畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機(jī)的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)1

1、北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信申明本人申明：我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下對四年專業(yè)知識而進(jìn)行的研究工作及全面的總結(jié)。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京化工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而已經(jīng)使用過的材料。與我一同完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的同學(xué)對本課題所做的任何貢獻(xiàn)均已在文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名： 年 月 日基于單片機(jī)的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)xxx電子信息工程專業(yè) 信工0706班 學(xué)號指導(dǎo)教師摘 要本文詳細(xì)介紹了國內(nèi)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

2、的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展中所面臨的問題。從產(chǎn)品質(zhì)量、性能及應(yīng)用方面看洗衣機(jī)機(jī)的差距；整個行業(yè)看國產(chǎn)洗衣機(jī)機(jī)所存在的問題以及它的發(fā)展趨勢。同時也詳盡的介紹了此次設(shè)計中最重要的組成部件單片機(jī)的概念、工作原理及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)，其中包括mcs-51的發(fā)展歷程，選型依據(jù)。設(shè)計了一種基于單片機(jī)mcs-51的洗衣機(jī)機(jī)，介紹了所選用的8051、8255等單片機(jī)。關(guān)鍵詞：洗衣機(jī) 單片機(jī) 電動機(jī)microcontroller based control system for automatic washing machineabstractthis article introduced in

3、detail the domestic washer control system's development present situation, in the development faces question. from the product quality, the performance and the application aspect look at washer's machine disparity; the entire profession looked the domestically produced washer machine exists

4、question as well as its trend of development. simultaneously also in exhaustive introduction this design most important building block monolithic integrated circuit's concept, principle of work and equipment gross structure, including mcs-51 the development process, shaping basis. has designed o

5、ne kind based on the monolithic integrated circuit mcs-51 washer machine, introduced selects 8051, 8255 and so on monolithic integrated circuits. keyword: washer monolithic integrated circuit electric motor目 錄前言1第1章課題研究價值2第1.1節(jié)洗衣機(jī)的發(fā)展歷程2第1.2節(jié)洗衣機(jī)的分類4第1.3節(jié)洗衣機(jī)的工作原理5第1.4節(jié)任務(wù)要求6第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計7第2.1節(jié)mcs51單片機(jī)主要應(yīng)用

6、特性7第2.2節(jié)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)面板設(shè)計及控制原理圖9第2.3節(jié)微型處理器10第2.4節(jié)系統(tǒng)擴(kuò)展14第2.5節(jié)電源21第3章 電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計23第3.1節(jié)直流電機(jī)m1控制系統(tǒng)23第3.2節(jié)交流電機(jī)m2控制系統(tǒng)27第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計30第4.1節(jié)軟件構(gòu)思30第4.2節(jié)洗滌過程流程圖31第4.3節(jié)脫水、漂洗流程圖32第4.4節(jié)內(nèi)部中斷流程圖33第4.5節(jié)外部中斷流程圖34結(jié)論35附錄36參考文獻(xiàn)41致謝42v前 言利用電能產(chǎn)生機(jī)械作用來洗滌衣物的清潔電器。按其額定洗滌容量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(jī)：家用洗衣機(jī)主要由箱體、洗滌脫水桶（有的洗滌和脫水桶分開）

7、、傳動和控制系統(tǒng)等組成，有的還裝有加熱裝置。洗衣機(jī)一般專指使用水作為主要的清洗液體，有別于使用特制清潔溶液，及通常專人負(fù)責(zé)的干洗。要了解硬件上單片機(jī)內(nèi)部功能部件，如a/d,d/a,pwm.watchdog,lcd驅(qū)動器，串行口等，又要認(rèn)識c語言在計算機(jī)仿真調(diào)試，產(chǎn)品更新以及軟件升級中的重要作用。但是要做實際的系統(tǒng)，單單從網(wǎng)站上的學(xué)習(xí)是不夠的，所以我從書籍和期刊上查閱了大量的資料。以下是關(guān)于洗衣機(jī)的一些文獻(xiàn)資料。第1章 課題研究價值第1.1節(jié) 洗衣機(jī)的發(fā)展歷程從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這

8、些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1858年，一個叫漢密爾頓史密斯的美國人在匹茨堡制成了世界上第一臺洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的主件是一只圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有槳狀葉子的直軸。軸是通過搖動和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動的。同年史密斯取得了這臺洗衣機(jī)的專利權(quán)。但這臺洗衣機(jī)使用費(fèi)力，且損傷衣服，因而沒被廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗衣的開端。次年在德國出現(xiàn)了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機(jī)，當(dāng)搗衣杵上下運(yùn)動時，裝有彈簧的木釘便連續(xù)作用于衣服。19世紀(jì)末期的洗衣機(jī)已發(fā)展到一只用手柄轉(zhuǎn)動的八角形洗衣缸，洗衣時缸內(nèi)放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干。1874年,“手洗時代”受到了前所未有的

9、挑戰(zhàn)，美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。布萊克斯的洗衣機(jī)構(gòu)造極為簡單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機(jī)的改進(jìn)過程開始大大加快.1880年，美國又出現(xiàn)了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動力開始取代人力。經(jīng)歷了上百年的發(fā)展改進(jìn)，現(xiàn)代蒸汽洗衣機(jī)較早期有了無與倫與的提高，但原理是相同的?，F(xiàn)代蒸汽洗衣機(jī)的功能包括蒸汽洗滌和蒸汽烘干，采用了智能水循環(huán)系統(tǒng)，可將高濃度洗滌液與高溫蒸氣同時對衣物進(jìn)行雙重噴淋，貫穿全部洗滌過程，實現(xiàn)了全球獨(dú)創(chuàng)性的“蒸汽洗”全新洗滌方式。與普通滾筒洗衣機(jī)在洗滌時需要加熱整

10、個滾筒的水不同，蒸汽洗滌是以深層清潔衣物為目的，當(dāng)少量的水進(jìn)入蒸汽發(fā)生盒并轉(zhuǎn)化為蒸汽后，通過高溫噴射分解衣物污漬。蒸汽洗滌快速、徹底，只需要少量的水，同時可節(jié)約時間。對于放在衣柜很長時間產(chǎn)生褶皺、異味的冬季衣物，能讓其自然舒展，撫平褶皺?！罢羝娓伞钡墓ぷ髟韯t是把恒定的蒸汽噴灑在衣物上，將衣物舒展開之后，再進(jìn)行恒溫冷凝式烘干。通過這種方式，厚重衣物不僅干得更快，并且具有舒展和熨燙的效果。蒸汽洗衣機(jī)之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。水力洗衣機(jī)包括洗衣筒、動力源和與船相連接的連接件，洗衣機(jī)上設(shè)有進(jìn)、出水孔，洗衣機(jī)外殼上設(shè)有動力源，洗衣筒上設(shè)有衣物進(jìn)口孔，其進(jìn)口上設(shè)有密封蓋，洗衣機(jī)通過連接

11、件與船相連。它無需任何電力，只需自然的河流水力就能洗滌衣物，解脫了船民在船上洗滌衣物的煩惱，節(jié)約時間，減輕家務(wù)勞動強(qiáng)度。1910年，美國的費(fèi)希爾在芝加哥試制成功世界上第一臺電動洗衣機(jī)。電動洗衣機(jī)的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。 1922年，美國瑪塔依格公司改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機(jī)的誕生。這種洗衣機(jī)是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機(jī)帶動立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。1932年，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成

12、功第一臺前裝式滾筒洗衣機(jī)，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機(jī)的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進(jìn)了一大步！第一臺自動洗衣機(jī)于1937年問世。這是一種"前置"式自動洗衣機(jī)。靠一根水平的軸帶動的缸可容納4000克衣服。衣服在注滿水的缸內(nèi)不停地上下翻滾，使之去污除垢。到了40年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的"上置"式自動洗衣機(jī)。隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進(jìn)英國噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制

13、出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動型洗衣機(jī)”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動洗衣機(jī)。70年代后期，以電腦（實際上微處理器）控制的全自動洗衣機(jī)在日本問世，開創(chuàng)了洗衣機(jī)發(fā)展史的新階段。80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚。誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動方式的巨大革命。 之后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，滾筒90

14、年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，洗衣機(jī)已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，相信新型更適合人們使用的洗衣機(jī)會給我們的生活帶來新的方式。第1.2節(jié) 洗衣機(jī)的分類當(dāng)今主流洗衣機(jī)主要有三大類，分別是波輪式洗衣機(jī)，滾筒式洗衣機(jī)和攪拌式洗衣機(jī)。三種洗衣機(jī)各有所長，下面我們詳細(xì)介紹一下三種洗衣機(jī)的特點(diǎn)：（1）波輪式洗衣機(jī)洗衣特點(diǎn)：微電腦控制洗衣及甩干功能、省時省力。缺點(diǎn)：耗電、耗水、衣物易纏繞、清潔性不佳，適合洗滌衣物：除需要特別洗滌之外的所有衣物。輪式洗衣機(jī)流行于日本、中國、東南亞等地。（2）滾筒式洗衣機(jī)洗衣特點(diǎn)：微電腦控制所有功能衣物無纏繞。最不會損耗衣

15、物的方式。缺點(diǎn)：耗時，時間是普通的幾倍，而且一旦關(guān)上門，洗衣過程中無法打開，潔凈力不強(qiáng)，適合洗滌衣物：羊毛、羊絨以及絲綢、純毛類織物。流行于歐洲、南美等主要穿毛、綿為主的地區(qū)，幾乎100的家庭使用的都是滾筒洗衣機(jī)。滾筒洗衣機(jī)優(yōu)點(diǎn)：全面的洗滌能力鶴立雞群。因為衣物在洗滌過程中不纏繞、洗滌均勻、磨損小，所以就連羊絨、羊毛、真絲衣物也能在機(jī)內(nèi)洗滌，做到真正的全面洗滌性能。可以利用加熱激活洗衣粉中的活性酶，充分發(fā)揮出洗衣粉的去污效能。由于用水量較小，可以在桶內(nèi)形成高濃度洗衣液，在節(jié)水的情況下帶來理想的洗衣效果。這種發(fā)源于歐洲的洗衣機(jī)是模仿棒錘擊打衣物原理設(shè)計，利用電動機(jī)的機(jī)械 做功使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，衣物在滾

16、筒中不斷地被提升摔下，再提升再摔下，做重復(fù)運(yùn)動，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。滾筒洗衣機(jī)的發(fā)展最為成熟，多年來在結(jié)構(gòu)上沒有多少變化，基本是不銹鋼內(nèi)桶，機(jī)械程序控制器，經(jīng)過磷化、電泳、噴涂三重保護(hù)的外殼，和兩塊笨重的水泥塊用于平衡滾筒旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的巨大離心力，由于用料比波輪洗衣機(jī)好，所以壽命一般在1520年，而以塑料件為主的波輪壽命一般只有810年左右。（3）攪拌式洗衣機(jī)洗衣特點(diǎn)：衣物潔凈力最強(qiáng)，省洗衣粉。缺點(diǎn)：喜歡纏繞相比前兩種方式損壞性加大，噪音最大，適合洗滌衣物，除需要特別洗滌之外的所有衣物，北美普遍使用。第1.3節(jié) 洗衣機(jī)的工作原理普通型波輪洗衣機(jī)： 結(jié)構(gòu)：由洗衣桶、電動機(jī)、定時

17、器、傳動部件、箱體、箱蓋及控制面板等組成。 工作原理：依靠裝在洗衣桶底部的波輪正、反旋轉(zhuǎn)，帶動衣物上、下、左、右不停地翻轉(zhuǎn)，使衣物之間、衣物與桶壁之間，在水中進(jìn)行柔和地磨擦，在洗滌劑的作用下實現(xiàn)去污清洗。 機(jī)械全自動洗衣機(jī)： 結(jié)構(gòu)：由電動程控器、水位開關(guān)、安全開關(guān)（蓋開關(guān)）、排水選擇開關(guān)、不排水停機(jī)開關(guān)、貯水開關(guān)、漂洗選擇開關(guān)、洗滌選擇開關(guān)等組成。 工作原理：通過各種開關(guān)組成控制電路，來控制電動機(jī)、進(jìn)水閥、排水電磁鐵及蜂鳴器的電壓輸出，使洗衣機(jī)實現(xiàn)程序運(yùn)轉(zhuǎn)。 為使洗衣機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)正常好用，必需按時認(rèn)真進(jìn)行正確的潤滑維護(hù)保養(yǎng)，需要潤滑的地方主要是軸承和齒輪，軸承需由注油孔注入抗磨性和抗氧化安定性好

18、的l-tsa22號防銹抗氧化潤滑油，一般2-3年加油一次，如用一般機(jī)械油則需每年加油一次。齒輪則應(yīng)用粘附性好的2號極壓鋰基潤滑脂，或油性好的，加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的二烷基二硫代磷酸鋅，或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的mos2，l-ckc100號中等極壓抗磨齒輪油進(jìn)行潤滑。甩干機(jī)的軸承和齒輪都應(yīng)每年或半年加入抗氧化防銹抗磨性好的l-an15和l-an68號潤滑油。用密封滾動軸承的，則應(yīng)由軸承廠封入使用壽命在1000h以上的，聚脲基稠化精制石油潤滑油，并加防銹抗氧化劑的2號潤滑脂。 中國家電研究院的洗衣機(jī)專家指出，洗衣機(jī)內(nèi)部的環(huán)境非常潮濕，閑置幾天之后，就會孳生大量霉菌。使用時間越長，內(nèi)部孳生霉菌的機(jī)會就越多。一臺

19、洗衣機(jī)用久了之后，如不及時清洗，慢慢地就會出現(xiàn)水發(fā)渾，漂洗不干凈。久而久之，對下一次要洗的衣物就會造成污染。人們?nèi)绻L期使用有霉菌的洗衣機(jī)洗衣服，就有可能產(chǎn)生交叉感染，引發(fā)各種皮膚病。 第1.4節(jié) 任務(wù)要求設(shè)計一個基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水四個過程組成，并且能達(dá)到“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制要求：（1）按下啟動按鈕，開始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時停止進(jìn)水開始洗滌。（2）洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒；然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒，如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水。（3）水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒。（4）開始清洗，重復(fù)（1）（

20、4），清洗三遍。（5）清洗完成，報警3秒并自動停機(jī)。（6）若按下排水按鈕，可實現(xiàn)手動排水。（7）若按下停止按鈕，不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，洗衣機(jī)需停止工作。第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計第2.1節(jié) mcs51單片機(jī)主要應(yīng)用特性mcs-51單片機(jī)是美國intel公司于1980年推出的產(chǎn)品,與mcs-48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令,指令數(shù)達(dá)111條，mcs-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，mcs-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍用mcs-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。我們也以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系

21、統(tǒng)的設(shè)計。mcs-51系列單片機(jī)主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品，其主要功能如下：8位cpu；4kbytes 程序存儲器(rom)；128bytes的數(shù)據(jù)存儲器(ram)；32條i/o口線；111條指令，大部分為單字節(jié)指令；21個專用寄存器；2個可編程定時/計數(shù)器；5個中斷源，2個優(yōu)先級；一個全雙工串行通信口；外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kb；外部程序存儲器尋址空間為64kb；邏輯操作位尋址功能；雙列直插40pindip封裝；單一+5v電源供電。mcs-51以其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，堪稱為一代“名機(jī)”，為以后的

22、其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。正因為其優(yōu)越的性能和完善的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后來的許多廠商多沿用或參考了其體系結(jié)構(gòu)，有許多世界大的電氣商豐富和發(fā)展了mcs-51單片機(jī)，像philips、dallas、atmel等著名的半導(dǎo)體公司都推出了兼容mcs-51的單片機(jī)產(chǎn)品，就連我國的臺灣winbond公司也發(fā)展了兼容mcs-51的單片機(jī)品種。近年來mcs-51獲得了飛速的發(fā)展，mcs-51的發(fā)源公司intel由于忙于開發(fā)pc及高端微處理器而無精力繼續(xù)發(fā)展自己的單片機(jī)，而由其它廠商將其發(fā)展，最典型的是philips和atmel公司，philips公司主要是改善其性能，在原來的基礎(chǔ)上發(fā)展了高速i/o口，a/d轉(zhuǎn)換器，

23、pwm(脈寬調(diào)制)、wdt等增強(qiáng)功能，并在低電壓、微功耗、擴(kuò)展串行總線(i2c)和控制網(wǎng)絡(luò)總線(can)等功能加以完善。atmel公司推出的at89cxx系列兼容mcs-51的單片機(jī)，完美地將flash(非易失閃存技術(shù))eprom與80c51內(nèi)核結(jié)合起來，仍采用mcs-51的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，flash的可反擦寫程序存儲器能有效地降低開發(fā)費(fèi)用，并能使單片機(jī)作多次重復(fù)使用。8051是mcs-51系列單片機(jī)中的代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能強(qiáng)大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、21個專用控制寄存器、4kb的程序存儲器、128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器、4組8位的并行口、兩個16位的可編程定時/計數(shù)器、一個全雙

24、工的串行口以及布爾處理器。mcs-51采用模塊式結(jié)構(gòu)，mcs-51系列中各種加強(qiáng)型單片機(jī)都是以8051為核心加上一定的新的功能部件后組成的，從而使它們完全兼容。表2.1為mcs-51系列單片機(jī)常用產(chǎn)品特性。表2.1 mcs-51系列單片機(jī)常用產(chǎn)品特性型號片內(nèi)存儲器i/o線定時器/計數(shù)器片外尋址空間（kb）程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)80514k rom128322個16位646487514k eprom128322個16位64648031無128322個16位646480c514k rom128322個16位646487c514k eprom128322個16位646480c31無128322個16位64

25、6480524k rom256323個16位646487524k eprom256323個16位64648032無256323個16位6464mcs-51具有比較大的尋址空間，地址線寬達(dá)16條，即外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的尋址范圍達(dá)216=64kb，這作為單片機(jī)控制來說已是比較大的，這同時具備對i/o口的訪問能力。此外，mcs-51采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便地增刪一個模塊就可使引腳和指令兼容的新產(chǎn)品，從而容易使產(chǎn)品形成系列化。由于mcs-51集成了幾乎完善的8位中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機(jī)及各種邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移指令，這給應(yīng)

26、用提供了極大的便利。mcs-51的指令系統(tǒng)近乎完善，指令系統(tǒng)中包含了全面的數(shù)據(jù)傳送指令、完善的算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令、方便的邏輯操作和控制指令、對于編程來說，是相當(dāng)靈活和方便的。mcs-51單片機(jī)的工作頻率為2-12mhz，當(dāng)振蕩頻率為12mhz時，一個機(jī)器周期為1us,這個速度應(yīng)該說是比較快的。mcs-51把微型計算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，可靠性更高，運(yùn)行速度更塊。由于屬于芯片化的微型計算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)最優(yōu)化，抗干擾能力加強(qiáng)，工作亦相對穩(wěn)定。因此，在工業(yè)測控系統(tǒng)中，使用單片機(jī)是最理想的選擇。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最

27、佳器件。鑒于mcs-51的以上特點(diǎn)，本文的設(shè)計就是基于mcs-51的8051型號單片機(jī)來設(shè)計的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。第2.2節(jié) 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)面板設(shè)計及控制原理圖2.2.1 面板設(shè)計洗衣機(jī)控制控制系統(tǒng)面板如圖2.1所示。圖2.1 控制面板在圖2.1中控制面板中設(shè)置了一個電源開關(guān)，啟動按紐，洗滌控制等按紐。2.2.2 系統(tǒng)控制原理圖圖2.2 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)控制原理圖在本系統(tǒng)設(shè)計的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中，采用8051單片機(jī)設(shè)計一個最小系統(tǒng)，為了增加單片機(jī)的驅(qū)動能力，系統(tǒng)中擴(kuò)展一組上位排阻電路和一組數(shù)碼管位驅(qū)動電路,其原理圖如圖2.2所示。第2.3節(jié) 微型處理器2.3.1 8051性能特點(diǎn)8051引腳功能：mc

28、s-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請參照-單片機(jī)引腳圖： (1)p0.0p0.7 p0口8位雙向口線（在引腳的3932號端子）。 (2)p1.0p1.7 p1口8位雙向口線（在引腳的18號端子）。 (3)p2.0p2.7 p2口8位雙向口線（在引腳的2128號端子）。 (4)p3.0p3.7 p3口8位雙向口線（在引腳的1017號端子）。圖2.3 單片機(jī)8051管腳圖 2.3.2 8051主要性能晶體管的動態(tài)掃描p0口有三個功能：1、外部擴(kuò)展存儲器時，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的d0d7為數(shù)據(jù)總線接口） 2、外部擴(kuò)展存儲器時，當(dāng)作地址總線（如圖1中的a0a7為地址總線接口）

29、3、不擴(kuò)展時，可做一般的i/o使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。 p1口只做i/o口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 p2口有兩個功能： 1、擴(kuò)展外部存儲器時，當(dāng)作地址總線使用 2、做一般i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； p3口有兩個功能： 除了作為i/o使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。 有內(nèi)部eprom的單片機(jī)芯片（例如8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的， 即：編程脈沖：30腳（ale/prog） 編程電壓（25v）：31腳（ea/vpp） 接觸過工業(yè)設(shè)

30、備的兄弟可能會看到有些印刷線路板上會有一個電池，這個電池是干什么用的呢？這就是單片機(jī)的備用電源，當(dāng)外接電源下降到下限值時，備用電源就會經(jīng)第二功能的方式由第9腳（即rst/vpd）引入，以保護(hù)內(nèi)部ram中的信息不會丟失。 在介紹這四個i/o口時提到了一個“上拉電阻”那么上拉電阻又是一個什么東東呢？他起什么作用呢？都說了是電阻那當(dāng)然就是一個電阻啦，當(dāng)作為輸入時，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果p0口如果作為輸入時，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。 ale/prog 地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴(kuò)展時，ale用于控制把p0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實

31、現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。（在后面關(guān)于擴(kuò)展的課程中我們就會看到8051擴(kuò)展 eeprom電路，在圖中ale與74ls373鎖存器的g相連接，當(dāng)cpu對外部進(jìn)行存取時，用以鎖住地址的低位地址，即p0口輸出。ale有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng)ale是高電平時，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時，ale信號負(fù)跳變（即由正變負(fù)）將p0口上低8位地址信號送入鎖存器。當(dāng)ale是低電平時，p0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。關(guān)于鎖存器的內(nèi)容，我們稍后也會介紹。 在沒有訪問外部存儲器期間，ale以1/6振蕩周期頻率輸出（即6分頻），當(dāng)訪問外部存儲器以1/12振蕩周期輸出（12分頻）。從這里我們可以看到，當(dāng)系

32、統(tǒng)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時ale會以1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時鐘，或者外部定時脈沖使用。 porg為編程脈沖的輸入端：在第五課 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其組成中，我們已知道，在8051單片機(jī)內(nèi)部有一個4kb或8kb的程序存儲器（rom），rom的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進(jìn)這個rom中的呢？實際上是通過編程脈沖輸入才能寫進(jìn)去的，這個脈沖的輸入端口就是prog。 psen 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部rom時psen低電平有效，以實現(xiàn)外部rom單元的讀操作。 (1)內(nèi)部rom讀取時，psen不動作； (2)外部rom讀取時，在每個機(jī)器周期會

33、動作兩次； (3)外部ram讀取時，兩個psen脈沖被跳過不會輸出； (4)外接rom時，與rom的oe腳相接。 ea/vpp 訪問和序存儲器控制信號 1、接高電平時：cpu讀取內(nèi)部程序存儲器（rom）擴(kuò)展外部rom：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲器超過0fffh（8051）1fffh（8052）時自動讀取外部rom。 2、接低電平時：cpu讀取外部程序存儲器（rom）。 在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有rom的，那么在應(yīng)用8031單片機(jī)時，這個腳是一直接低電平的。 3、8751燒寫內(nèi)部eprom時，利用此腳輸入21v的燒寫電壓。rst 復(fù)位信號：當(dāng)輸入的信號連續(xù)2個機(jī)器周期以上高電平時

34、即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計數(shù)器pc=0000h，即復(fù)位后將從程序存儲器的0000h單元讀取第一條指令碼。xtal1和xtal2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。 vcc：電源+5v輸入 ；vss：gnd接地。 avr和pic都是跟8051結(jié)構(gòu)不同的8位單片機(jī)，因為結(jié)構(gòu)不同，所以匯編指令也有所不同，而且區(qū)別于使用cisc指令集的8051,他們都是risc指令集的，只有幾十條指令，大部分指令都是單指令周期的指令，所以在同樣晶振頻率下，較8051速度要快。另pic的8位單片機(jī)前幾年是世界上

35、出貨量最大的單片機(jī)，飛思卡爾的單片機(jī)緊隨其后。 arm實際上就是32位的單片機(jī)，它的內(nèi)部資源（寄存器和外設(shè)功能）較8051和pic、avr都要多得多，跟計算機(jī)的cpu芯片很接近了。常用于手機(jī)、路由器等等。dsp其實也是一種特殊的單片機(jī)，它從8位到32位的都有。它是專門用來計算數(shù)字信號的。在某些公式運(yùn)算上，它比現(xiàn)行家用計算機(jī)的最快的cpu還要快。比如說一般32位的dsp能在一個指令周期內(nèi)運(yùn)算完一個32位數(shù)乘32位數(shù)積再加一個32位數(shù)。應(yīng)用于某些對實時處理要求較高的場合。第2.4節(jié) 系統(tǒng)擴(kuò)展2.4.1晶體管的動態(tài)掃描led顯示屏的基本工作原理是動態(tài)掃描。顯示控制的過程是先從數(shù)據(jù)存儲器讀得字模數(shù)據(jù)，

36、再通過單片機(jī)的串行口或并行口將數(shù)據(jù)寫給led點(diǎn)陣片，然后再行掃描。 動態(tài)掃描方案和靜態(tài)顯示方案相比節(jié)省驅(qū)動元件，但要求刷新頻率高于50hz，以避免顯示的圖像或文字出現(xiàn)閃爍。由于刷新頻率的限制，一片單片機(jī)能控制顯示元件的片數(shù)是較少的。現(xiàn)在大屏幕led顯示屏的應(yīng)用已越來越廣泛。為了對成百、上千片的led點(diǎn)陣片實現(xiàn)有序的、快速的顯示控制，人們動了許多腦筋，雙cpu、雙ram的方案，fpga的方案等都獲得了成功的應(yīng)用;但是這些方案的顯示控制過程還是先讀后寫。本方案另開思路：用一條讀指令，將讀和寫合在一步完成，可大大地提高顯示控制的效率，且電路簡單。2.4.1 led顯示屏的工作原理led顯示屏的基本工

37、作原理是動態(tài)掃描。動態(tài)掃描又分為行掃描和列掃描兩種方式，常用的方式是行掃描。行掃描方式又分為8行掃描和16行掃描兩種。在行掃描工作方式下，每一片led點(diǎn)陣片都有一組列驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路中一定有一片鎖存器或移位寄存器，用來鎖存待顯示內(nèi)容的字模數(shù)據(jù)。在行掃描工作方式下，同一排led點(diǎn)陣片的同名行控制引腳是并接在一條線上的，共8條線，最后連接在一個行驅(qū)動電路上;行驅(qū)動電路中也一定有一片鎖存器或移位寄存器，用來鎖存行掃描信號。led顯示屏的列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路一般都采用單片機(jī)進(jìn)行控制，常用的單片機(jī)是mcs51系列。led顯示屏顯示的內(nèi)容一般按字模的形式存放在單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲器中，字模是8位二進(jìn)

38、制數(shù)。單片機(jī)對led顯示屏的控制過程是先讀后寫。按led點(diǎn)陣片在屏幕上的排列順序，單片機(jī)先對第1排的第1片led點(diǎn)陣片的列驅(qū)動鎖存器，寫入從外部數(shù)據(jù)存儲器讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對第2片、第3片直到這一排的最后一片都寫完字模數(shù)據(jù)后，單片機(jī)再對這一排的行驅(qū)動鎖存器寫行掃描信號，于是第1排第1行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。接著第2排第1行、第3排第1行直到最后一排第1行的點(diǎn)亮。各排第1行都點(diǎn)亮后，延時一段時間，然后黑屏，這樣就算完成了單片機(jī)對led顯示屏的一行掃描控制。單片機(jī)對led顯示屏第2行的掃描控制、第3行的掃描控制直到第8行的掃描控制，其過程與第1行的掃描控制過程相同。對全部8行的控制過程

39、都完成后，led顯示屏也就完成了1幀圖像的完整顯示。雖然按這種工作方式，led顯示屏是一行一行點(diǎn)亮的，每次都只有一行亮，但只要保證每行每秒鐘能點(diǎn)亮50次以上，即刷新頻率高于50hz，那么由于人的視覺惰性，所看到的led顯示屏顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像。2.4.2led顯示屏的傳統(tǒng)控制方法顯示控制電路是按行掃描方式工作的，列控制電路分為兩大類。列控制電路中，一類是用74ls377之類的芯片作為列驅(qū)動電路的鎖存器，cpu通過并行總線給列驅(qū)動電路的鎖存器寫字模數(shù)據(jù);另一類是用移位寄存器74ls595之類的芯片作為列驅(qū)動電路的鎖存器，cpu通過串行總線給列驅(qū)動電路的鎖存器寫字模數(shù)據(jù)。 無論是并行總線

40、的控制方式還是串行總線的控制方式，其工作過程都是先給數(shù)據(jù)指針dptr賦值，接著累加器a按數(shù)據(jù)指針dptr的指向，從外部數(shù)據(jù)存儲器ram中讀得字模數(shù)據(jù)。然后，并行總線時，再給數(shù)據(jù)指針dptr賦值，接著cpu將累加器a中的字模數(shù)據(jù)，按數(shù)據(jù)指針dptr的指向，寫給led點(diǎn)陣片列驅(qū)動電路的鎖存器;串行總線時，cpu將累加器a中的字模數(shù)據(jù)，通過串行口寫給led點(diǎn)陣片列驅(qū)動電路的鎖存器。一般顯示控制中，使用較多的單片機(jī)是mcs51系列。假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)的晶振頻率是12mhz，機(jī)器周期是1s，上述兩種控制方式完成1片led點(diǎn)陣片的顯示控制都得十幾s。本文提出的高速控制方案，完成1片led點(diǎn)陣片的顯示控制大約只

41、要4s。按此推算，1片mcs51系列的單片機(jī)，差不多可以對600多片led點(diǎn)陣片進(jìn)行顯示控制。與傳統(tǒng)的控制方法相比，顯示控制的效率成倍提高。8051具有很強(qiáng)的擴(kuò)展功能，允許擴(kuò)展各種外圍電路以補(bǔ)充片內(nèi)資源不足，適應(yīng)特定應(yīng)用的需要，擴(kuò)展內(nèi)容包括數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、i/o接口等擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如圖2.4所示： 8051數(shù)據(jù)存儲器i/o接口程序存儲器圖2.4 8031系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖2.4.3 i/o接口的擴(kuò)展由于我們采集的數(shù)據(jù)量較多，因此cpu的i/o口線不夠用，所以我們使用8255a來擴(kuò)展i/o口，以滿足系統(tǒng)的要求。 8255a是intel公司生產(chǎn)的通用可編程并行i/o接口芯片。8031和8255a相連

42、可為外設(shè)提供三個8位i/o端口，允許采用同步、異步和中斷方式傳送i/o數(shù)據(jù)。 (1) 8255a內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255a內(nèi)部由四部分電路組成。它們是a口、b口和c口，a組控制器和b控制器，數(shù)據(jù)緩沖器及讀寫控制邏輯。 1.a口、b口和c口。a口、b口和c口均為8位i/o數(shù)據(jù)口，但結(jié)構(gòu)上略有差別。a口由一個8位的數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖/鎖存器組成。b口由一個8位的數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器組成。三個端口都可以和外設(shè)相連，分別傳送外設(shè)的輸入/輸出數(shù)據(jù)或控制信息。 2. a、b組控制電路。這是兩組根據(jù)cpu的命令字控制8255工作方式的電路。a組

43、控制a口及c口的高4位，b組控制b口及c口的低4位。 3.數(shù)據(jù)總線緩沖器。它是一個8位的雙向三態(tài)驅(qū)動器，用于與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，傳送數(shù)據(jù)或控制信息。 4.讀/寫控制邏輯。這部分電路接收mcs-51送來的讀/寫命令和選口地址，用于控制對8255a的讀/寫。圖2.5 8255a芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖引腳功能8255a有40條引腳，采用雙列直插式封裝。如圖2.6所示。圖2.6 8255a引腳圖1.數(shù)據(jù)總線（8條）：d0d7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255a與cpu數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)cpu 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。2.控制總線（6條）：rese

44、t: 復(fù)位信號，輸入高電平有效。一般和單片機(jī)的復(fù)位相連，復(fù)位后，8255a所有內(nèi)部寄存器清0，所有口都為輸入方式。:片選信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時有效，表示芯片被選中，允許8255a與cpu進(jìn)行通訊。:讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，允許8255a通過數(shù)據(jù)總線向cpu發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)字。:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，允許cpu將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255a。a0、a1：地址輸入線。當(dāng)=0，芯片被選中時，這兩位的4種組合00、01、10、11分別用于選擇a、b、c口和控制寄存器。其組合如表2.2。表2.2 8255a控制信號功能表a1a2端口地址端口功能0000100 ha口讀a口

45、0001000 ha口寫a口0010101hb口讀b口0011001hb口寫b口0100102hc口寫c口0101002hc口讀c口0111003h控制口寫控制字1××××××總線高阻3.并行i/o總線（24條）：這些總線用于和外設(shè)相連，分別與a、b、c口相對應(yīng)，用于8255a和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)，共分三組：pa0pa7:端口a輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。pb0pb7:端口b輸入輸出線，一個8位的i/o鎖存器，一個8位的輸入輸出緩沖器。pc0pc7:端口c輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/

46、緩沖器，一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。4.電源線（2條）：vcc為5v電源線，允許變化±10%；gnd為地線。 (2)8255a方式控制字8255a有兩個控制字：方式控制字和c口單一置復(fù)位控制字。用戶通過程序可以把這兩個控制字送到8255a的控制寄存器（a1a011b），以設(shè)定8255a的工作方式和c口各位狀態(tài)。這兩個控制字以d7位狀態(tài)作為標(biāo)志。8255a各端口工作于什么方式和是輸入還是輸出方式，是由方式控制字決定的。方式控制字格式如圖2-7所示。d7為控制字標(biāo)志位，若d7=1,則本控制字為方式控制字，若d70，則本控制字為c口單一置復(fù)位控制字。d6d3為a組控制位。其中，d6和d5位a

47、組方式選擇位：若d6d500，則a組設(shè)定為方式0；若d6d501，則a組設(shè)定為方式1：若d6d51×（×為任意），則a組設(shè)定為方式2。d4為a口輸入/輸出控制位：若d40，則pa0pa7，用于輸出數(shù)據(jù)；若d40，則pa0pa7用于輸入數(shù)據(jù)。d3位c口高4位輸入/輸出控制位：若d30，則pc4pc7為輸出數(shù)據(jù)方式；若d31，則pc4pc7為輸入方式。圖2.7 方式控制字d2d0為b組控制位，其作用和d6d3類似。其中，d2為方式選擇位，若d20，則b組設(shè)定為方式0，若d21，則b組設(shè)定為方式1。d0為c口低4位輸入/輸出控制位，若d00，則pc0pc3用于輸出數(shù)據(jù)，若d01，

48、則pc0pc3用于輸入數(shù)據(jù)。如圖2.8所示：圖2.8 置位控制字(3)8255a的工作方式8255a有三種工作方式：方式0（mode0）、方式1（mode1）和方式2(mode2)。正確的選用方式控制字，并把它通過程序送給8255a的控制字寄存器就可設(shè)定8255a的工作方式。方式0（基本輸入/輸出方式）：這種方式不需要任何選通信號。a口、b口及c口的兩個4位口中的任何一個端口都可以被設(shè)定為輸入或輸出。輸出鎖存，輸入不鎖存。根據(jù)控制字d4、d3、d1、d0位的變化，方式0有16種不同的輸入、輸出組合方式。方式1（選通輸入/輸出方式）：這種方式下，a口、b口、c口分為兩組。a組包括a口和c口的高4

49、位，a口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，c口的高四位則用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；b組包括b口和c口的低4位，b口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，c口的低四位則用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號。a口和b口的輸入輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。方式2（雙向總線方式）：這種方式下，a口為8位雙向總線口，c口的pc3pc7用來作為輸入/輸出操作的控制和同步信號；b口和c口的pc0pc2則可編程為方式0或方式1工作。第2.5節(jié) 電源除了220v的電源，我們還選擇了lm7805三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個5v的電源。其電路如圖2.9所示。圖2.9 +5v電源電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器，它是一種串連調(diào)整式穩(wěn)壓器。它

50、將全部電路集成在單塊硅片上，整個集成穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和公共三個引出端，使用非常方便。典型的有78××正電壓輸出系列，79××負(fù)電壓輸出系列。當(dāng)輸入的電壓vi、輸出電流io或溫度變化時，輸出電壓vo可保持不變；另外，當(dāng)輸出短路?？墒馆敵鲭娏鱥o限制為一定值；若穩(wěn)壓器過熱，則它就停止工作，以免穩(wěn)壓器遭到損壞。三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器，因內(nèi)部有過熱、過流保護(hù)電路，因此它的性能優(yōu)良、可靠性高。有因這種穩(wěn)壓器具有體積小、使用方便、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以我們選用了這種芯片。第3章 電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計第3.1節(jié) 直流電機(jī)m1控制系統(tǒng)3.1.1 電機(jī)的選取直流電動

51、機(jī)按勵磁方式不同可分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種。下面一常用的他勵和并勵電動機(jī)為例介紹其機(jī)械特性、起動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速，他勵和并勵電動機(jī)只是連接方式上的不同，兩者的特性是一樣的，如圖3.1所示。圖3.1 洗衣機(jī)電機(jī)控制他勵電動機(jī)的勵磁繞組與電樞是分離的，分別由勵磁電源電壓uf和電樞電源電壓u兩個直流供電；而在并勵電動機(jī)中兩者是并聯(lián)的，由同一電壓u供電。并勵電動機(jī)的勵磁繞組與電樞并聯(lián)，其電壓與電流間的關(guān)系為：u=e+raia 即： (3·1)當(dāng)電源電壓u和勵磁電路的電阻rf（包括勵磁繞組的電阻和勵磁調(diào)節(jié)電阻）保持不變時，勵磁電流if以及由它所產(chǎn)生的磁通也保持不變，即=常數(shù)。則電動機(jī)的轉(zhuǎn)距也

52、就和電樞電流成正比，t= ktia= kia這是并勵電動機(jī)的特點(diǎn)。當(dāng)電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距t必須與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)距t2及空載損耗轉(zhuǎn)距t0相平衡時，電動機(jī)將等速轉(zhuǎn)動；當(dāng)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時，將引起電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流及電磁轉(zhuǎn)距等發(fā)生變化。，稱為：  (3·2) 并勵電動機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時，其電樞電流位：，因電樞電阻ra很小，所以電動機(jī)在正常運(yùn)行時，電源電壓u與反電動勢e近似相等.在起動時，n=0，所以eken0。這時電樞電流及起動電流為 ，由于ra很小，因此起動電流iast可達(dá)額定電流in的1020倍，這時不允許的。同時并勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)距正比于電樞電流ia，這么大的起動電流引起極大的起動轉(zhuǎn)

53、距，會對生產(chǎn)機(jī)械的傳動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊和破壞。限制起動電流的方法就是在起動時的電樞電路中串接起動電阻rst，見圖。這時起動電樞中的起動電流的初始值為： 則起動電阻為： 一般：iast=（1.52.5）in起動時，可將起動電阻rst放在最大值處，待起動后，隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，再把它逐段切除。注意：直流電動機(jī)在起動或工作時，勵磁電路一定要保持接通，不能斷開（滿勵磁起動）。否則，由于磁路中只有很小的剩磁，就有可能發(fā)生以下：要改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)距t的方向， 可通過改變磁通（勵磁電流）或電樞電流ia的方向?qū)崿F(xiàn)。3.1.2 并勵電動機(jī)的調(diào)速電動機(jī)的調(diào)速就是在同一負(fù)載下獲得不同的轉(zhuǎn)速，以滿

54、足不同的要求。由轉(zhuǎn)速公式： 可知常用的調(diào)速方式有調(diào)磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速兩種。3.1.3 改變磁通（調(diào)磁調(diào)速 ）當(dāng)保持電源電壓u為額定值不變時，調(diào)節(jié)勵磁電路的電阻，改變勵磁電流if而改變磁通。由式 可見，當(dāng)磁通減小時，n0升高了，轉(zhuǎn)速降也增大了；但與2成正比，所以磁通愈小，機(jī)械特性曲線也愈陡，但仍有一定的硬度。見圖3.2圖3.2 磁通調(diào)速曲線由于電動機(jī)一般是在額定狀態(tài)下運(yùn)行的，它的磁路已接近于飽和，所以在一定負(fù)載下，通常是減小磁通調(diào)速（n），轉(zhuǎn)速上調(diào)（nnn）。調(diào)磁調(diào)速是恒功率調(diào)速，即轉(zhuǎn)速升高后，輸出轉(zhuǎn)距必須減小，否則電樞電流ia會超過原來的額定電流，使電動機(jī)發(fā)熱燒壞。調(diào)磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1. 調(diào)速平滑

55、，可得到無級調(diào)速；2. 調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；3. 機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。  對專門生產(chǎn)的調(diào)磁調(diào)速的電動機(jī)，其調(diào)速幅度可達(dá)到34倍3.1.4 改變電壓u（調(diào)壓調(diào)速 ）當(dāng)保持他勵直流電動機(jī)的勵磁電流if為額定值時，降低電樞電壓u，使轉(zhuǎn)速n降低。由式可見，在一定負(fù)載下，u愈低，轉(zhuǎn)速n愈小，但機(jī)械特性的硬度不變，見圖3.3圖3.3 電壓調(diào)速曲線一般電動機(jī)都處在額定狀態(tài)下運(yùn)行，再進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速時，為保證電動機(jī)的絕緣，一般是將電動機(jī)的電壓下調(diào)uu n，而轉(zhuǎn)速也下調(diào)nnn。調(diào)壓調(diào)速是在額定電流下調(diào)速，是恒轉(zhuǎn)距調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1. 機(jī)械特性較硬，電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好。2. 調(diào)速幅度較大，其調(diào)速幅度可達(dá)到610倍。3. 可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，得到平滑的無級調(diào)速。這里采用電壓調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)對直流伺服電機(jī)的調(diào)速。第3.2節(jié) 交流電機(jī)m2控制系統(tǒng)目前較常用的交流電動機(jī)有兩種：1、三相異步電動機(jī)。2、單相交流電動機(jī)。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。3.2.1 三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理三相異步電動機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機(jī)的定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。我們知道，但相電源相與相之間的電壓