基于单片机的全自动洗衣机控制系统(共23页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上苏州经贸职业技术学院毕业设计(论文)(2011届)题 目:基于单片机的全自动洗衣机控制系统 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。在本设计中,功率驱动电路先由三极管进行电流放大再加到继电器的控制极上,作为继电器的触发信号。由继电器实现对电机、进水阀、排水阀的控制。显示电路采用发光二极管作程序选择健功能显示。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5V直流电压,作
2、为程序控制器的主电源。同时在设计中实现了洗衣机按照整体硬件方案,编制了相应的软件系统,实现了以下主要功能:包括标准程序、经济程序、及强弱程序的多种工作方式,和进水排水功能。关键词:单片机、洗衣机、程序 专心-专注-专业目 录第一章 绪论1.1 洗衣机的发展趋势已经到来的二十一世纪,人们更注重健康与环保,追求舒适、方便与节能。对于洗衣机来说,其设计将趋于向智能型、无波轮型、节能环保型。微小型、组合型方向发展。(1)智能型微电脑和传感器的有机结合,使得洗衣机的智能化进一步提高,洗衣机更加人性化。智能型洗衣机完全可以模仿人对洗涤物的污染程度和洗涤物的多少进行准确的判断,然后选择合适的洗涤剂用量、水位
3、和水流强度,并对整个洗涤过程进行监控。整个洗衣过程只需投放衣物、按下电源即可,它将依赖于各种先进的传感器技术,比如:根据洗涤液的透明度,用光电传感器来自动检测和控制洗涤及漂洗状况;根据脱水时水压的变化,用压电传感器来自动检测和控制整个脱水状况;根据电动机的电流对负载的变化率来检测衣物的多少;根据温度的高低和湿度的大小来自动控制干衣过程等。智能型洗衣机除完成一些传统洗衣机的工作外,还可以做一些具有创造性的工作。(2)无波轮型为了解决洗涤过程中衣物的缠绕和磨损问题,国内外各大洗衣机制造商都在致力于研究新一代无波轮型洗衣机。日本一家公司正在研制超声波洗衣机。它的主要特点是没有电动机和传动系统,在洗涤
4、桶内安装一超声波发生器,利用超声波在液体中产生的“空化”现象,将浸于洗衣桶内衣物上的污垢冲刷下来,从而达到洗净衣物的目的。俄罗斯一家公司则在研制真空洗衣机,它设有一个真空室和泄水装置,它根据气沸腾原理,用泵将洗涤桶内的空气抽出,使桶内的空气极度稀薄,气压急剧降低,进而使水处于沸腾状态。衣物在沸腾气泡的漩涡中经过搅拌,污垢很快就被去除掉,此过程无噪音、无污染、不损伤衣物。臭氧型洗衣机也成为国内外众多洗衣机公司关注的热点。它根据臭氧具有的氧化性,对淀粉、植物色素、脂肪和动植物油等都具有很强的氧化和分解能力,来达到洗衣机过程的去污、杀菌和消毒。无波轮型洗衣机的特点是:没有转动部件,洗涤均匀、无缠绕、
5、磨损率小、噪音低,机械或电气故障,省水、省电等,适宜于洗涤羊毛、呢料、丝织品等高档衣物。(3)节能环保型未来的洗衣机将采用生物洗涤剂,尽量少用或不用化学去污剂,以减少对水资源及环境的污染。同时,利用先进的电力电子技术来降低能耗。(4)微小型美国一公司推出一种根据加热密闭容器使用使其空气形成高压的原理,迫使洗涤剂渗透到衣物中去,达到去污洗涤的目的。这种小型洗衣机只有几公斤重,携带方便,是单身贵族和野营旅游者的好帮手。除此之外,它还可作为小型美容院等毛巾消毒设备使用。(5)组合型将洗衣机与干衣机组合成一体,集洗涤与干燥于一身;或将波轮与滚筒两种洗涤方式组合成一体,可同时满足洗涤大型脏物与薄料真丝的
6、需要。这种组合型洗衣机一般来容量较大,适合旅馆、饭店使用。今后,洗衣机行业的发展将与电子 、生物、化学等技术发展密切相关,并为人们生活提供高质量服务。综上所述,随着社会的发展,洗衣机电机不断向高功率密度、节能、环保(低噪声)、智能化等方面发展,这也决定了变速电机将会成为主流电机。尤其是变频电机和无刷电机,由于具有结构可靠、控制方便、效率高、噪声低等优点,将会受到越来越多的用户的青睐。1.2 课题背景随着人民生活水平的提高,越来越多的人需要用洗衣机。现在的洗衣机越来越高度自动化,只要衣服放到洗衣机内,简单的按两个键,就会自动注水一些先进的电脑程序控制洗衣机,还能自动的感应衣物的重量,自动添加适合
7、的水量和洗涤剂量,自动的设定洗涤时间和洗涤力度,洗涤完以后自动漂洗,甩干。更有些滚动式洗衣机还会将衣物烘干,整个洗衣的过程完成以后还会用动听的音乐声提醒用户,用户可在洗衣的过程干其他的事,节省不少的时间。总之,每一项技术的进步都极大的推动了洗衣过程自动化程度的提高。1.3本课题的任务及要求本设计采用物美价廉的ATMTEL单片机AT89C51为控制核心,为了保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣报警电路。本设计按键比较少,所以采用直接输入方式,使电路简单化。电源采用三端集成稳压器7805提供+5V电源。功率驱动电路由开关对电机,进水阀的控制。为了防骗读者更快的了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与
8、洗衣机有关的一些常见电子元器件的基本功能。而且本设计只设计了全自动洗衣机的基本功能,其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级,使全自动洗衣机更加的只能换,更加的完善。第二章 方案论证2.1方案一:电动程序控制器式洗衣机早期许多波轮式全自动洗衣机的控制系统采用的是电动式程序控制器,由它完成进水,洗涤,漂洗。脱水,排水等控制。(1)构成和原理电动式控制器多由一只5V的16级低速同步电动机作为动力源,驱动齿轮减速机构成和凸轮机构工作,控制不同的触点,吸合或断开,实现进水,洗涤,漂洗,脱水,排水等功能的控制,典型的电动式程序控制器。控制器内的各个程序触点的吸合,断开受齿轮的控制,吸合,断开时间与凸轮的醒
9、转有关,而凸轮的醒转是根据程序所设置的时间来设计的,控制器内有高速凸轮组合低速的凸轮组两套图论足,其中低速凸轮组有7个凸轮,驱动4组触点,用于控制进水,排水,洗涤,脱水,高速凸轮组与一般机械定时器相似,用于控制标准,轻柔两种洗涤方式,并且还控制电动机按正转,停止,反转的周期运转。故障检测与维修(2)典型故障电动式程序控制器异常会产生不能洗涤,不能脱水,排水不尽就脱水等故障;也会产生一通电就会工作在洗涤,脱水状态的故障。(3)检测为电动式程序控制器的同步电动机提供电源后,控制器不发出“滴答”声,说明电动机没有旋转或是齿轮磨损严重,传动机构被卡死,若电动机不能转动,测电动机的供电是否正常,正常,说
10、明电动机异常,需维修或更换电动机,若电动机运转,将它拆开后进行维修或换电动式程序控制器,若定时器能够工作,但触点不能设置时间接通,则说明凸轮或触电异常,若触点始终接通,说明触点粘连,出点粘连后,可以用什锦锉刀进行打磨。2. 2方案二:单片机控制式洗衣机单片机控制的全自动洗衣机,就是指它的程序控制器采用微电脑。这种程序微电脑控制器的核心是单片机,外加稳压电源,时钟电路,功能选择键输入电路,放大驱动电路,显示电路等,它们组成了一个完整的全自动洗衣机的指挥中心。微电脑程序控制器式全自动洗衣机电路的基本原理方框图如图2.1所示。蜂鸣放大驱动进水电磁阀电动机排水电磁阀电源单片机欠压保护水位开关时基选择开
11、关时钟复位安全开关图2.1程序控制器式全自动洗衣机控制电路基本原理方框图生产厂家已在单片机中存入各种程序。操作者通过功能选择键选定某种洗衣程序后,电脑根据输入的这一操作命令,从存储器中取出对应的程序,依次在它的各个输出端上输出有效电平。经外部电路放大后,控制电动机、进水电磁阀、排水电磁阀等产生相应的动作,从而实现整个洗衣过程的自动化操作。因电脑程序控制器电路一般使用低压直流电源,所以通常采用变压器降压、二极管整流、电容滤波电路。为了使程序控制器稳定可靠地工作,一般都采用稳压电路。有的程序控制器采用分立元件组成的串联型稳压电路,也有使用三端集成稳压器。单片机输出的控制信号不能直接带动电动机等大功
12、率器件,必须经过电流放大后由执行器件来控制。在洗衣机上采用较多的方法是在单片机的每个输出端接一个工作在开关状态的三极管,由它驱动继电器动作;或者将经过三极管电流放大后的控制信号加到双向可控硅的控制极上,使可控硅的通断情况发生变化。单片机输出的对电动机,进水电磁阀及排水电磁阀的控制信号最终都是由继电器或双向可控硅来执行的。单片机程序控制器的功能选择键通常都采用轻触式按键。输入的方式有两种:一种是直接输入,即电脑每一个输入端接一个按键;另一种是动态扫描输入,这种各功能选择键都接在同一个开关矩阵中,由电脑产生的扫描信号来识别键的状态。2.3方案比较与选择很显然,单片机控制式洗衣机具有较多的优点。单片
13、机体积微小,且编程具有很强的灵活性,洗衣机的体积更小,更适合家庭的使用,且操作更加的简单方便,更加的安全。这些都是方案一中不具备的优点。且单片机控制式洗衣机更能适应时代的要求满足人们的需求,故障的检测及维修都比较方便。第三章 总体设计3.1设计概述本设计紧随时代脚步,紧跟科技的发展,利用物美价廉的AT89C51单片机控制全自动洗衣机,实现了洗衣机的一些基本功能。这些功能包含了全自动洗衣机的程序选择,强弱选择,进出水的控制,及盖开保护电路。3.2系统基本原理框图 电源蜂鸣器放大驱动进水电磁阀排水电磁阀电动机程序选择开关水位开关强弱开关运行/暂停/解除报警盖开关时基时钟单片机3.3洗衣机控制功能分
14、析(1) 程序选择按钮标准:洗涤6分钟,漂洗4分钟,漂洗二次;脱水2分钟。经济:洗涤6分钟,漂洗2分钟,漂洗一次,脱水2分钟。单独:洗涤6分钟,只是洗涤,不漂洗也不脱水,排水。脱水:脱水1分钟,只脱水,排水。(2)强弱按钮强弱选择按钮是用来选择洗衣强度的。启动电源时,默认为是强洗,按下强弱按钮选择弱洗再次按下即强洗,依次类推。运行中按此键无效。强洗与弱洗的差别在于洗衣机的转速不一样。强洗高于弱洗。(3)启动/暂停按钮第一次启动,正常运行,标准方式:洗涤,漂洗,脱水三盏LED指示灯亮,显示工作状态正常。关闭进水开关,洗涤灯LED开始闪烁;洗涤时间到,自动排水,再次按下进水开关,进水,关闭进水开关
15、,进水结束,进入漂洗阶段,漂洗第1次,洗涤灯闪烁,时间到自动排水,按下进水开关进水。关闭进水开关,第二次漂洗开始,漂洗灯LED闪烁,时间到,自动排水。排水结束进行脱水,脱水灯闪烁。工作时按此按钮暂停,再按则恢复工作;经济:洗涤,漂洗,脱水灯都亮,关闭进水开关,洗涤开始,洗涤灯闪烁,时间到自动排水,按下水位开关进水,关闭进开关,停止进水,漂洗开始,漂洗灯闪烁,时间到自动排水。漂洗一次完成后进入脱水状态,脱水灯闪烁,脱水完成,灯灭。中间按下暂停按钮,洗衣功能暂停。单独:洗涤灯亮,洗涤过程中洗涤灯闪烁,暂停时,洗涤灯不在闪烁;排水:脱水灯亮,脱水过程中脱水灯闪烁,暂停灯不在亮,电动机停转。(4)进水
16、开关进水开关实行的是手动控制,水位是人为选择的,水的流速是一样的,进水时间越长水位越高,每次进水时间都是由人为控制的。(5)盖开保护盖开保护系统在洗涤和漂洗的过程中都是不起作用的,只有是在脱水时,或是排水时才起作用。在脱水时,盖子打开,洗衣机暂停,盖子闭合,洗衣机开始运行,电动机转动。3.4电动机的选择在全自动洗衣机中,配有小型单相交流感应电动机。交流感应电动机因应用类别的差异,一般可分为分相式电动机、电容启动式电动机、永久分相式电容电动机、罩极式电动机、永磁直流电动机及交直流电动机等类型。一般的三相交流感应电动机在接通三相交流电后,电机定子绕组通过交变电流后产生旋转磁场并感应转子,从而使转子
17、产生电动势,并相互作用而形成转矩,使转子转动。但单相交流感应电动机,只能产生极性和强度交替变化的磁场,不能产生旋转磁场,因此单相交流电动机必须另外设计使它产生旋转磁场,转子才能转动,所以常见单相交流电机有分相启动式、罩极式、电容启动式等种类。(1)分相启动式电动机分相式电动机广泛应用于电冰箱、洗衣机、空调等家用电器中。该电机有一个鼠笼式转子和主、副两个定子绕组。两个绕组相差一个很大的相位角,使副绕组中的电流和磁通达到最大值的时间比主绕组早一些,因而能产生一个环绕定子旋转的磁通。这个旋转磁通切割转子上的导体,使转子导体感应一个较大的电流,电流所产生的磁通与定子磁通相互作用,转子便产生启动转矩。当
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