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1、12008 年电气工程及其自动化年电气工程及其自动化计算机原理及应用计算机原理及应用课程设计任务书课程设计任务书姓名：张少方 学号：2804060226 班级：28040602 题目题目 7 7 智能小家电控制系统的设计（智能小家电控制系统的设计（2 2）（一）功能介绍全自动洗衣机是常见的家用电器。它能够按照预设模式自动地完成衣物的洗涤、漂洗和脱水，也可以单独地进行洗涤、漂洗和脱水操作，这些过程一般按时间进行控制。通常在给定的模式下，根据衣物多少允许用户设置不同的水位，当洗衣机启动后，上水电磁阀打开注水，当水到达设定的限位时，上水电磁阀断电，注水过程停止，启动电机，即可开始洗衣操作，为了提高洗
2、衣效率，电机一般先正转若干秒，然后再反转若干秒。另外，每个洗衣机都有容量限制，当洗衣量大于它的额定容量容量时，控制系统报警并且不启动。（二）设计参数（1）电机 100W 220V AC（2）洗衣容量 5 kg（4）电力供应：220V AC（三）设计要求（1）实现 3 种模式选择：标准、轻柔和快洗，被选中的模式用 LED 显示器表明。（2）实现不同模式下的洗衣过程，根据衣物多少允许用户设置 4 种的水位，被选中的水位用 LED 显示器表明。当洗衣机启动后，上水电磁阀打开注水，当水到达设定的限位时，上水电磁阀断电，注水过程停止，启动电机全自动控制洗衣操作，整个过程的进行按时间控制，时间自定（3）液
3、位检测和控制：使水位限定在某一个给定的液位范围内，当水位越限时打开下水电磁阀放水，不启动洗衣过程，待满足要求后，投入运行。（4）当投入洗衣量大于洗衣机额定容量时，控制系统应报警，不启动洗衣过程。待满足要求后，投入运行。（5）设计系统各个部分的工作电源。引言引言单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的，所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小，故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。而家用电器品种多，功能差异也大，所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制
4、功能，完全可以满足家用电器的需求。波轮式全自动洗衣机是家用电器领域的重要一员，在全自动洗衣机市场中占有很大的比例，其中绝大多数品是用单片机来实现的AT89C51 单片机是 ATMEL 公司 8 位单片机系列产品之一，是一种 20 引脚双列直插式芯片。它内含 4KB可反复烧录的 FLASH 存储器，RAM 字节也有 128 个，15 个 I/O 口，5 个中断，2 个定时，已经可以满足程序的需要，指令也和 51 系列兼容，基于上述特点，选择它来设计一台智能洗衣机，完全可以达到以下的2功能：1、洗衣程序功能：含 6 种独立程序，即标准洗衣程序、轻柔洗衣、快洗、单次洗衣、漂洗、脱水功能；2、特殊功能
5、：安全保护、防振、间歇工作、声光显示功能。摘要摘要 设计要满足如下要求：实现 6 种模式的互动选择：标准，轻柔，快洗和单独地进行洗涤、漂洗和脱水操作，被选中的模式用 LED 显示器表明。实现不同模式下的洗衣过程，根据衣物多少允许用户设置 4 种的水位，被选中的水位用 LED 显示器表明。当洗衣机启动后，上水电磁阀打开注水，当水到达设定的限位时，上水电磁阀断电，注水过程停止，启动电机全自动控制洗衣操作，整个过程的进行按时间控制，时间自定。液位检测和控制：使水位限定在某一个给定的液位范围内，当水位越限时打开下水电磁阀放水，不启动洗衣过程，待满足要求后，投入运行。当投入洗衣量大于洗衣机额定容量时，控
6、制系统应报警，不启动洗衣过程。待满足要求后，投入运行。本设计通过采用 AT89C51 单片机，通过 74LS139，水位检测机构，LED 数码显示器，LED 发光二极管，独立键盘，继电器，进排水阀等硬件实现了上述功能要求。应用表明该系统具有水位选择，模式设定，水位越限检测，过容及脱水安全保护等功能。其性能可靠，提到了效率，降低了能耗，减少了噪音。AbstractAbstract：Designed to meet the following requirements: 6 to achieve the model of interaction options: standard, soft, f
7、ast and washing alone for washing, rinsing and dehydration operation, the selected model with LED display shows. Different mode of the laundry process, according to the number of clothing allows users to set up the water level 4, was selected by the LED display shows the water level. When the washin
8、g machine after start Sheung Shui solenoid valve to open water when the water reached the set limit, Sheung Shui solenoid valve power, to stop the process of water injection, electric start laundry operation automatic control of the entire process carried out by the time control, Since the set time.
9、 Liquid level detection and control: to limit the water level in a given level, when the water level in the more limited open water solenoid valve into the water, do not start the laundry process, to be meet the requirements, put into operation. When the volume of laundry into washing machines is gr
10、eater than the rated capacity, the control system should report to the police, do not start the process of laundry. To be meet the requirements, put into operation. By adopting this design AT89C51 single chip, 74LS139, the water level testing agency, LED digital display, LED light-emitting diode, an
11、 independent keyboard, relays, valves and so on into the hardware requirements to achieve the above-mentioned functions. Application of the system showed that the water level has to choose, set the pattern, the more the water level limit detection, over capacity and security features such as dehydra
12、tion. Its reliable performance, referred to the efficiency and reduces power consumption and reduced noise.关键字：89C21 智能家电 自动控制 洗衣机3目录目录设计分析4需求分析与方案4逻辑电路分析6工作控制程序8调试过程15总结18参考文献18附录19程序清单19元件明细表27总图28设计分析设计分析需求分析与方案：需求分析与方案：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。 对于一台套桶式单缸波轮全自动洗衣机
13、而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户的不同要求设置几种不同的洗衣程序；还要根据模式的不同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并提醒用户；保证高速运转是脱水的安全性等。所以对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。 （1）不同模式时的弱强洗涤功能不同模式时的弱强洗涤功能。要求强洗时正 反转驱动时间各为 4S，间歇时间为 2S；弱洗时正 反转驱动时间各为 3S，间歇时间为 2S。 4（2）6 6 种洗衣工作程序种洗衣工作程序，即标准程序，轻柔洗衣，快洗，单次洗衣，单漂和脱水程序标准程序，轻柔洗衣，快洗，单次洗衣，单漂和脱水程序。标准程序标准程序是进水洗
14、涤排水-脱水，如此循环 3 次，具体是第一循环为洗涤，时间为 15min,中间洗涤为 5min.排水时间采用动态检测，脱水时间第一二次为 2 min 的短脱水，下来是调漂洗程序。最后为 5min 的长脱水.轻柔程轻柔程序序与标准程序一样，只是采用弱洗洗涤，循环同样为三次。快洗快洗同标准差不多，只不过洗涤 6min，循环2 次；单洗程序单洗程序是进水洗涤（15 min)结束（留水不排不脱）。单漂单漂为进水洗涤（10s)排水如此循环 3 次；单脱程序单脱程序是脱水（5min）结束，时间确定与上述程序相应环节相同。（3）进水系统故障自动诊断功能进水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水过程中，若超过预定
15、的水位，就说明进水有故障，系统自动调整到预定水位。（4）脱水期间安全保护和防振动功能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，发出警报待人工处理后恢复工作。 （5）间歇驱动方式间歇驱动方式。洗涤期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求正反转之间停 2s，间歇期间靠惯性力使洗衣桶桶保持旋转。 （6）声光显示功能声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声 光提示和显示。 （8）过容保护功能过容保护功能：洗衣机在启动前若过容则报警提醒用户解决，待解决后才能启动洗衣。控制逻辑电路分析控制逻辑电路分析 （硬件分析）（硬件分析）全自动洗衣机的控制逻辑电路如附图 1-1 所示。它由单片机 AT89C51AT89C51 为核心加上有关集成电路及元器件组成。从图中看出，这个全自动洗衣机控制逻辑电路相当简单。 全自动洗衣机的工作部件有 3 个，这就是电机电机. .进水阀和排水阀进水阀和排水阀。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和
