全自动洗衣机设计说明

题目：全自动洗衣机设计

目录

第1章引言 (1)

1.1 基于单片机控制的智能洗衣机研究的意义 (1)

第2章控制功能需求分析 (2)

2.1全自动洗衣机的控制功能要求 (2)

2.2 整机组成框图 (3)

第3章硬件电路设计 (4)

3.1 微处理控制电路 (4)

3.2 89C51单片机的引脚分类 (5)

3.3 时钟电路 (6)

3.4 复位操作电路 (7)

3.5 显示电路 (7)

3.6 进水阀控制电路 (8)

3.7 排水阀控制电路 (9)

3.8 电机控制电路 (10)

3.9 电机调速部分 (11)

3.9.1 可控硅过零调功原理 (11)

3.9.2 硬件电路设计 (12)

3.9.3 过零检测电路 (12)

3.9.4 可控硅触发电路 (13)

3.10蜂鸣电路 (13)

3.11暂停和防振功能电路 (14)

3.12压力传感器 (15)

第4章系统软件设计 (17)

结论 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

附录A 程序清单 (22)

附录B 智能洗衣机原理图 (32)

致 (33)

第1章引言

1.1 基于单片机控制的智能洗衣机研究的意义

随着现代社会生活节奏的不断加快和人们生活水平的不断提高，人们对各种方便、快捷的家用电器需求量越来越大，洗衣机作为人们提高生活效率，追求生活质量的基本条件，也愈来愈成为不可或缺的生活用具。

在工业发达国家，洗衣机的普及率已达到相当高的程度，但由于现阶段国情，洗衣机在我国的普及程度还较低，农村更甚。随着人民生活水平(特别是乡村生活水平)的不断提高，社会对洗衣机的需求量越来越大，而且随着生活质量的不断提高，人们对洗衣机的功能要求越来越高，使得洗衣机的更新较快，因此，洗衣机作为人们追求现代生活的一个基本要求在我国有着极大的市场。

智能洗衣机综合运用了大量力学，电学，光学等知识。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。

智能洗衣机的特点是：通过程序控制器来实现洗涤过程，省时省力。

第2章控制功能需求分析

2.1全自动洗衣机的控制功能要求

洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。

对于一台套桶式缸波轮全自动洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户的不同设置几种不同的洗衣程序；还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情况；另外，还要对洗衣过程出现的故障进行诊断；保证高速运转时脱水的安全性等。所以，对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。

1)强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4s，间歇时间为1s，弱洗

时正、反转驱动时间各为3s，间歇时间为2s。

2)4种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序

标准程序是进水→洗涤→漂洗→排水→脱水，如此循环3次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2min，具体是：第一循环为洗涤，时间为6min，第二，第三次循环为漂洗，时间分别为4min和2min。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2min。经济程序与标准程序一样，只是洗涤次数为二次。单独程序是进水→洗涤（6min）→结束（留水不排不脱）。排水程序是排水→脱水→结束，时间确定与上述程序相应环节相同。

3)进、排水系统故障自动诊断功能

洗衣机在进水或者排水过程中，若在一定的时间围进水或排水未能达到预定的水位，就说明进、排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。

4)脱水期间安全保护和防振功能

洗衣机在脱水期间若打开机盖时，洗衣机就会自动停止脱水操作。在脱水期间，如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，此时洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。

5)间歇驱动方式

脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5s，间歇2s，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。

6)暂停功能

不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机必须停止工作，等待驱动键按下以后洗衣机又能按照原来所选择的工作方式继续工作。

7)声光显示功能

洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声、光提示或显示。

2.2 整机组成框图

针对上述，一方面，涉及到硬件电路，另一方面要配合相应的软件，才能完成上述功能。下面为本设计的整机框图如图1。

如下图2-1中所示，通过压力传感器，将洗衣机桶水位的压力值送到微处器部，进行分析、处理，然后分别进行控制，如进水量、进水阀电路、出水阀电路。通过二极管管显示相应状态，由简单按键控制，遇到险情由扬声器发声。由软件和硬件对电机的转速进行控制。

图2-1 整机电路组成框图

第3章硬件电路设计

针对上文的功能，硬件电路应包括七个部分：微处理器控制电路、显示电路、传感器电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路和按键报警电路。

通过这几个部分电路的协调工作，再由软件的配合工作洗衣机就可以模拟人脑进行操作，下面分别阐述各电路的组成原理。

基于AT89C51单片机控制的智能洗衣机原理：

原理图见附录C

控制板电路使用AT89C51芯片，时钟电路采用6MH晶振。组成的输入信号有：洗衣机的主程序选择，即洗衣机的控制功能，包括设置洗衣机的强洗弱洗设置,洗衣机的程序选择（标准程序、经济程序、单独程序、排水程序）。输出控制信号包括：发光二极管显示、蜂鸣器鸣叫、进水阀控制、排水阀控制、电机正反转的控制信号。

主电路是由交流220V电压经变压、整流、滤波后，其中一路接至低电压保护电路，另一路提供稳定的+5V电压供应给控制板各元件。当低电压保护电路检测到低电压时，将向单片机的INT0引脚产生中断，单片机将响应该中断，关闭各输出端口，以保护执行部分如电机等设备不因欠压而损坏。

3.1 微处理控制电路

微处理电路中我采用的是ATMEL公司的单片机，原因是考虑到其价格便易、功能齐全、可靠性高、使用普遍。AT89C51单片机是ATMEL公司8位单片机系列产品之一，是一种40引脚双列直播式芯片。它含有4KB可反复烧录及擦除存和128字节的RAM，有32条可编程控制的I/O线，5个中断触发源，指令与MCS-51系列完全兼容。选用