 1 绪论1.1 课题开发背景 从古到今,洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动,而在洗衣机出现以前,对于许多人而言,它并
8、不像田园诗描绘的那样充满乐趣,手搓、棒击、冲刷、甩打这些不断重复的简单的体力劳动,留给人的感受常常是:辛苦劳累。1858年,汉密尔顿史密斯制成了世界上第一台洗衣机。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战,美国人比尔布莱克斯发明了世界上第一台人工搅动洗衣机。1911年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。1920年美国的玛依塔格公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体,第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜板的双层结构。1936年,他们又将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时,世界各地也相继出现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣机。1932年后,美国一家公司研制成功了第一台前装式滚筒
9、全自动洗衣机,洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内自动完成,使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机,目前在欧洲、美洲等地得到了广泛的应用。第二次世界大战结束后,洗衣机得到了迅速的发展,研制出具有独特风格的波轮式洗衣机。这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底,又称涡卷式洗衣机。随着人民生活水平的提高,人民的生活水平不断提高,智能洗衣机作为人们从繁复的家务劳动中解放出来的好助手,越来越受到消费者的喜爱。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
10、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。越来越多的人需要用洗衣机。现在洗衣机越来越高度自动化,只要衣服放入洗衣机,简单的按两个键,就会自动注水,一些先进的电脑控制洗衣机,还能自动的感觉衣物的重量,自动的添加适合的水量和洗涤剂,自动的设置洗涤的时间和洗涤的力度,洗涤完以后自动的漂洗甩干,更有些滚筒洗衣机还会将衣物烘干,整个洗衣的过程
11、完成以后还会用动听的音乐声提醒用户,用户可以在洗衣的过程做其它的事,节省了不少的时间。总之,每一项技术的进步极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。1.2 目的意义 本次设计是为了满足不同用户的不同需求。以单片机AT89C51为核心,来实现对电动机的自动控制,减少手动控制,并且由于该系统的设计在应用中可以提高工作强度,可以让人们放心使用, 提高产品的安全性。由于其功能简单,设备要求性能不高,可移植性比较强,此外,洗衣机的各项功能都是由单片机控制实现的,单片机体积小,控制功能灵活,因此,设计出基于单片机的洗衣机智能控制系统具有很强的实用性,可以广泛使用。同时也将微电脑控制技术用到了实际生活中,最重
12、要的是将所学的东西运用化。1.3 国内外现状及水平全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式全自动洗衣机(也叫套桶式全自动洗衣机)、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的33、52和15。搅拌式洗衣机目前还没有进入我国市场,以下是对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论。(1)滚筒式洗衣机更好地软化衣物纤维,减小洗涤过程中衣物的损伤和变形,并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬忪:提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉,加快洗衣粉中弱酸性物质与污物化学反应速度,提高洗衣粉中酶的活性,同时有利于溶解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的粘附作用,从而可在同样的洗净比
13、下(注:洗净比是国家对洗衣机的质量考核标准中的一个基本指标),可大幅度降低洗涤过程对机械外力的需求: (2)高温能有效地杀死一些细菌。 加温洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流,要达到一定的洗净比,就必须有足够的机械力,而机械力对衣物是有损伤的,这就注定了波轮式洗衣机的磨损率人人高于滚筒式洗衣机。 各种新水流基本原理是一样的,就是尽量以紊乱的水流减少衣物的缠绕,增大水流的冲刷力来洗涤,与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之问的摩擦方式相比,水流冲刷对衣物的损伤较小。 (3)波轮式洗衣机因为滚筒式机的价格人人高十波轮式机,所以波轮式洗衣机仍受到普遍欢迎。关于水流:现存波轮式全自动洗衣机的宣传重点放存新水流
14、上,如LG的拳击棒、松下的双瀑布、荣事达的网络水流等,但正如上面说到过的,各个厂家是用小同的方法实现同一个目标,实际效果也差小多,所以不必太在意。关于程序控制器:新推山的波轮式仝自动洗衣机均采用单片机程序控制器,原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型弓的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同,最少的也有好儿个控制项,每一项又有几种不同的洗涤程序可供选择,足以满足不同的洗涤要求,所以没有必要考虑这个问题。存模糊控制的洗衣机中,单片机通过采集水位传感器、布量传感器、光传感器的信号以及电动机的转速,判断出衣物的质地、多少、肮脏程度,从而自动调整对衣物进行合理的沈涤,缺点是价格太贵。关
15、于不锈钢内桶:采用不锈钢内桶的目的是为了减小衣物和内桶壁的摩擦力,从而减轻衣物的磨损,选购时应予以考虑。关于同心洗:同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装,直接驱动。这样在洗涤,特别是脱水的时候洗衣桶震动减小,使噪声得以降低。但要说这样会延长洗衣机的寿命是不正确的。 至丁变频洗衣机,其一是可以对不同质地的衣物自动选用不同的电动机转速,从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度,在保证洗得干净的同时,最大限度地降低衣物的磨损。其二是可以存脱水甩干时,由慢到快地启动,使衣物在桶内分布均匀,脱水效果好,同时由于衣物均匀地分布存洗衣桶的四周,洗衣桶的重心落在轴心上,可以减小震动,降低噪声,这当然是有好处
16、的。缺点也是价格太贵。 现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机,还有的厂家开发出了更迷你的旅行洗衣机,小到可以在出外旅行的时候随身携带,为了更方便的操作有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机,这么样?是不是看的眼花缭乱,将来的洗衣机会朝着使用更方便、更加节能、更加个性化的方向发展。1.4 设计内容全自动洗衣机能够按照预设模式自动地完成衣物的洗涤、漂洗和脱水,也可以单独地进行洗涤、漂洗和脱水操作,这些过程一般按时间进行控制。通常在给定的模式下,根据衣物多少允许用户设置不同的水位,当洗衣机启动后,上水电磁阀打开注水,当水到达设定的限位时,上水电磁阀断电,注水过程停止,启动电机,即可开始洗衣
17、操作,为了提高洗衣效率,电机一般先正转若干秒,然后再反转若干秒。另外,每个洗衣机都有容量限制,当洗衣量大于它的额定容量时,控制系统报警并且不启动。主要内容:设计一个用单片机控制的洗衣机控制器.以单片机为主控制器,扩展必要的外部电路,计制作一个洗衣机控制器。单衣程序包括单洗、漂洗、长脱水三个过程。自动模式下的三个模式都包括单洗、漂洗、长脱水三个过程,只是在不同模式和水位下的参数不同罢了;洗衣过程:进入洗衣程序开定时器开始倒计时,根据选择的水位进水,进水完成后,在没有超出要求水位的情况下,进入单洗模式,电动机开始正反转过程根据所选模式中设置的正反转次数以及不同模式下正反转的时间自动洗衣;待单洗完成
18、就进入排水过程,排水时间由水位模式设置,排水结束后进入漂洗过程。漂洗过程:先进行段脱水,脱水结束再进水,进水完成再进行短洗,短洗时间为四分钟,短洗完成在排水,然后重复上述过程一次即完成漂洗过程,漂洗完成进入长脱水过程,长脱水时间为四分钟,电机高速旋转,长脱水结束,整个洗衣过程也结束,此时声光报警提示用户洗衣完成。标准模式下的单洗过程,电机正反转30次,每次正转15秒,再反转15秒;轻柔模式下单洗过程,电机正反转30次,每次正传是三秒,反转也是三秒,快洗模式下的过程,电机正反转24次,每次正转15秒,反转15秒;三种模式下的漂洗过程相同见下面漂洗过程分析;每个模式下的长脱水都是相同的,都是电机正
19、传四分钟。进排水由时间控制由每个水位下设置好了的进排水时间进行控制。时间上的显示,以及洗衣进行的程度则是通过数码管来进行显示的。最后利用keil51跟protues软件,对设计进行仿真分析进而更加真实。2 硬件设计2.1 硬件系统总体设计本文设计并实现了一种基于单片机的智能洗衣机控制系统。该设计方案电路简单、可靠性强、价格便宜。系统主要包括单片机按键控制电路、稳压电源电路、时间及进程显示电路、蜂鸣电路、电机控制电路和单片机的驱动复位电路等。2.1.l 单片机按键控制电路洗衣机控制板电路主要包括:启动停止、电源、标准、轻柔、快洗、甩干、暂停、增减洗衣时间及水位选择按钮。由按键控制将信号输入电路中
20、,按键开关按照矩阵排列,当按键被按动时,其接通的信号将输送到单片机。单片机根据对应的信号调出内部程序进行控制工作,使洗衣机进入相应的洗涤程序,当洗涤不够充分时可由按键及时对洗涤任务进行适当调整。单片机控制电路图如图2.1.1图2.1.2 系统控制板电路图2.1.2 稳压电源电路直流电源为单片机及其外部控制电路提供直流+5V电压,由三相电线将家用输入的220v交流电经过变压、整流、滤波、稳压后,变为稳定的低压直流电+5V,然后送给单片机、可控硅触发电路、显示电路等。系统稳压电源电路如图2.1.2 图2.1.2 系统稳压电源电路2.1.3 时间及进程显示电路时间显示电路由共阳极二位数码管经过触发显
21、示,它能够直接显示当前洗衣机工作状态的时间,进程显示电路由8个发光二极管按一定的矩阵排列而成,并由单片机位芯片74LS138提供触发信号来进行控制发光。它能够让程序控制系统直接向用户显示洗衣机当前的工作状态。预设工作程序时,可根据指示灯的闪亮来判断洗衣机是否接受了指令,还可以通过显示灯的显示来判断洗衣机工作是否正常,在洗衣过程中可以根据进程显示电路来判断是否对洗衣进行时间上的调整。时间及进程显示电路如图2.1.3图2.1.3 时间及进程显示电路2.1.4 蜂鸣器电路蜂鸣器的正极性的一端通过PNP三极管跟一个200R电阻接到+5V电源上面,另一端联接到地上,三极管的基级由单片机的P2.2管脚通过
22、电平高低来控制,当P2.2管脚为低电平时,三极管导通,这样蜂鸣器的电流形成回路,发出声音。当P2.2管脚为高时,三极管截止,蜂鸣器不发出声音。在这里以为系统复位以后,I/O口输出的是高电平。用户可以通过程序控制P2.2管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器电路如图2.1.4图2.1.4 蜂鸣器电路2.1.5 电机控制电路电机负载驱动电路,该电路由两个继电器组成工作电路。两个继电器由单片机控制,根据按键输入指令或接收到的检测信号,来输出相应的控制信号,控制施加+5V于继电器上控制开关动作,接通开关后不同的继电器开关动作后,会使电机负载进行正反转运行。电机控制电路如图2.1.5图2.1.
23、5 电机控制电路2.1.6 单片机的驱动复位电路根据应用的要求,用到单片机,为了可靠的复位要外加一个复位电路。复位操作通常有:上电复位和上电或开关复位。工作原理是通电时,电容两端相当于是短路,于是RST引脚上为高电平,然后电源通过电阻对电容充电,RST端电压慢慢下降,降到一定程度,即为低电平,单片机开始正常工作。上电复位的时间常数要在10ms以上,才能保证上电,一般可以取电容的大小为10F,电阻为10K。单片机的驱动复位电路如图2.1.6图2.1.6 单片机的驱动复位电路2.2 系统的水位检测水位检测模块通过水位传感器实现对桶内水位的检测。水位传感器内部存在LC振荡电路,当水压改变后电容值也会
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