智能洗衣机控制电路设计

智能洗衣机控制电路设计

1 绪论

1.1 概述

随着社会与国家经济的蓬勃发展，我国居民的生活水平越来越高，要求也越来越高，而在这个时期的智能洗衣机就作为把人们从繁忙的家务中解放出来的帮手的形象出现了，而且愈加受到人们的欢迎。

智能洗衣机是利用物理学的原理，将电能转化为机械能的家用电器。而且按照其规格的不同以及洗涤对象的不同，容量重量按Kg计算可分为家用洗衣机与集体用洗衣机。按我国的规定，洗衣机的容量在6Kg以下的属于家用洗衣机。洗衣机可根据结构原理的不同分为：①滚筒式（或称滚桶式）。②波轮式。③搅拌式(又称摆动叶式)。

现在一般的洗衣机主要由洗涤脱水桶、箱体、控制系统与传动等构建而成，有的洗衣机还装备有加热的器件。洗衣机的基本功能如洗涤脱水漂洗的控制常采用定时器所给定的时间程序来控制；洗衣机的驱动电动机提供动力。而智能洗衣机的电动机正反转和进出水阀的相应的时间转换由洗衣机的定时器来控制，在等所有程序结束以后，洗衣机发出声响用来提醒。定时器有几种类型的分别是电动式驱动式与电子式。而有电脑控制的新型定时器，则具有很多功能，它能根据被洗异物的质量和干净程度智能选择洗涤方式，洗涤时间并判断洗涤的效果进行调整改正。

洗衣机的未来趋向有很多种，在这里简单列取几种

1.电脑化。

2.塑料化。

3.新型化。

4.大容量化。

1.2 全自动滚筒式洗衣机的特点和洗涤原理

1.2.1 全自动滚筒式洗衣机的特点

目前在整个家用洗衣机市场上，滚筒式、波轮式、搅拌式洗衣机三足鼎立，其中滚筒式占60%，在欧美国家可高达90%以上。滚筒式洗衣机80年代末开始进入中国，由于滚筒式洗衣机在许多性能上优于传统的波轮式，如对衣物的磨损小、洗涤量大、节水、不缠绕等，特别适合大批量及高档服装的洗涤，因而愈来愈受

到广大家庭的青睐，所以本设计洗衣机的微机控制系统是往滚筒式洗衣机方向设计的。

滚筒式全自动洗衣机有如下特点：

⑴自动化程度比较高：用户只需要插上电源，放入衣物，调好程序选项，以后一切任务则交于全自动洗衣机了。预洗、主洗、漂洗、脱水及在主洗中加热，在漂洗中防皱等，洗衣机都将根据专家经验给以最好的洗涤效果。

⑵对衣物的磨损率低；洗涤容量大，洗涤范围广，滚筒式洗衣机采用滚动加微摩擦方法的洗涤方式，洗涤中较为柔和，对衣物的磨损小，尤其适合洗涤毛料织物、羽绒织物及大件衣物。

⑶节能节水节电：滚筒式洗衣机的耗电量小，洗一次最多耗点

0.3kW/h~0.4kW/h,洗涤过程中进水次数不超过7次，每次进水为20千克左右，整个洗涤过程下来不超过140千克。

⑷整机性能配置合理：由于机体内采取了整体吊装的方式，采取两个减震器支撑其内筒底，所以其工作非常的稳定，性能也比较好，震动也非常小，无摆动而且噪音非常低。而采用单片机控制器控制方式，使得洗衣机的抗干扰能力更加强大，洗衣机的使用寿命大大延长。

⑸使用寿命长：滚筒式洗衣机结构合理，用料讲究，并且由控制器统一控制。在整机性能上，具有使用方便，故障少，寿命长（可达15年）的优点。

1.2.2 全自动滚筒式洗衣机的洗涤原理

滚筒式洗衣机的洗涤原理与其他类型洗衣机不同，其主要利用洗涤剂和加热手段来达到洗净衣物的目的。衣物放入洗衣机洗涤液中。加入洗涤剂，通过滚筒不同强度的正反转，在转动过程中可以对洗涤进行加热。充分地利用机械作用，化学作用，热作用，对衣物进行洗涤、漂洗。离心式脱水方式可以采用不同的转速度来合理的洗涤衣物。

⑴机械作用：智能洗衣机的洗涤元器件的名字为外筒或盛水桶一卧式水桶，而且在其内筒壁上有许多滚珠与小孔。而小孔的作用就是流通洗涤液。衣物装入内筒之中，洗涤液盛放在外筒里。在内筒的一半高度处的水位，可以方便的使被洗异物处于半浸泡状态。电机开始工作以后，带动洗涤异物在筒内进行反转揉搓，而摔打揉搓衣物则依靠内筒的凸筋以及内筒的旋转来完成。

⑵化学作用；现代洗涤剂（也称洗衣粉、洗衣膏）的化学成分较为复杂/洗

涤剂主要起两个功能：一方面可以起到保护衣物，减小洗涤时对衣物的磨损作用；再一方面还起到溶解衣物的污垢，产生膨胀浸润的作用，使洗涤衣物中的污垢脱落并使其悬浮于碱性溶液中的作用。洗涤剂一般含有费皂和洗涤活性物质，降低水中石灰质的聚磷酸盐，以及增加洗涤效果的碱，增加洗衣香味的添加香料，此外还可以加入漂白、稳定剂等。

⑶热作用：全自动滚筒式洗衣机可以对洗涤液进行加热选择。加热洗涤时，不但可以增加分子运动的活性，还可以使洗涤剂充分发挥作用，特别是让洗涤剂中的富氧物质（达硼酸盐）发挥作用。但高温则会对衣物有损害，一般在40℃~60℃为宜，这样不但可以提高洗净度，还可以达到节能45％。

2 系统方案的论证与选择

2.1 总体方案的论证与选择

2.1.1 主要技术参数

额定洗衣量：3kg

电源：交流220V（50Hz）

洗涤功率：250W

脱水功率：250W

进水阀：交流220V

排水阀：直流220V

2.1.2洗衣机的主要功能

本设计全自动洗衣机的控制功能如下：

⑴洗涤功能。洗涤时其正反转的时间定为3S，其间歇的时间定为2S。

⑵排水程序、标准程序、单独程序、经济程序是洗衣机的四种洗衣方式。进水至洗涤/漂洗至排水至脱水是其标准程序，然后同样循环三次，具体来说的话第一循环为洗涤其时间定为3.5min, 第二次循环是漂洗，定的时间分别为3 min 与1.5min，采用动态时间法来去顶洗衣机的排水随需时间，其脱水所需时间定为2min.洗衣机的经济程序与标准程序基本相同，除了循环次数为两次。进水至洗涤—结束是智能洗衣机的单独程序。智能洗衣机的排水程序是排水至脱水至结束，时间

确定和上述的程序的相对应的环节是相同。（每个程序结束后都会报警）

⑶浸泡功能。在开启浸泡功能的情况之下，在上述的前三种洗衣机工作过程第一次进水以后，智能洗衣机会根据程序的设计进入浸泡的过程，先洗涤衣物一分钟，这是为了保证搅匀衣服和洗涤剂，完毕以后停机浸泡十分钟，然后退出浸泡程序转至洗涤程序。

⑷进、排水系统故障自动诊断功能。在此工作状态中洗衣机如果没有在规定的期限内进排水达到标准，据此可以表明系统有问题，智能洗衣机的控制系统检测出此问题以后告知使用者并通过警告程序发出报警提示，用来提醒使用者进行人工检修。

⑸安全保护和防振动功能。如果想打开洗衣机盖的话，在处于脱水状态，此状态就会被洗衣机自动终止。在脱水状态下，出现衣物放置不平衡以及由异物缠绕所引起的重心不稳的情况，智能洗衣机也会根据程序设定而自动终止脱水，从而避免震动幅度过大，然后等待使用着人工解决以后再次工作。

⑹间歇驱动方式。脱水状态下所采用的工作方式是间歇驱动方式，此目的是节省耗电。本系统的程序设计要求驱动4秒，间歇为2妙，脱水桶间歇期的高速旋转是考惯性来实现的。

⑺暂停功能。无论智能洗衣机出于什么工作状态，只要按下洗衣机的暂停键，洗衣机就会暂时停止所有工作，智能洗衣机待启动键按下后又能按原来所选择的状态继续进行[11]。

⑻声光显示功能。智能洗衣机的各种状态的选择和模式选择都是有声音、灯光说明和显示的。

依据智能洗衣机控制电路的技术限制和功能要求，综合考虑要选择51系列单片机AT89C2051

2.2模块方案论证与选择

2.2.1时钟电路

AT89C2051芯片内部有一个高增益反相放大器。用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL0，输出端为XTAL1，两端跨接石英晶体及两个电容可构成稳定的自激振荡器。本设计的时钟电路两个电容取30pF,可稳定频率并对振荡频率有微调作用。本设计选用JA95A型号石英振荡器，振荡脉冲频率选用6MHz。