智能洗衣機模糊控制設計

1、目 錄 第一章第一章 前言前言 .1 1.1 概述.1 1.2.1智能滾筒式洗衣機的特點.2 1.2.2智能滾筒式洗衣機的洗滌原理.2 第二章第二章 設計方案的確定設計方案的確定 .4 2.1 洗衣機的技術參數和主要功能.4 2.1.1主要技術參數.4 2.1.2洗衣機的主要功能.4 2.2 控制系統(tǒng)設計方案.4 第三章第三章 洗衣機的硬件設計洗衣機的硬件設計 .6 3.1 洗衣機的控制功能要求.6 3.2 控制邏輯電路.6 3.3 硬件描述.7 3.4 電子元器件的計算與選型.8 3.4.1時鐘電路.8 3.4.2復位電路.9 3.4.3電源電路.9 3.4.4指示電路.10 3.4.5電機

2、的正反轉、進水閥和排水閥電路.11 3.4.6顯示電路.13 3.4.7蜂鳴報警電路.14 第四章第四章 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計 .15 4.1 洗衣機的控制功能要求.15 第五章第五章 總結總結 .18 致致 謝謝 .19 參考文獻參考文獻 .20 附錄附錄 a a 控制系統(tǒng)電路圖控制系統(tǒng)電路圖.21 附錄附錄 b b 洗衣機的控制原理圖洗衣機的控制原理圖.22 附錄附錄 c c 設備材料清單設備材料清單.23 附錄附錄 d d 軟件程序軟件程序.24 第一章第一章 前言前言 1.1概述概述 隨著國民經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，智能洗衣機作為將人們從繁復的 家務勞動中解放出來的好助手，

3、愈來愈受到消費者的歡迎。 洗衣機是利用電能產生機械作用來洗滌衣物的清潔電器。按其額定洗滌容量(一 次可洗滌的最大干衣物重量,以 kg 計算)分為家用和集體用兩類。中國規(guī)定洗滌容量 在 6kg 以下的屬于家用洗衣機。按結構原理分為 3 種：攪拌式(又稱擺動葉式)。 通過攪拌葉的連續(xù)往復擺動，帶動洗滌液和洗滌物互相作用而進行洗滌。滾筒式 （或稱滾桶式）。在一個水平放置的盛水用圓柱形外筒中，套裝一個可圍繞水平軸 正反向旋轉的內筒，內筒壁上有許多小孔和幾條凸筋；當內筒轉動時,洗滌物隨筒內 的凸筋上升而后被拋下,不斷翻滾摔打進行洗滌。按投放洗滌物的位置不同，分為上 裝入式和前裝入式。波輪式。通過洗滌桶內

4、波輪的轉動，推動洗滌液和洗滌物不 斷翻滾、磨擦而進行洗滌。波輪位于洗滌桶底部的稱為渦卷式，位于洗滌桶側面的 稱為噴流式。 洗衣機主要由箱體、洗滌脫水桶（有的洗滌和脫水桶分開）、傳動和控制系統(tǒng) 等組成，有的還裝有加熱裝置。洗衣機的洗滌、漂洗和脫水等過程的控制，常采用 由定時器給定的時間程序控制方式；其動力來自驅動電動機。對于自動洗衣機，由 定時器給出電動機正反轉、進出水閥的開閉、洗滌和脫水的時間轉換，全過程結束 后，發(fā)出聲響信號。定時器有發(fā)條驅動式、電動式及電子式。新型定時器是電腦智 能型控制器，它不僅能智能地控制洗衣全過程，而且能夠根據被洗衣物的質地、重 量、臟污程度等自動地投放洗滌劑、選擇洗

5、滌方式和時間以及判斷洗滌效果并調整 之。 洗衣機的發(fā)展趨勢：電腦化：采用電腦控制，實現洗滌、漂洗、脫水、烘干 全過程自動化;利用傳感器,根據洗衣量、洗滌物臟污程度，自動確定洗滌時間、漂 洗時間和投入洗滌劑的數量，使洗滌過程最合理。塑料化：已有全部使用塑料的 洗衣機出現。新型化：日本已有多種新水流和無波輪的洗衣機上市；蘇聯研制成 功利用真空沸騰原理的不用洗衣粉的真空洗衣機；不用電動機的超聲波洗衣機、蒸 汽洗衣機等新型洗衣機也已有報道。大容量化：為減少洗衣次數，洗衣機一次洗 滌量已從 2kg 以下發(fā)展到 35kg。 1.21.2智能滾筒式洗衣機的特點和洗滌原理智能滾筒式洗衣機的特點和洗滌原理 1.

6、2.11.2.1智能滾筒式洗衣機的特點智能滾筒式洗衣機的特點 目前在整個家用洗衣機市場上，滾筒式、波輪式、攪拌式洗衣機三足鼎立，其 中滾筒式占 60%，在歐美國家可高達 90%以上。滾筒式洗衣機 80 年代末開始進入中 國，由于滾筒式洗衣機在許多性能上優(yōu)于傳統(tǒng)的波輪式，如對衣物的磨損小、洗滌 量大、節(jié)水、不纏繞等，特別適合大批量及高檔服裝的洗滌，因而愈來愈受到廣大 家庭的青睞，所以本設計洗衣機的微機控制系統(tǒng)是往滾筒式洗衣機方向設計的。 滾筒式智能洗衣機有如下特點： 自動化程度比較高：用戶只需要插上電源，放入衣物，調好程序選項，以后一切 任務則交于智能洗衣機了。預洗、主洗、漂洗、脫水及在主洗中加

7、熱，在漂洗中防 皺等，洗衣機都將根據專家經驗給以最好的洗滌效果。 對衣物的磨損率低；洗滌容量大，洗滌范圍廣，滾筒式洗衣機采用滾動加微摩擦 方法的洗滌方式，洗滌中較為柔和，對衣物的磨損小，尤其適合洗滌毛料織物、羽 絨織物及大件衣物。 節(jié)能節(jié)水節(jié)電：滾筒式洗衣機的耗電量小，洗一次最多耗電 0.3kw/h0.4kw/h, 洗滌過程中進水次數不超過 7 次，每次進水為 20 千克左右，整個洗滌過程下來不超 過 140 千克。 整機性能配置合理：機內筒采用整體吊裝方式，內筒底由兩個減振器支撐，工作 穩(wěn)定，性能好，震動小，無擺動且噪音低。采用單片機控制器控制方式，抗干擾能 力強，使用壽命長。 使用壽命長：

8、滾筒式洗衣機結構合理，用料講究，并且由控制器統(tǒng)一控制。在整 機性能上，具有使用方便，故障少，壽命長（可達 15 年）的優(yōu)點。 1.2.21.2.2智能滾筒式洗衣機的洗滌原理智能滾筒式洗衣機的洗滌原理 滾筒式洗衣機的洗滌原理與其他類型洗衣機不同，其主要利用洗滌劑和加熱手 段來達到洗凈衣物的目的。衣物放入洗衣機洗滌液中。加入洗滌劑，通過滾筒不同 強度的正反轉，在轉動過程中可以對洗滌進行加熱。充分地利用機械作用，化學作 用，熱作用，對衣物進行洗滌、漂洗。離心式脫水方式可以采用不同的轉速度來合 理的洗滌衣物。 機械作用：滾筒式洗衣機其洗滌容器為一臥式水筒，稱為外筒或盛水桶， 內筒壁上有許多小孔的不銹鋼

9、滾筒。通過小孔，洗滌液可以自由流入流出內筒。衣 物裝入內筒之中，洗滌液盛放在外筒里。水位高度大約在內筒的二分之一處，可使 衣物處于半浸泡狀態(tài)。滾筒在電機的帶動下作有規(guī)律的正反轉旋時，洗滌衣物在筒 內翻轉揉搓，其滾筒揉撮可通過內筒的凸筋以及內筒的旋轉而摔打、揉搓衣物。 化學作用；現代洗滌劑（也稱洗衣粉、洗衣膏）的化學成分較為復雜/洗滌 劑主要起兩個功能：一方面起保護衣物，減小洗滌時對衣物的磨損作用；再一方面 還起到溶解衣物的污垢，產生膨脹浸潤的作用，使洗滌衣物中的污垢脫落并使其懸 浮于堿性溶液中的作用。洗滌劑一般含有費皂和洗滌活性物質，降低水中石灰質的 聚磷酸鹽，以及增加洗滌效果的堿，增加洗衣香

10、味的添加香料，此外還可以加入漂 白、穩(wěn)定劑等。 熱作用：智能滾筒式洗衣機可以對洗滌液進行加熱選擇。加熱洗滌時，不 但可以增加分子運動的活性，還可以使洗滌劑充分發(fā)揮作用，特別是讓洗滌劑中的 富氧物質（達硼酸鹽）發(fā)揮作用。但高溫則會對衣物有損害，一般在 4060為 宜，這樣不但可以提高洗凈度，還可以達到節(jié)能 45。 第二章第二章 設計方案的確定設計方案的確定 2.1洗衣機的技術參數和主要功能洗衣機的技術參數和主要功能 2.1.12.1.1主要技術參數主要技術參數 額定洗衣量：3kg 電源：交流 220v（50hz） 洗滌功率：250w 脫水功率：250w 進水閥：交流 220v 排水閥：直流 22

11、0v 2.1.22.1.2洗衣機的主要功能洗衣機的主要功能 程序：具有標準、經濟、單獨和排水程序。 故障診斷、安全保護、防振。 暫停、間歇工作的功能。 聲光顯示功能。 2.22.2控制系統(tǒng)設計方案控制系統(tǒng)設計方案 本設計智能洗衣機的總體方案如圖 2.1 所示： 圖圖 2.12.1 智能洗衣機的總體系統(tǒng)方案圖智能洗衣機的總體系統(tǒng)方案圖 本設計洗衣機控制方案是依據技術參數要求，本著線路簡單，可靠性高和成本 低的原則選擇的。 根據洗衣機的技術條件和功能要求，選擇 51 系列單片機 at89c2051。 at89c2051 功能特性如下： at89c2051 是一個低電壓，高性能 cmos 8 位單片

12、機，功能強大，但它只有 20 個引腳。其主要功能特性為： 兼容 mcs-51 指令系統(tǒng) 15 個雙向 i/o 口 兩個 16 位可編程定時/計數器 時鐘頻率 0-24mhz 兩個外部中斷源 可直接驅動 led 低功耗睡眠功能 可編程 uarl 通道 2k 可反復擦寫(1000 次）flash rom 6 個中斷源 2.7-6.v 的寬工作電壓范圍 128x8bit 內部 ram 兩個串行中斷 兩級加密位 內置一個模擬比較放大器 軟件設置睡眠和喚醒功能 按照功能可將硬件電路分為： 單片機最小系統(tǒng)：包括 cpu at89c2051，按鍵和顯示接口電路 檢測電路：包括水位檢測電路和門狀態(tài)檢測電路 驅

13、動電路：包括電動機正反轉驅動電路，進水閥、排水閥驅動電路和蜂鳴器驅動 電路 人機對話驅動電路：主要包括按鍵，顯示器。其中按鍵用于洗衣機程序設定，并 控制洗衣機的運行，發(fā)布有關指令信息。顯示器為用戶提供直觀的洗滌時間顯示。 直流穩(wěn)壓電源電路 第三章第三章 洗衣機的硬件設計洗衣機的硬件設計 3.1洗衣機的控制功能要求洗衣機的控制功能要求 本設計智能洗衣機的控制功能如下： 洗滌功能。要求洗滌時正、反轉驅動時間各為 3s，間歇時間為 2s。 4 種洗衣工作程序，標準程序、經濟程序、單獨程序和排水程序。標準程序是進 水洗滌/漂洗排水脫水，如此循環(huán) 3 次，具體是第一循環(huán)為洗滌，時間為 4.5min,第二

14、次循環(huán)為漂洗，時間分別為 3 min 和 1.5min.排水時間采用動態(tài)時間法 確定，脫水時間為 2min.經濟程序與標準程序一樣，只是循環(huán)次數為二次。單獨程 序是進水洗滌（4.5min)結束（留水不排不脫） 。排水程序是排水脫水結束， 時間確定與上述程序相應環(huán)節(jié)相同。 （每個程序結束后都會報警。 浸泡功能。開啟浸泡功能后，在上述前三種工作程序的第一次進水之后，會進入 浸泡環(huán)節(jié)，先洗滌 1min 以攪勻衣物和洗滌劑，再停機浸泡 10min，然后退出浸泡環(huán) 節(jié)進入洗滌環(huán)節(jié)。 進、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能。洗衣機在進水或排水過程中，若在一定的時間 范圍內進水或排水未能達到預定的水位，就說明進、排水

15、系統(tǒng)有故障，此故障由控 制系統(tǒng)測知并通過警告程序發(fā)出警告信號，提醒操作者進行人工排除。 安全保護和防振動功能。洗衣機脫水期間，若打開機蓋時，洗衣機就會自動停止 脫水操作。脫水期間，如果出現衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機也 會自動停止脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復工作。 間歇驅動方式。脫水期間采取間歇驅動方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅動 4s， 間歇 2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉。 暫停功能。不管洗衣機工作在什么狀態(tài)，當按下暫停鍵時，洗衣機需暫停工作， 待啟動鍵按下后洗衣機又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。 聲光顯示功能。洗衣機各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有

16、聲、光提示和顯 示。 3.2控制邏輯電路控制邏輯電路 智能洗衣機的控制系統(tǒng)電路圖和控制原理圖分別如圖附錄 a 和圖附錄 b 所示。 它由單片機 at89c2051 為核心加上有關集成電路及元器件組成。 本設計智能洗衣機的工作部件有 3 個：電機、進水閥和排水閥。電機是洗衣機 的動力源，它的轉動帶動洗衣機滾筒的轉動，從而時現對衣物的洗滌。進水閥用于 控制洗衣機的進水量。排水閥用于控制洗衣機的排水。電機在脫水時還旋轉帶動衣 物脫水。電機的狀態(tài)有 3 種，即正轉.反轉及停止狀態(tài)。電機一般工作在這三種狀態(tài) 的不斷轉換之中，從而實現洗滌。但在脫水時，只工作在正轉狀態(tài)。進水閥和排水 閥則只有開.關這兩種狀

17、態(tài)。 3.3硬件描述硬件描述 控核心部分 采用 at89c2051 作為控制核心。其中 p1.0 和 p1.1 分別用于控制洗衣機的進水 閥和排水閥；p1.2 和 p1.3 用于控制洗滌電機的正反轉；p1.4 和 p1.5 用作譯碼器 74ls139 的輸入線，74ls139 譯碼器的四個輸出線分別用于連接 led1、led2、led3、 led4 四個 led 燈。p1.6 用于驅動 led5。串行口 vxd 和 txd 用 于擴展四個 led 顯示器。外部中斷口 int0 和 int1 分別用做蓋開關 k4 和暫停/啟動 鍵 k3 的中斷口，p3.7 用于驅動蜂鳴器。 按鍵和開關部分 程序

18、選擇鍵 k1 本設計洗衣機有四種工作程序，使用該鍵可循環(huán)選擇洗衣機的四 種工作程序。 暫停/啟動鍵 k2 該鍵采用分時復用技術而具有三個功能。其一是在洗衣機未進 入工作狀態(tài)或者處于暫停狀態(tài)期間，k2 用來啟動洗衣機進入工作狀態(tài)或者恢復到原 來的工作狀態(tài)；其二是在洗衣機進入工作狀態(tài)后，按觸該鍵則進入暫停狀態(tài)；其三 是在故障報警期間，按下 k2 停止報警，并回到初試的待命狀態(tài)。 蓋開關/平衡開關 k3 脫水期間，若打開機蓋或者轉動不平衡時，則 k3 閉合，引 起中斷，洗衣機就會自動停止脫水操作，合上蓋或者恢復不平衡后又繼續(xù)脫水。 水位開關 k4 水滿時，k4 閉合。在進水期間，系統(tǒng)不斷檢測 k4，

19、若在 2.5 分鐘 內檢測到 k4 閉合。則停止進水。否則認為進水出故障，關閉進水閥，并發(fā)聲提示； 在排水期間，系統(tǒng)不斷檢測 k4，若在 1 分鐘內檢測不到 k4 斷開，則認為排水出故 障，關閉排水閥，并發(fā)聲提示，否則按正常處理。 開啟/關閉浸泡鍵 k5 該鍵用于開啟或者關閉洗衣機的浸泡功能。 強制復位鍵 k6 按下該鍵可以使單片機強行復位。 led 指示燈 led1，led2，led3，led4 分別用來指示排水程序，單獨程序，經濟程序，標準 程序四種洗衣工作程序；led5 用于指示浸泡功能開啟，閃爍時表示正在浸泡衣物； led6，led7， led8，分別用來表示洗滌，排水，進水三種狀態(tài)。

20、 譯碼器 74ls139 為雙 2-4 線譯碼器，之所以選用它是因為 at89c2051 單片機只有 20 個引腳，i/o 線不足，選用它可解決 cpu i/o 線數量的不足。本設計洗衣機有 4 種 不同的工作程序，分別要用四種不同的顯示來加以區(qū)別。74ls139 雙 2-4 線譯碼器 僅占用 cpu 的 p3.0 和 p3.1 兩口線即可提供 4 種不同顯示的驅動， 其邏輯關系是： p3.0，p3.1 為“11”時 led1 亮，指示標準程序；為“10”時 led2 亮，指示經濟程 序；為“01”時 led3 亮，指示單獨程序；為“00”時 led4 亮，指示排水程序。 固態(tài)繼電器 交流固態(tài)

21、繼電器 ssr(solid state releys)是一種無觸點通斷電子開關,為四 端有源器件。其中兩個端子為輸入控制端,另外兩端為輸出受控端, 交流固態(tài)繼電器 內有發(fā)光二極管及光觸發(fā)雙向可控硅，采用光電隔離,作為輸入輸出之間電氣隔離 (浮空)。在輸入端加上直流或脈沖信號,輸出端就能從關斷狀態(tài)轉變成導通狀態(tài)(無 信號時呈阻斷狀態(tài)),從而控制較大負載。整個器件無可動部件及觸點,可實現相當于 常用的機械式電磁繼電器一樣的功能。之所以選用這個器件，是因為它一方面可使 電路進一步簡化，另一方面還可使強、弱兩類電完全隔離，保證主板的安全。 反相器 選用反相器是防止 at89c2051 型號單片機的驅動

22、電流不足，4 個反相器可分別 驅動 4 個交流固態(tài)繼電器。 移位寄存器 本設計 cpu 的 i/o 數量不是很多，考慮到這個問題，所以本設計時間顯示電路 采用串行口擴展，通過移位寄存器的輸出控制，可實現四位 led 顯示器的驅動控制 led 顯示器 四個共陽極 led 顯示器分別顯示分、分、秒、秒。 3.43.4電子元器件的計算與選型電子元器件的計算與選型 3.4.13.4.1時鐘電路時鐘電路 智能洗衣機的微機控制系統(tǒng)的時鐘電路如圖 3.1 所示： 圖圖 3.13.1 時鐘電路時鐘電路 at89c2051 芯片內部有一個高增益反相放大器。用于構成振蕩器。反相放大器的輸 入端為 xtal0，輸出

23、端為 xtal1，兩端跨接石英晶體及兩個電容可構成穩(wěn)定的自激振 蕩器。本設計的時鐘電路兩個電容取 30pf,可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調作用。 本設計選用 ja95a 型號石英振蕩器，振蕩脈沖頻率選用 6mhz。 3.4.23.4.2復位電路復位電路 本設計微機控制系統(tǒng)的復位電路采用手動復位和上電復位組合，其電路圖如圖 3.2 所示。 圖圖 3.23.2 復位電路復位電路 上電自動復位是在加電瞬間電容通過充電來實現的。在通電瞬間，電容通過電阻充 電，rst 端出現正脈沖，用以復位。只要電源 vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實 現復位。手動復位是通過接通復位開關，使單片機進入復位狀態(tài)。

24、參數的選定：在振蕩穩(wěn)定后應保證復位高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。本設計 的晶體頻率為 6mhz,取 c=22f，r=1k。 3.4.33.4.3電源電路電源電路 電源電路如圖 3.3 所示： 圖圖 3.33.3 電源電路電源電路 電源電路是采用 220v 的交流電先經變壓器降壓,再經橋式整流電路整流，最后 用三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到 5v 的電壓作為整個控制器的工作電源。 本設計使用 5v 的電壓作為整個控制器的工作電源，故選用 cwm7805 型穩(wěn)壓器， cwm7805 型穩(wěn)壓器的輸入電壓為 735v，為了保證穩(wěn)壓性能，電源電路接三端穩(wěn)壓器 時，輸入電壓和輸出電壓至少要相差 2v 以上，但是

25、也不能取得過大，因為太大則會 增大器件本身的功耗以至于損壞器件，所以本設計在穩(wěn)壓器的輸入電壓取 10v，在 輸入和公共端，輸出和公共端之間分別接了 0.1f 和 0.33f 的電容，可以防止產生 自激振蕩。 二極管的選型： 根據式 uo =1.2 ui 式中： ui - 整流電路的輸入電壓 uo - 整流電路的輸出電壓 因為電源電路中的三端穩(wěn)壓器 cwm7805 的輸入電壓取 10v，所以整流電路的輸 出電壓 uo=10v。 由式 uo =1.2 ui 可得：ui =uo/1.2=10/1.2=8.333 v 整流二極管所承受的最高反向電壓 urw= 2ui =11.783 v 選用 2cz5

26、2a 型硅二極管，其最大整流電流為 100ma,反向工作峰值urwn為 25v，urwnurm， 考慮到變壓器二次側繞組及管子上的壓降，變壓器的二次側電壓大約要高出 10%， 即 8.3331.1=9.16639v。 3.4.43.4.4指示電路指示電路 本系統(tǒng)的指示電路設計如圖 3.4 圖圖 3.43.4 指示電路指示電路 系統(tǒng)的所有 led 指示燈全部選用 bt 系列 led,型號為 bt101， bt101 型號 led 的反向擊穿電壓5 伏，為了保證 led 不被反向擊穿，使用時必須串聯限流電阻以 控制通過管子的電流。限流電阻 r 用下式計算： r（euf）if 式中: e - 電源電

27、壓，本設計 e=5v uf - 為 led 的正向壓降，bt101 型號 led 的正向壓降 uf2v，此處取 1.5v， if - 為 led 的工作電流，本設計取 3.5ma. 所以 led 的限流電阻 r （euf）if (5-1.5)/3.510-3 100 其中譯碼器選用 74ls139 型號 2-4 線譯碼器。 3.4.5電機的正反轉、進水閥和排水閥電路電機的正反轉、進水閥和排水閥電路 電動機正反轉、進水閥和排水閥電路如圖 3.5 所示： 圖圖 3.53.5 電動機正反轉、進水閥和排水閥電路電動機正反轉、進水閥和排水閥電路 電路的工作原理：當 p1.0p1.3 分別置 1 時，輸出

28、信號經過反相器之后變?yōu)?0，固態(tài)繼電器的輸入端獲得+5v 電壓，使得輸出端導通，實現進水閥、排水閥的開 啟和電機的正反轉。當 p1.0p1.3 分別置 0 時，輸出信號經過反相器之后變?yōu)?1， 固態(tài)繼電器的輸入端的電壓為 0，固態(tài)繼電器關閉，實現對洗衣機進水閥、排水閥 的關閉和電機的停轉。 本設計電動機選用 xds 型洗衣機用單相電容電動機，型號為 xds-250，額定功 率為 250w，額定電流為 2a，電容器容量為 16f。 因為電機是感性負載，所以選擇固態(tài)繼電器的額定電流取為電機額定電流的 2.5 倍，為此四種驅動電路全部選用 gtj2-5a220v ac 型交流固態(tài)繼電器。gtj2-

29、3a220v ac 型交流固態(tài)繼電器的額定電壓為 220v，額定電流為 5a，控制電壓為 332v dc，關斷電壓為 1.2v dc，開啟電流為 5ma，控制電流25ma。故本設計控制 電壓取 4v dc，控制電流取 10ma 交流固態(tài)繼電器的限流電阻 r=(5-4)v/1010-3a=100 電動機正反轉驅動電路中的二極管選用 1n4148 型硅開關二極管，其在 if=10 ma 的測試條件下正向壓降 vf1.0v，由上面的計算可知，流過發(fā)光二極管的電流為 3.5ma，故此處 1n4148 型硅開關二極管的正向壓降 vf取 0.5v。 所以電機反轉驅動電路中和發(fā)光二極管和開關二極管串連的限流

30、的電阻： r=(5-1.5-0.5)v/3.510-3a857 ，所以限流電阻 r 取 820 固態(tài)繼電器的電流為 10ma，led 指示燈的電流為 3.5ma，總共需要 13.5ma 的驅 動電流，本設計選用 7406 型號的反相器來提高驅動能力。其低電平驅動能力達到 40ma，足以滿足要求。 固態(tài)繼電器的輸出端并聯一吸收電路，可以有效的抑制加至繼電器的瞬態(tài)電壓 和電壓指數上升率，保護固態(tài)繼電器。吸收電路的電阻 r 取 4.5k，電容取 4700pf。 洗衣機的進水閥選用江陰市電磁閥廠生產的 xjd 系列電磁塑料進水電磁閥，型 號為 xjd11。其適用電壓為 ac220v，適用壓力為 0.0

31、20.08mpa. 本設計洗衣機的排水方式為下排水方式，排水閥選用江陰市電磁閥廠生產的 xfd 系列電磁塑料排水電磁閥，型號為 xfd10，其適用電壓為 dc220v，適用壓力 為 0.020.08mpa. 3.4.63.4.6顯示電路顯示電路 時間顯示電路如圖 3.6 所示： 圖圖 3.63.6 時間顯示電路時間顯示電路 考慮到本設計所選擇的 cpu at89c2051 的 i/o 不多，時間顯示器采用串行口靜 態(tài)擴展。選用 74hc164 移位寄存器。74hc164 是串入并出移位寄存器，并帶有清除 端。 電路原理：串行口工作在方式 0，即為同步移位寄存器輸入/輸出方式，串行數據通 過 r

32、xd 輸入，txd 用于輸出移位時鐘，作為 74hc164 移位寄存器的同步信號。在發(fā) 送過程中，當執(zhí)行一條將數據寫入緩沖器 sbuf 的指令時，串行口把 sbuf 中的 8 位 數據以 1/12 的波特率從 rxd 端輸出。發(fā)送完畢置中斷標志 ti=1。在寫信號有效時， 相隔一個機器周期后發(fā)送控制端 send 有效，即允許 rxd 發(fā)送數據，同時，允許從 txd 端輸出移位脈沖。 四個共陽極顯示器分別顯示分、分、秒、秒。移位寄存器選用 74hc164?？蓪?現串行輸入，并行輸出。選用 bs211a-b 型號共陽極顯示器，其最大工作電流 im為 10ma，正向壓降 uf2v，本設計共陽極顯示器

33、的每個 led 發(fā)光二極管的工作電流 取 3.5ma，正向壓降取 1.5v。 固限流電阻 r=(5-1.5)v/3.510-3a=1000，限流電阻取 1000 。 因為 74hc164 允許通過的電流為 8 ma，故不必添加驅動電路。 3.4.73.4.7蜂鳴報警電路蜂鳴報警電路 蜂鳴報警電路如圖 3.7 所示 圖圖 3.7 蜂鳴報警電路蜂鳴報警電路 蜂鳴器選用 p231906-c34 型號壓電式蜂鳴器。其額定電壓為 48v，本設計使用 5v，故不必使用限流電阻；額定電流15ma.電路中 p3.7 接晶體管輸入端。當.p3.7 輸出高電平 1 時，晶體管導通，壓電式蜂鳴器兩端獲得+5v 的電

34、壓而鳴叫；當 p3.7 輸出低電平 0 時，晶體管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。三極管選用 2sc1815 型號開關三 極管。電路中的兩電阻分別選用 3.3k 和 5.6k。 第四章第四章 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計 4.1 洗衣機的控制功能要求洗衣機的控制功能要求 從程序圖 4-1 主流程圖中可以看出本程序設計的基本流程，系統(tǒng)上電復位后，首 先進行初始話，默認的洗衣工作程序為標準洗衣工作程序，然后掃描程序選擇鍵 k1，開啟浸泡鍵 k5 和啟動鍵 k2，這時洗衣機處于待命狀態(tài)。通過 k1 可修改洗衣工 作程序，通過 k5 可開啟洗衣機的浸泡功能，掃描過程中當發(fā)現啟動鍵 k2 按下時， 洗衣機即從待命狀態(tài)

35、進入工作狀態(tài)。 洗衣機進入工作程序后，系統(tǒng)首先根據 ram 中 57h 單元的特征字判斷洗衣機的洗 衣工作程序，若特征字為 0f0h，為排水程序，程序直接跳轉進入排水操作，而 01h 為單獨程序，02h 為經濟程序，03h 為標準程序。如果 57h 單元的特征字為 01h，02h 或者 03h，則進入進水操作，p1.0 置位驅動進水閥開啟。進水期間系統(tǒng)不 斷檢測水位開關 k4 的狀態(tài)，當檢測到 k4 閉合時，說明進水以達到預定水位。若在 規(guī)定的 2.5min 極限內沒有檢測到 k4 閉合，說明進水系統(tǒng)發(fā)生故障，此時洗衣機退 出工作狀態(tài)，程序跳轉到 guzhangchengxu 為標號地址的故障

36、處理程序段進行報警， 本設計洗衣機的故障處理方法是：將 p1.0p1.3 位全部置“0”，中止洗衣機的各中操 作，然后洗衣機以響 1s 停 2s 的規(guī)律不斷地發(fā)出報警信號，直到人工干預即按下 k2（暫停/啟動鍵）鍵后為止（按下 k2 后，程序跳轉回主程起始地址，洗衣機又回 到待命的初始狀態(tài) 0） 。 在正常情況下，進水期間檢測到 k4 閉合時，說明進水以達預定水位。這時洗衣 機通過判斷 55h 單元中的內容是否為 01h，如果是則執(zhí)行浸泡功能，執(zhí)行浸泡功能 后設置 55h 單元為 00h，使得后面的漂洗環(huán)節(jié)不會再次執(zhí)行浸泡功能，執(zhí)行浸泡功 能后即進入洗滌工作程序；如果不是則洗衣機直接進入洗滌工

37、作程序。因為電機在 洗滌或漂洗工作時有正轉、反轉和間歇三種狀態(tài)，所以用 p1.2，p1.3 兩線來實現對 電機這三種狀態(tài)的控制。其邏輯關系是：p1.3，p1.2 為“00”時電機間歇，為“01”時 正轉，為“10”時反轉。洗滌時間為 4.5min.洗滌結束后，判斷是否排水。由控制要 求可知，若不排水則為單獨程序，這時程序直接跳到結束，否則進入排水程序。 本程序設計的排水時間采用動態(tài)時間法確定，其原理是：根據常用的空氣壓力水 位開關的特性（即在進水中當水位達到預定水位時水位開關就接通；在排水中當桶 內水位下降 11cm 后，水位開關才斷開） ，在排水過程中若從開始到開關斷開所需時 間為 d，則整

38、個排水所用時間為 2d+50s（查海爾洗衣機經驗值） 。若在規(guī)定的 1min 極限時間內，系統(tǒng)檢測不到水位開關 k4 斷開，說明排水系統(tǒng)有故障，程序跳轉至故 障處理程序段發(fā)出警告信號，其處理程序段發(fā)出告警信號，其處理方法與進水系統(tǒng) 故障相同。 排水結束后，洗衣機接著執(zhí)行脫水操作，p1.1 維持置位狀態(tài)，保持排水發(fā)開啟， p1.2 按 4s 置位 2s 清 0 的規(guī)律連續(xù)驅動電機旋轉 2min，然后脫水結束。脫水結束 后系統(tǒng)通過一條判斷指令判斷整個洗衣工作是否結束。其原理:是洗衣機在每次洗滌 或漂洗工作環(huán)節(jié)結束之后，洗衣工作程序標志 57h 單元減 1 一次，在脫水工作結束， 洗衣機報警三聲后，

39、即返回初始待命狀態(tài)。若洗衣工作尚未結束，洗衣機再次執(zhí)行 進水操作，進入下一循環(huán)。 以上是本設計洗衣機工作的主流程，工作過程中所需的各種計時，均由定時器“1” 定時中斷服務程序提供。定時器“1”設置為定時方式 1，每 10 ms 產生一次中斷，因 此，tl0，th0 裝入的常數分別為 78h，0ech。定時器“1”中斷服務子程序入口地址 001bh 單元中，洗衣機進入工作狀態(tài)后定時器每 10 ms 被啟動中斷一次，20h 單元累 加 1 一次，累加到 64h 時，為 1s,此時 51h 和 72h 單元各累加 1 一次，每次定時前 先將 51h 單元清 0，因此根據 51h 單元就可以實現對洗衣

40、機整個工作過程的定時； 同時當 72h 單元累加至 3ch 時，為 1 min,這時 71h 單元累加 1 一次。當 71h 單元累 加到 3ch 時，為 1hour,這時 70h 單元累加 1 次，系統(tǒng)根據 70h，71h，72h 三個內存 單元中的數據就可以確定洗衣機工作各個進程的時間，而且定時器每中斷 1 次就調 用 1 次顯示子程序，實現洗衣機整個工作過程的時間顯示。在暫停中斷以及開蓋或 不平衡中斷響應期間，定時中斷被禁止，計時各單元內容不變。 洗衣機的暫停中斷在洗衣機進入工作狀態(tài)后，中斷請求即被設置為允許，中斷請 求有效；而開蓋或不平衡中斷只有在洗衣機進入脫水工作進程時，中斷請求才被

41、設 置為允許，請求信號有效。 洗衣機的工作程序流程圖如圖 4.1 所示： 圖圖 4.14.1 主流程圖主流程圖 第五章第五章 總結總結 我的畢業(yè)設計題目是智能洗衣機的模糊控制設計，主要任務是單片機的控制系統(tǒng) 設計和控制軟件設計等。 因為我的專業(yè)是機械設計，整個設計的重點在于單片機控制，因此不僅僅是對我 四年來所學專業(yè)知識的檢驗和總結，同時要求學習許多單片機的知識，經過一個學 期的努力奮戰(zhàn)，終于完成了設計。設計整體完成預期的要求，但由于所學有限，設 計水平還很稚嫩，肯定還存在許多不足或者有更好的實現方案。 通過這次設計，我認識到了自身存在的許多問題，在以后的學習和工作中會針對 自己的問題去改正。

42、還有就是學習知識要精益求精，遇到事情要多問幾個為什么， 最終要的就是設計要結合現實，不能想當然的做。 這次設計中我也遇到不少困難，如了解各種電器元件和電路工作原理，為了完成 設計要求應該選擇怎樣的電路和單片機型號等等，設計起初，很迷茫，萬事開頭難， 不知道從何入手，在請教老師和許多懂這方面知識同學后，在他們的幫助下，一點 一點的把這些困難解決，最終做完有如釋重負的感覺同時還有一點小小的成就感。 總之，這次設計讓我學到很多，無論是學業(yè)上還是以后走上社會都很寶貴的東西， 同時也深深的體會到知識的強大和自己所學東西的有限，學海無涯，在以后的道路 上我知道自己要懂的還有很多，我也會為之而奮斗，努力的！

43、 致 謝 光陰似箭，轉眼大學四年就快過去了，畢業(yè)設計是學校對學生四年來所學知識 的一次綜合考查，此次設計我選擇的題目是智能洗衣機的微機控制系統(tǒng)。 這是第一次自己設計一個這么全面的課題，由于自己的知識是有限和實踐經驗 的不足，在設計過程中遇到了很多的問題，真的非常感謝 xx 老師對我精心指導和 xxx 老師的督促以及四年來各科老師的授業(yè)之恩還有同學的無私幫助，在此表示深 深的感謝！ 參考文獻參考文獻 1 何立明.單片機高級教程m.北京:北京航空航天大學出版社 2000 2 陳明熒.8051 單片機基礎教程m.北京：科學出版社，2003 3 諶清平.東芝單片機原理及其在家用電器中的應用m.北京：北

44、京航空航 天大學出版社，2000 4 青島海爾集團.海爾家用洗衣機原理與維修m.北京：人民郵電出版社， 1999 5 船舶工業(yè)總公司七一三所.常用電子電器元件手冊m.北京：中國標準出 版社，1986 6 金續(xù)曾,陸魁玉.單相電動機繞組修理與接線圖集m.北京：北京科學技術 出版社，1999 7 秦曾煌. 電工學m 下冊，電子技術. 北京：高等教育出版社，2004 8 鄭緹，唐可洪機電一體化設計基礎m北京：機械工業(yè)出版社， 2002 9 李朝青.單片機原理與接口技術m.北京：北京航空航天大學出版社， 2005 附錄附錄 a 控制系統(tǒng)電路圖控制系統(tǒng)電路圖 附錄附錄 b b 洗衣機的控制原理圖洗衣機的

45、控制原理圖 附錄附錄 c 設備材料清單設備材料清單 本設計洗衣機微機控制系統(tǒng)的詳細設備材料清單如下表所示： 序號元器件型號數量 1 單片機 at89c20511 2 固態(tài)繼電器 gtj2-5a220v ac4 3 電機 xds-2501 4 發(fā)光二極管 bt1016 5 整流二極管 2cz52a8 6 開關二極管 1n41482 7 反相器 74064 8 共陽極顯示器bs211a-b 4 9 移位寄存器 74sh1644 10 開關三極管 2sc18151 11 蜂鳴器 p231906-c341 12 電阻器 5.6k1 13 電阻器 4.5k4 14 電阻器 3.3k1 15 電阻器 10

46、0040 16 電阻器 8202 17 電阻器 1004 18 電容器 22f 1 19 電容器 16f 1 20 電容器 0.33f 1 21 電容器 0.1f 1 22 電容器 4700pf 4 23 電容器 30pf2 24 進水電磁閥 xjd-111 25 排水電磁閥 xfd-101 26 三端穩(wěn)壓器 cwm78051 27 晶振器ja95a（6mhz） 1 附錄附錄 d 軟件程序軟件程序 本設計智能洗衣機的程序編寫如下： min equ 71h ；存放分鐘變量 sec equ 72h ；存放秒鐘變量 sec0 equ 73h ；存放舊的秒數 tab equ 80h ；存放段碼首地址

47、k1 equ p3.5 ；按鍵 1 引腳定義 k2 equ p3.2 ；按鍵 2 引腳定義 k3 equ p3.3 ；按鍵 3 引腳定義 k4 equ p3.4 ；按鍵 4 引腳定義 k5 equ p1.6 ；按鍵 5 引腳定義 ；= org 0000h ；程序代碼由地址 0000h 開始執(zhí)行 ajmp begin ；初始化 org 0003h ajmp int0 chengxu ；暫停/啟動中斷中斷向量 0rg 001bh ajmp t1 chengxu ；定時器 1 中斷向量 0rg 0013h ajmp int1 chengxu ；開蓋、不平衡中斷向量 ；= 主程序開始 ；= 本設計定時

48、器 t1 的工作在方式 1。fosc=6mhz,每 10ms 產生 1 次中斷。t1 的方 式 1 為 16 位計數方式。方式寄存器 tmod 各個位的取值如下表格所示： gatec/t#m1m0gatec/t#m1m0 0 0 0 1 0 0 0 0 所以 tmod 的取值為#10h；記數初值 m 為： m=21661061010-3/12 =ec78h begin: mov p1，#0f0h mov p3，#07fh mov sp, #35h mov 55h,#00 ；設置浸泡標志單元為#00h (指定 55h 為浸泡標志單元) mov 56h,#0f0h ；0f0h 排水標志 (指定 5

49、6h 為標志單元) mov 57h,#03 ；洗衣機標準洗衣工作程序標志(指 定 57h) mov 58h,#0fh ；漂洗 4.5 分鐘賦值(指定 58h 存放，即 15 個 30 秒) clr a mov min, a mov sec, a mov sec0,a mov 51h, a clr et0 ；禁止開蓋、不平衡中斷 setb ea ；開總中斷 clr it0 ；設置外部中斷 0 為低電平 觸發(fā) clr it1 ；設置外部中斷 1 為低電平 觸發(fā) setb et0 ；開定時器 0 中斷 setb tr0 ；啟動定時器 0 steb px0 ；設置中斷優(yōu)先級別 steb pt0 ste

50、b px1 mov tmod,#10h ；設置定時器 1 工作在 1 方 式 mov tl0,#78h ；設置 10ms 中斷時間常數 mov th0, #0ech ；= 以下為按鍵掃描程序 ；= aj: jnb k1, aj1 ajmp aj2 aj1: acall chengxuxuanze aj2: jnb k5, aj3 ajmp aj3 aj3: acall jinpaojian jb k2,aj ；按鍵掃描程序結束 mov r5, #01h acall duanyanshi ；按鍵消抖 kb： jb k2,aj acall fengmingqi ；按鍵掃描后蜂鳴器報警 jnb k2

51、,$ ；等待鍵放開 setb et0 ；開定時器 0 中斷 setb tr0 ；啟動定時器 0 setb ex0 ；允許外部 int0 中斷 ；= mov a, 57h cjne a,#00h,jinshuichengxu ；是排水程序？ ajmp paishuichengxu ；是則跳轉排水程序 ；= 以下為進水程序 ；= 附錄附錄 2 2 圖圖 1 1 進水程序流程圖進水程序流程圖 jinshuichengxu: mov 51h, #00h steb p1.0 ；打開進水閥 js: jnb k4, js1 ；進水達預定水位？ cjne 51h,#150, js ；進水系統(tǒng)有故障？ ajmp

52、 guzhangchengxu ；有則跳轉故障處理程序 js1: cpl p1.0 ；進水結束，關閉進水閥 ；= mov a,55h ；是否有開啟浸泡功能 cjne a,#01h,xidichengxu ；沒有開啟轉入洗滌程序 ；= 以下為浸泡程序 ；= 附錄附錄 2 2 圖圖 2 2 浸泡程序流程圖浸泡程序流程圖 mov 50h,#00h mov 51h,#00h ；先洗滌一分鐘 jp1: steb p1.2 mov r5 , #30 acall changyanshi cpl p1.2 mov r5,#20 acall changyanshi steb p1.3 mov r5,#30 ac

53、all changyanshi cpl p1.3 mov r5,#20 acall changyanshi cjne 51h，#3ch，jp1 ；浸泡 10 分鐘 jp2: mov 51h,#00h jp3: mov a,51h cpl p1.6 ；浸泡開始后，led 以亮 50ms， 停 50ms 的形式閃爍 mov r5，#05h ；延時 50ms acall duanyanshi cjne a,#3ch,jp3 inc 50h mov a,50h cjne a,#0a,jp2 ；10min 到了沒？ mov 55h,#00h ；清除浸泡標志單元 steb p1.6 ；關閉浸泡指示燈 ；=

54、 以下為洗滌漂洗工作程序 ；= 本設計的洗滌時間為 4.5min,洗滌的定時方法是先對 50h 和 51h 單元清零，之 后每過 30s,51h 單元清零 1 次，50h 單元自加 1，然后通過比較 50h 和 58h 單元的 大小， （本程序設計在初始化時設置 58h 單元為#15）則剛好為 4.5min,之后如果是 標準和經濟程序，漂洗時間分別為 3min 和 1.5min。則每次洗滌/漂洗完后，58h 單 元減去 5，即減去 1.5min。 附錄附錄 2 2 圖圖 3 3 洗滌洗滌/ /漂洗程序流程圖漂洗程序流程圖 xidichengxu： mov 50h，#00h xd：mov 51h

55、，#00h steb p1.2 ；正轉洗滌漂洗驅動 3s mov r5,#30 acall changyanshi cpl p1.2 ；洗滌漂洗間歇 2s mov r5,#20 acall changyanshi steb p1.3 ；反轉洗滌漂洗驅動 3s mov r5,#30 acall changyanshi cpl p1.3 ；洗滌漂洗間歇 2s mov r5,#20 acall changyanshi cjne 51h，#1eh，xd ；50h 單元是否達到 30s？ inc 50h mov a，50h cjne a，58h，xd ；洗滌漂洗是否結束？ ；= mov a, 56h c

56、jne a, #0f0h, paishuichengxu ；洗滌漂洗工作結束 ，排水否？ ；= 以下為排水程序 ；= 附錄附錄 2 2 圖圖 4 4 排水程序流程圖排水程序流程圖 paishuichengxu: dec 57h ；洗衣工作循環(huán)次數減 1 mov 51h,#00h steb p1.1 ；排水操作，打開排水閥 ps: cjne 51h,#3ch,ps1 ；排水系統(tǒng)有故障？ ajmp guzhangchengxu ；有則跳轉故障處理程序 ps1:jnb k4,ps ；水位下降至預定水位？ mov a，51h add a，#50 ；排水時間延長50s （經驗值） mov 51h，#00

57、h cjne a ，51h， ；= 以下為脫水程序 ；= 附錄附錄 2 2 圖圖 5 5 脫水程序流程圖脫水程序流程圖 tuoshuichengxu: setb ex1 ；脫水期間，開蓋、不平衡中斷 允許 mov 50h，#00h ts：steb p1.2 mov r5 , #40 ；脫水驅動 4s acall changyanshi clp p1.2 ；脫水間歇 2s mov r5,#20 acall changyanshi cjnz 50h，#120，ts ；脫水時間達 2min？ clr p1.1 ；= clr ex1 ；脫水結束，禁止開蓋、不 平衡中斷 mov a,57h cjne a

58、,#00,jspd ；洗衣工作是否結束？ ajmp baojingchengxu ；結束跳轉結束報警程序 jspd ： mov a，58h subb a,#05h ；58h 單元中的內容減去 5 個 30s mov 58h,a ajmp jinshuichengxu ；= 以下為洗衣結束報警程序 ；= baojingchengxu:(報警程序) bj: mov r4,#03h ；設置循環(huán)為 3 次 steb p3.7 ；啟動蜂鳴器報警 mov r5,#0ah ；延時 1s acall changyanshi clp p3.7 ；關閉蜂鳴器 mov r5,#0ah ；延時 1s acall ch

59、angyanshi djnz r4 ,bj ；判斷循環(huán)是否結束 ajmp begin ；洗衣工作結束，返回主程序 ；= 以下為洗衣工作程序選擇鍵處理程序 ；= chengxuxuanze: jnb k1，xz ajmp xz4 xz ：acall fengmingqi mov a, 57h cjne a,#00h,xz1 steb p1.4 ；標準洗衣工作程序賦值 steb p1.5 mov 57,#03h mov 56h,#0f0h ajmp xz4 xz1: cjne a, #03h,xz2 steb p1.4 ；經濟洗衣工作程序賦值 clr p1.5 mov 57h,#02h mov 5

60、6h,#0f0h ajmp xz4 xz2: cjne a, #02h, xz3 clr p1.4 ；單獨洗衣工作程序賦值 setb p1.5 mov 57h,#01h mov 56h,#00h ajmp xz4 xz3: cjne a,#01h,xz4 clr p1.4 ；排水洗衣工作程序賦值 clr p1.5 mov 57h,#00h mov 56h,#00h xz4: jnb k1,xz4 ；等待該鍵釋放 ret ；= 以下為洗衣機浸泡鍵處理程序 ；= jinpaojian： jnb k5,jpj ajmp jpj1 jpj：clr p1.6 mov 55h，#01h jpj1:jnb