波轮洗衣机控制电路设计

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1、波轮洗衣机控制电路设计姓名：章国明学号： 09325231 专业：电子信息工程班级：093252指导教师：高浪琴2011 年 12 月 20 日东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计1 目录一、设计目的及要求21.1 本课程设计目的 2 1.2 本课程设计要求 2 二、设计系统方框图4三、设计方法5四、硬件电路设计64.1 AT89C2051 单片机 7 4.2错误 ！ 未 指 定 书 签 。 主 要 特 性及 管 脚 说 明7 4.2.1主要特性 7 4.2.2错误！未指定书签。管脚说明6 4.3显示电路 8 4.4电机控制电路 10 4.5进水阀控制电路 12 4.6排水

2、阀控制电路 12 4.7按键及报警电路 13 五、软件程序设计15六、设计感想16七、参考文献17八、评分表18东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计2 一、设计目的及要求1.1 本课程设计目的洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中应用也十分广泛。但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。 洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。而随着单片机技术的发展， 用单片机来作为控制器， 就能很好地满足洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同

3、。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。单片机以体积小、 功能全、价格低廉、开发方便的优势得到了许多电子系统设计者的青睐，它适合于实时控制，可构成工业控制器、智能仪表、智能接口、智能武器装置以及通用测控单元等。作为一个价廉物美的微控制器， 单片机被广泛应用在各种数字系统中。基于单片机的全自动洗衣机控制系统是单片机应用的一个典型例子。对基于单片机的套桶式单缸低波轮全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究，可使我们掌握全自动洗衣机这种重要家电的工作原理和控制系统， 进一步了解单片机在不同领域的应用方法，学会维修套桶式单缸低波轮全自动

4、洗衣机的基本技术， 同时也为将来从事电子信息行业打下一定基础，所以本题课具有重大的意义。1.2 本课程设计要求本系统控制的对象为波轮全自动洗衣机，其功能要求如下：1. 强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4 秒，间歇时间为 1 秒；弱洗时正、反转驱动时间各为3 秒，间歇时间为 2 秒。2. 洗衣工作程序是进水洗涤漂洗排水脱水，如此循环三次， 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2 分钟，具体是：第一循环为洗涤， 时间为6 分钟，第二、第三次循环为漂洗，时间分别为4 分和 2 分。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为 2 分钟。经济程序与标准程序一样， 只是循环次数

5、为二次。 单独程序是进东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计3 水洗涤（ 6 分钟）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。 洗衣机在进水或排水过程中， 若在一定的时间范围内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动功能。洗衣机脱水期间， 若打开机盖时， 洗衣机就会自动停止脱水操作。 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，洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处

6、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5 秒，间歇 2 秒，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。6. 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。东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计4 二、设计系统方框图图 1 该控制系统的功能：基于单片机洗衣机通过控制系统设定洗衣程序在洗涤脱水桶内自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和脱水全过程。 洗衣时控制系统打开进水电磁阀开始注水；当洗涤脱水桶内的水位达到系统设定值时单片机发送一个低电平通知控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机洗衣。电机在系统的控制下进行正转、停、反转

7、通过传动带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间终了， 控制系统切断电机电路打开排水电磁阀开始排水；然后再次注水， 洗衣机进入漂洗状态，完成漂洗程序（通常为2 次漂洗）后，开始排水，同时排水电磁阀的动作并且松开为脱水程序作好准备； 排水结束后系统控制电机单方向高速运转完成脱水程序；当脱水程序终了系统控制排水电磁阀和电机断电，排水阀复位， 同时蜂鸣器奏响， 通知用户整个洗衣程序结束。单片机控制系统电机控制电路进水阀控制电路排水阀控制电路时钟电路数码管显示电路按键控制及报警电路复位电路东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计5 三、设计方法洗衣机控制系统是由AT89s51 单片机控制，其主

8、要控制的对象包括：进水阀、排水阀、电机及数码管显示。 这些被控刘象是需要根据不同的洗衣程序来设定它们的不同工作状况和工作时间的， 进水阀和排水阀的控制还需要水位检测，同时需要数码管显示洗衣的次第和每次洗衣电机正反转的次第及电机正反转所用的时间。发光二极管用来指示工作状态。部分电路简析如下：（1）复位电路此电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，或电源出现过低电压时，将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的标准程序状态，以消除由于某种原因的程序紊乱。（2）时钟电路由晶振元件与单片机内部电路组成，产牛的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时。（3）按键输入电路按键开关按

9、定的矩阵排列，当按键被按动时，其接通的信号将输送到单片机。单片机对应地调出内部软件进行工作，使洗衣机进入相应的洗涤程序。（4）显示电路由发光二极管按一定的矩阵排列而成，它是程序控制系统向用户直接观察到洗衣机的工作状态的窗口。预设工作程序时， 可根据指示灯的闪亮来判断洗衣机是否接受了指令；还可以通过批示灯的显示来判断洗衣机工作是否正常。东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计6 四、硬件电路设计本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括进水、 洗涤、漂洗、排水和脱水五个阶段。控制系统主要由电源电路、 数字控制电路和机械控制电路三大模块组成，电源电路为数字控制电路提供稳定的5V

10、直流电压；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由 AT89C2051单片机、按键、蜂鸣器、 LED 指示灯组成；机械控制电路实现水位检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位开关、电动机、进水排水电磁阀组成。本系统控制的硬件电路包括七个部分：微控制器控制电路、 显示电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路和按键及报警电路。通过这几个部分电路的协调工作，洗衣机能自动进行操作。下面分别阐述各电路组成。4.1 AT89C2051 单片机AT89C2051 单片机是 ATMEL 公司 8 位单片机系列产品之一，AT89C2051 单片机是一种 20 引脚双列直插式芯片。它内含2KB

11、可反复烧录的 FLASH 存储器， RAM 字节也有 128个，有 15 条可编程控制的 I/O 线，5 个中断触发源， 2 个定时器 /计数器，已经可以满足程序的需要，指令和MCS-51 系列完全兼容。基于上述特点，在需要I/O 线不多的控制场合，选用它作为核心控制芯片， 可使电路极大简化， 而且程序的编写及固化也相当方便、灵活。AT89C2051 是一种带2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000 次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容，将多功能8 位CPU 和闪烁存储器组合

12、在单个芯片中。东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计7 图 2 4.2 错误！未指定书签。主要特性及管脚说明4.2.1主要特性 与 MCS-51 兼容 2K 字节可编程闪烁存储器 128 8 位内部 RAM 两个 16 位定时器 /计数器 5 个中断源4.2.2错误！未指定书签。 管脚说明VCC （20） ：供电电压 +5V。GND （10） ：公共接地端。P1 口（12-19） ：P1 口是一组 8 位双向 I/O 口， P1.2P1.7 提供内部上拉电阻， P1.0和 P1.1内部无上拉电阻，主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端(AINO) 和反相输入端 (AI

13、N1) 。P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。 P1 口引脚写入 “1“后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，它们将因内部的上拉电阻而作为输出。 P1 口还在 Flash 闪速编程及程序校验时接收代码数据。P3口： P3 口的 P3.0P3.5、P3.7 是带有内部上拉电阻的7 个双向 I/O 口。 P3.6没有引出，它作为一个通用I/O 口虽不可访问，但可以作为固定输入片内比较器的输出信号。当P3 口写入 “1“ 时，它们将被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。当作 为 输入 端 时 ，被 外 部 拉 低 的 P3 口 将 用 上 拉 电 阻 输 出电 流 。 P

14、3 口也 可 作 为AT89C2051 的一些特殊功能口5，如下所示：口管脚备选功能东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计8 P3.0（2） RXD （串行输入口）P3.1（3） TXD （串行输出口）P3.2（6）0INT（外部中断0）P3.3（7）1INT（外部中断1）P3.4（8） T0（计时器0 外部输入）P3.5（9） T1（计时器1 外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7（11） RD（外部数据存储器读选通）RST(1) 复位输入 ,当振荡器7复位器件时， 要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。XTAL1 （ 5）反向振荡放大器的输入及内部时

15、钟工作电路的输入。XTAL2 （ 4）来自反向振荡器的输出。4.3 显示电路本电路包括两部：一部分为LED 显示，主要显示：进水时间、排水时间、洗涤时间，另一部分为各状态显示：强洗、弱洗等工作状态。如图3 所示。图 3 发光二极管简称为LED 。由镓（ Ga）与砷（ AS） 、磷（ P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化东华理工大学机械与电子工程学院现代家电原理与维修课程设计9 镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P 区注入到N区的空穴和由N区注入到P 区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的