《全自動洗衣機(jī)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《全自動洗衣機(jī)設(shè)計（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、題目：全自動洗衣機(jī)設(shè)計目 錄第1章 引言11.1 基于單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)研究的意義1第2章 控制功能需求分析22.1全自動洗衣機(jī)的控制功能要求22.2 整機(jī)組成框圖3第3章 硬件電路設(shè)計43.1 微處理控制電路43.2 89C51單片機(jī)的引腳分類53.3 時鐘電路63.4 復(fù)位操作電路73.5 顯示電路73.6 進(jìn)水閥控制電路83.7 排水閥控制電路93.8 電機(jī)控制電路103.9 電機(jī)調(diào)速部分113.9.1 可控硅過零調(diào)功原理113.9.2 硬件電路設(shè)計123.9.3 過零檢測電路123.9.4 可控硅觸發(fā)電路133.10蜂鳴電路133.11暫停和防振功能電路143.12壓力傳感器15第

2、4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計17結(jié) 論20參考文獻(xiàn)21附 錄22附錄A 程序清單22附錄B 智能洗衣機(jī)原理圖32致 謝33第1章 引言1.1 基于單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)研究的意義隨著現(xiàn)代社會生活節(jié)奏的不斷加快和人們生活水平的不斷提高，人們對各種方便、快捷的家用電器需求量越來越大，洗衣機(jī)作為人們提高生活效率，追求生活質(zhì)量的基本條件，也愈來愈成為不可或缺的生活用具。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，洗衣機(jī)的普及率已達(dá)到相當(dāng)高的程度，但由于現(xiàn)階段國情，洗衣機(jī)在我國的普及程度還較低，農(nóng)村更甚。隨著人民生活水平(特別是鄉(xiāng)村生活水平)的不斷提高，社會對洗衣機(jī)的需求量越來越大，而且隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們對洗衣機(jī)的功能要求越來越高

3、，使得洗衣機(jī)的更新較快，因此，洗衣機(jī)作為人們追求現(xiàn)代生活的一個基本要求在我國有著極大的市場。智能洗衣機(jī)綜合運(yùn)用了大量力學(xué)，電學(xué)，光學(xué)等知識。通過對于基于單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)的研究我們可以更清晰，更實(shí)際的掌握單片機(jī)的一些基本的控制和應(yīng)用。單片機(jī)在日常家電中的應(yīng)用比較廣泛，洗衣機(jī)智能控制系統(tǒng)就是一種以單片機(jī)為控制核心的系統(tǒng)，它把以往對洗衣機(jī)的繁瑣的操作變得簡單化，不但其機(jī)器性能顯著提高，還增加了難以實(shí)現(xiàn)得功能，同時也提高了控制的精確度，硬件和軟件相互配合實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)工作的智能化和自動化。因此對于智能洗衣機(jī)的研究一方面可以讓我們對于所學(xué)的單片機(jī)和電路有關(guān)知識有個更好的理解和鞏固，一方面也鍛煉了自身的

4、動手能力，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬連調(diào)所具備的能力。智能洗衣機(jī)的特點(diǎn)是：通過程序控制器來實(shí)現(xiàn)洗滌過程，省時省力。第2章 控制功能需求分析2.1全自動洗衣機(jī)的控制功能要求 洗衣機(jī)要完成洗衣工作，除了對一般洗衣過程的人工工作及效能進(jìn)行模擬之外，還要根據(jù)洗衣機(jī)的機(jī)械電子性質(zhì)進(jìn)行有關(guān)控制和檢測。 對于一臺套桶式缸波輪全自動洗衣機(jī)而言，首先要求能完成洗衣功能；同時還要根據(jù)用戶的不同設(shè)置幾種不同的洗衣程序；還要考慮水流的情況決定洗滌的弱強(qiáng)情況；另外，還要對洗衣過程出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷；保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)時脫水的安全性等。所以，對全自動洗衣機(jī)，一般要求具有如下基本功能。1) 強(qiáng)、弱洗滌功能。要求強(qiáng)洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為

5、4s，間歇時間為1s，弱洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為3s，間歇時間為2s。2) 4種洗衣工作程序，即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排水程序標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水洗滌漂洗排水脫水，如此循環(huán)3次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)時間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)時間減少2min，具體是：第一循環(huán)為洗滌，時間為6min，第二，第三次循環(huán)為漂洗，時間分別為4min和2min。排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為2min。經(jīng)濟(jì)程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是洗滌次數(shù)為二次。單獨(dú)程序是進(jìn)水洗滌（6min）結(jié)束（留水不排不脫）。排水程序是排水脫水結(jié)束，時間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。3) 進(jìn)、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能洗衣機(jī)在進(jìn)水或者排水過程中，

6、若在一定的時間范圍內(nèi)進(jìn)水或排水未能達(dá)到預(yù)定的水位，就說明進(jìn)、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)測知并通過警告程序發(fā)出警告信號，提醒操作者進(jìn)行人工排除。4) 脫水期間安全保護(hù)和防振功能洗衣機(jī)在脫水期間若打開機(jī)蓋時，洗衣機(jī)就會自動停止脫水操作。在脫水期間，如果出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，此時洗衣機(jī)也會自動停止脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復(fù)工作。5) 間歇驅(qū)動方式脫水期間采取間歇驅(qū)動方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動5s，間歇2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。6) 暫停功能不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時，洗衣機(jī)必須停止工作，等待驅(qū)動鍵按下以后洗衣機(jī)又能按照原來所選擇的

7、工作方式繼續(xù)工作。7) 聲光顯示功能洗衣機(jī)各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有聲、光提示或顯示。2.2 整機(jī)組成框圖 針對上述，一方面，涉及到硬件電路，另一方面要配合相應(yīng)的軟件，才能完成上述功能。下面為本設(shè)計的整機(jī)框圖如圖1。如下圖2-1中所示，通過壓力傳感器，將洗衣機(jī)桶內(nèi)水位的壓力值送到微處器內(nèi)部，進(jìn)行分析、處理，然后分別進(jìn)行控制，如進(jìn)水量、進(jìn)水閥電路、出水閥電路。通過二極管管顯示相應(yīng)狀態(tài)，由簡單按鍵控制，遇到險情由揚(yáng)聲器發(fā)聲。由軟件和硬件對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。單 片 機(jī) AT 8 9 C 51 電機(jī)控制電路進(jìn)水閥控制電路排水閥控制電路壓力傳感器電路二級管顯示電路按鍵控制及報警電路圖2-1

8、整機(jī)電路組成框圖第3章 硬件電路設(shè)計 針對上文的功能，硬件電路應(yīng)包括七個部分：微處理器控制電路、顯示電路、傳感器電路、電機(jī)控制電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報警電路。通過這幾個部分電路的協(xié)調(diào)工作，再由軟件的配合工作洗衣機(jī)就可以模擬人腦進(jìn)行操作，下面分別闡述各電路的組成原理?；贏T89C51單片機(jī)控制的智能洗衣機(jī)原理：原理圖見附錄C控制板電路使用AT89C51芯片，時鐘電路采用6MH晶振。組成的輸入信號有：洗衣機(jī)的主程序選擇，即洗衣機(jī)的控制功能，包括設(shè)置洗衣機(jī)的強(qiáng)洗弱洗設(shè)置,洗衣機(jī)的程序選擇（標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序、排水程序）。輸出控制信號包括：發(fā)光二極管顯示、蜂鳴器鳴叫、進(jìn)

9、水閥控制、排水閥控制、電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號。主電路是由交流220V電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后，其中一路接至低電壓保護(hù)電路，另一路提供穩(wěn)定的+5V電壓供應(yīng)給控制板各元件。當(dāng)?shù)碗妷罕Ｗo(hù)電路檢測到低電壓時，將向單片機(jī)的INT0引腳產(chǎn)生中斷，單片機(jī)將響應(yīng)該中斷，關(guān)閉各輸出端口，以保護(hù)執(zhí)行部分如電機(jī)等設(shè)備不因欠壓而損壞。3.1 微處理控制電路 微處理電路中我采用的是ATMEL公司的單片機(jī)，原因是考慮到其價格便易、功能齊全、可靠性高、使用普遍。AT89C51單片機(jī)是ATMEL公司8位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一，是一種40引腳雙列直播式芯片。它含有4KB可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM，有32條可編程控制的I

10、/O線，5個中斷觸發(fā)源，指令與MCS-51系列完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。選用它設(shè)計制作全自動洗衣機(jī)控制電路，其電路的組成相對簡單，工作原理清晰，易于理解。由于洗衣機(jī)的基本功能是實(shí)現(xiàn)對衣物的洗滌，所以，關(guān)鍵在于進(jìn)行洗衣程序的控制。從這一角度出發(fā)，對洗衣機(jī)的功能進(jìn)行分析，確定其最優(yōu)化的功能。這些功能主要有以下幾種。1) 洗衣工作狀態(tài)功能：強(qiáng)、弱洗滌。2) 洗衣程序功能：含4種獨(dú)立程序，即標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序、經(jīng)濟(jì)洗衣程序、單獨(dú)洗衣程序、排水程序。3) 特殊功能：故障診斷、安全保護(hù)、防振、暫停、間歇工作功能，聲光顯示功能。89C51芯片具有4

11、0根引腳，其引腳圖如下圖3-1所示。在一小塊芯片上，集成了一個微型計算機(jī)的各個組成部分，即89C51單片機(jī)芯片內(nèi)包括：（1）一個8位的80C51微處理器（CPU）；（2）片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM/SFR片內(nèi)4KB程序存儲器Flash ROM；（3）4個8位并行I/O端口P0P3，每個端口既可以用作輸入，也可以用作輸出；（4）2個16位的定時/計數(shù)器；（5）具有5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)；（6）1個全雙工的串行I/O口；（7）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路（最高允許振蕩頻率為24MHz）；（8）具有節(jié)電工作方式（即空閑方式及掉電方式）。以上各個部分通過片內(nèi)8位數(shù)據(jù)總線（DBUS）相

12、連接。圖3-1 89C51芯片引腳結(jié)構(gòu)3.2 89C51單片機(jī)的引腳分類1.電源線2根。Vcc：編程和正常操作時的電源電壓，接+5V。Vss：地電平。2.晶體振蕩器2根。XTAL1：振蕩器的反向放大器輸入。使用外部振蕩器時必須接地。XTAL2：振蕩器的反向放大器輸出和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部振蕩器時用于輸入外部震蕩信號。3.I/O口共有P0、P1、P2、P3四個8位口，32根I/O線，其功能如下：（1）P0.0P0.7（AD0AD7）是I/O端口0的引腳。端口0是一個8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲器時，該端口分時地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口（在此時內(nèi)部上拉電阻

13、有效）。（2）P1.0P1.7是端口1的引腳，是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專供用戶使用。（3）P2.0P2.7（A8A15）是端口2的引腳。端口2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址A8A15。（4）P3.0P3.7是端口3的引腳。端口3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時，口的結(jié)構(gòu)與P1操作與口完全相同，第二功能如下所示：引腳 第二功能P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INT0(外部中斷)P3.3 INT1(外部中斷)P

14、3.4 T0(定時器0外部輸入)P3.5 T1(定時器1外部輸入)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) 由上看出，89C51單片機(jī)不是將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線分開，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由I/O口完成。3.3 時鐘電路89C51片內(nèi)設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時鐘電路如主電路圖中所示。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振可以在1.2MHz到12M

15、Hz之間選擇，電容值在5-30PF之間選擇，電容的大小可起頻率微調(diào)作用。外部方式的時鐘很少用，若要用時，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘信號P1和P2供單片機(jī)使用。P1在每一個狀態(tài)S的前半部分有效，P2在每個狀態(tài)的后半部分有效。3.4 復(fù)位操作電路89系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在啟動時需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作

16、。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也須按復(fù)位鍵重新啟動。在系統(tǒng)控制電路中，復(fù)位電路是靠電容充放電完成的，當(dāng)電路需要復(fù)位時，按下復(fù)位鍵后RES被強(qiáng)制為高電平，使電路復(fù)位，同時電容也開始放電。在正常工作時，電容充滿電后相當(dāng)于短路，此時RES為低電平無效。下圖3-2所示為復(fù)位操作電路圖3-2 復(fù)位電路3.5 顯示電路洗衣過程中的各狀態(tài)顯示：標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)、單獨(dú)、排水、強(qiáng)洗和弱洗指示等工作狀態(tài)。如圖3-3所示。圖3-3 LED顯示電路由于本電路CPU管腳有限，所以需要通過74

17、LS139(74LS139為雙2-4線譯碼器，選用它可解決CPU I/O線數(shù)量的不足)來擴(kuò)口，通過兩根口線即可實(shí)現(xiàn)P3.0、P3.1，如圖5中所示。通過A、B兩個口即可完成位碼切換。從控制要求可知，洗衣機(jī)有4種洗衣工作程序，因此須有4種不同的顯示來加以區(qū)別。74LS139雙24線譯碼器僅占用CPU的P3.0和P3.1兩口線即可提供4種不同顯示的驅(qū)動，其邏輯關(guān)系是：P3.2，P3.3為“11”時LED1亮，指示標(biāo)準(zhǔn)程序；為“10”時LED2亮，指示經(jīng)濟(jì)程序；為“01”時LED3亮，指示單獨(dú)程序；為“00”時LED4亮，指示排水程序。3.6 進(jìn)水閥控制電路進(jìn)水閥控制電路如圖3-4所示。 它是通固態(tài)

18、繼電器來實(shí)現(xiàn)隔離，反相器74S05實(shí)現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)，進(jìn)水閥門的開關(guān)由繼電器來控制，當(dāng)繼電器線圈中有電流流過時，繼電器開關(guān)吸合，反之，就斷開。利用這一特性，和單片機(jī)P1.1端口相連來控制，首先壓力傳感器會檢測桶內(nèi)水位的高低，如果桶內(nèi)水位沒有達(dá)到所設(shè)置的預(yù)定水位時，壓力傳感器會發(fā)送給單片機(jī)一個控制信號，然后經(jīng)過CPU的處理后會在輸出端口輸出低電平，再經(jīng)反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有電流流過，繼電器開關(guān)斷開，閥門打開；同理如果桶內(nèi)水位達(dá)到預(yù)定水位時此時在輸出端口輸出是高電平，給反相倒相后變成低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器線圈繞組中有電流流過，產(chǎn)生磁場

19、，開關(guān)吸合，閥門關(guān)閉。圖3-4 進(jìn)水閥控制電路3.7 排水閥控制電路排水閥控制電路如圖3-5所示。它和進(jìn)水閥控制電路是相似的，通固態(tài)繼電器來實(shí)現(xiàn)隔離，反相器74S05實(shí)現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)，進(jìn)水閥門的開關(guān)，由繼電器來控制，當(dāng)繼電器線圈中有電流流過時，繼電器開關(guān)吸合，反之，繼電器開關(guān)就斷開。利用這一特性，和單片機(jī)P1.1端口相連來控制，首先由軟件設(shè)置排水時間，壓力傳感器會檢測桶內(nèi)水位的高低，如果桶內(nèi)水位沒有達(dá)到所設(shè)置的預(yù)定水位時（即桶內(nèi)有水且需要排水時），壓力傳感器會發(fā)送給單片機(jī)一個控制信號，然后經(jīng)過CPU的處理后會在輸出端口輸出低電平，反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有

20、電流流過，閥門打開，開始排水；同理當(dāng)桶內(nèi)水排完后端口輸出高電平時，經(jīng)過反相倒相后變成低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器線圈繞組中有電流流過，產(chǎn)生磁場，吸合開關(guān)，閥門關(guān)閉，停止排水。排水閥門的操作同樣也有兩個參數(shù)，一個為開關(guān)時間，另一個為不開關(guān)時間，這兩個參都是很容易通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。兩者都有共同點(diǎn)，都是需要軟件進(jìn)行模糊處理，什么時候開，什么時候關(guān)，開多長時間，關(guān)多長時間等，都是通過模糊量來完成全自動的。 圖3-5 排水閥控制電路3.8 電機(jī)控制電路電機(jī)控制電路如圖3-6所示，由電路圖中可以看出：AT89C51的P1端口的P1.2和P1.3共2條I/O線通過2塊SP1110新型固態(tài)繼

21、電器分別直接驅(qū)動洗衣機(jī)的電機(jī)工作部件。AP1110是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)有發(fā)光二極管及光觸發(fā)雙向可控硅，10-50mA輸入電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3A（平均值），浪涌電流15A（不重復(fù)）。之說以選用這個器件，是因為它一方面可使電路進(jìn)一步簡化，另一方面還可使強(qiáng)、弱兩類電完全隔離，保證主板的安全。74S05為反相器，用其作為中間緩沖器，其中的2個反相器可分別驅(qū)動SP1110固態(tài)繼電器。電機(jī)是接在220V交流電壓上的，通過固態(tài)繼電器來開通，其內(nèi)的雙向可控硅受發(fā)光二極管控制，如圖所示，只要給發(fā)光二極管加低電平，二極管就會發(fā)光，雙向可控硅過零后就會導(dǎo)通，此時電機(jī)的一個繞組就會有電

22、流流過，同時再用同樣的方法開通另外一個繞組，電機(jī)就會轉(zhuǎn)動起了，由單片機(jī)來控制端口脈沖，即可啟動，另外電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制，主要是改變繞組的電流方向，即可實(shí)現(xiàn)，同樣也是通過雙向可控硅來調(diào)節(jié)。圖3-6 電機(jī)控制電路3.9 電機(jī)調(diào)速部分在全自動洗衣機(jī)的電機(jī)控制中，洗衣和脫水時的轉(zhuǎn)速是不同的，要想使洗衣機(jī)能正常工作就需要考慮轉(zhuǎn)速的快慢問題，需要對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，所以對電機(jī)的調(diào)速方法和控制電路進(jìn)行了分析和設(shè)計,該方法采用的是先進(jìn)的過零調(diào)功的方式,以功率調(diào)節(jié)取代常用的電壓調(diào)節(jié),通過控制可控硅的通斷比來調(diào)節(jié)電動機(jī)輸出功率,進(jìn)而達(dá)到調(diào)速目的。下面分別對可控硅過零調(diào)功原理和硬件電路方面的設(shè)計進(jìn)行說明。3.9.1 可控硅

23、過零調(diào)功原理理論分析：P =F V，在外部情況不變即F 保持不變時，在規(guī)定時間內(nèi)電功率P的變化將使速度V跟著改變。因此調(diào)電功P 就可達(dá)到調(diào)速的目的。過零調(diào)功通過的工作電壓是完整的正弦波形，過零導(dǎo)通且過零截止。過零調(diào)功方式就是通過在給定的時間內(nèi)改變加進(jìn)負(fù)載的交流正弦波個數(shù)來調(diào)節(jié)負(fù)載功率的一種控制方法。由于可控硅是在電壓（電流）過零時觸發(fā)導(dǎo)通的，導(dǎo)通時的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在可控硅移相調(diào)壓方式所存在的一切缺點(diǎn)。同時也由于可控硅是在電壓過零時導(dǎo)通，其負(fù)載浪涌電流和電流變化率都很小，有利于可控硅的安全工作。實(shí)現(xiàn)可控硅的過零控制，需要解決兩個問題：（1）要能實(shí)現(xiàn)工頻電壓的正負(fù)過零檢測；并在

24、過零時產(chǎn)生脈沖信號。（2）過零脈沖信號必須受單片機(jī)輸出控制信息控制。從而控制可控硅過零觸發(fā)脈沖的個數(shù)。這兩個問題的解決由軟硬件協(xié)同完成。3.9.2 硬件電路設(shè)計硬件電路完成的任務(wù)是：工頻電壓的正、負(fù)過零檢測。由單片機(jī)發(fā)出的控制電平，去控制門控電路，以控制可控硅的過零觸發(fā)脈沖數(shù)。3.9.3 過零檢測電路過零檢測電路的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在50HZ 的交流電壓通過零點(diǎn)時取出其脈沖。由于可控硅過零調(diào)功方式是通過控制可控硅導(dǎo)通與關(guān)斷的比值來調(diào)節(jié)輸出功率，相位和移相觸發(fā)的同步脈沖問題都不必考慮，因此輸出的脈沖寬度可以放寬，這也使得電路更易實(shí)現(xiàn)。設(shè)計中利用兩個光電耦合器實(shí)現(xiàn)過零電路。其電路原理圖及波形如圖3-7

25、(a)和圖3-7(b)所示。此電路的工作原理是：交流電源經(jīng)過電阻加到兩個反并聯(lián)光電二極管上，在交流電源的正、負(fù)半周，二極管和輪流導(dǎo)通，從而使T1和T2也輪流導(dǎo)通，在導(dǎo)通期間V0輸出低電平，只有在交流電源過零的瞬間，兩個二極管均截止，V0 輸出高電平，因此V0端得到周期為10ms 的脈沖信號，該信號送至89C51 的引腳。圖3-7(a) 過零檢測電路圖3-7(b) 過零檢測波形3.9.4 可控硅觸發(fā)電路電路中采用了過零雙向可控硅型光耦MOC3041，它集光電隔離、過零檢測、過零觸發(fā)等功能于一身，避免了輸入輸出通道同時控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷， 大大簡化了輸出通道隔離-驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)?？煽毓栌|發(fā)電

26、路原理圖如圖3-8所示。圖3-8 可控硅過零調(diào)功原理圖此電路的工作原理是：單片機(jī)響應(yīng)用戶的參數(shù)設(shè)置，在I/O口輸出一個高電平，經(jīng)反向器反向后，送出一個低電平，使光電耦合器導(dǎo)通，同時觸發(fā)雙向可控硅，使電路導(dǎo)通工作。在給定時間內(nèi)，負(fù)載得到的功率可用下式表示:式中 P 是負(fù)載得到的功率； n 是給定時間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波的個數(shù)； N 是給定時間內(nèi)交流正弦波的總個數(shù)； U 是可控硅在一個電源周期全導(dǎo)通時所對應(yīng)的電流有效值； I 是可控硅在一個電源周期全導(dǎo)通時所對應(yīng)的電流有效值； 由以上公式可知，U、I、N是定值，只要改變n值的大小即可控制功率的輸出，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。3.10蜂鳴電路蜂鳴器

27、在洗衣機(jī)中起提示和報警作用。如圖11中所示，繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖3-9所示為蜂鳴電路圖3-9 蜂鳴電路3.11暫停和防振功能電路洗衣機(jī)的暫停功能和安全保護(hù)及防振動功能采用中斷處理方式。這兩個中斷分別對應(yīng)于CPU的外部中斷 0和外部中斷1 。中斷請求信號通過TCAOI3BP雙D觸發(fā)器的兩個分別加到CPU的P3.2和P3.3口線，由觸發(fā)器鎖存直到CPU響應(yīng)中斷為止。開蓋(安全保護(hù))或不平衡(防振動)中

28、斷信號通過由BG1和BG2組成的反相器送TC4OI3BP的CP端，經(jīng)觸發(fā)器加到P3.3。本系統(tǒng)對開蓋和不平衡中斷采取相同的處理方法，因此，共用外部中斷1。圖3-10 暫停和防振電路圖為了充分利用CPU的I/O口線，P3.4和P3.5采用分時復(fù)用技術(shù)，每線具有兩個功能。在洗衣機(jī)未進(jìn)人工作狀態(tài)或洗衣機(jī)處于暫停狀態(tài)期間，P3.4為輸入線，用于監(jiān)測啟動鍵的狀態(tài)，當(dāng)啟動鍵按下時，洗衣機(jī)即進(jìn)入工作狀態(tài)或從暫停狀態(tài)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)；在洗衣機(jī)暫停中斷響應(yīng)期間，P3.4為輸出線，用于撤銷暫停中斷請求。在洗衣機(jī)進(jìn)水或排水期間，P3.5被用作輸入線，用于監(jiān)測水位開關(guān)狀態(tài)，為CPU提供洗衣機(jī)的水位信息；在洗衣機(jī)高

29、速脫水期間，當(dāng)發(fā)生開蓋或不平衡中斷時，P3.5為輸出線，用于撤銷中斷請求信號。CPU的P3.7線用于驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出各種報警信號。洗衣機(jī)的強(qiáng)、弱洗可通過K1鍵進(jìn)行循環(huán)選擇。Kl還具有第二功能，即當(dāng)洗衣機(jī)發(fā)生故障轉(zhuǎn)入報警程序后，按下K1鍵可使洗衣機(jī)退出報警狀態(tài)回到初始待命狀態(tài)。洗衣工作程序通過K2鍵循環(huán)選擇。脫水期間系統(tǒng)在響應(yīng)開蓋或不平衡中止后，CPU采取軟件查詢的方式通過P16口線對蓋開關(guān)進(jìn)行監(jiān)測以確定洗衣機(jī)是否繼續(xù)進(jìn)行脫水操作。3.12壓力傳感器由洗衣機(jī)的功能可知在洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水過程中，都存在有水位高低的檢測，因此在電路中需要檢測水位高低的傳感器，一般的壓力傳感器其輸出的信號大都是模擬信號

30、，由于要送到單片機(jī)的信號必須是數(shù)字信號，因此還需要在壓力傳感器的輸出部分加上A/D轉(zhuǎn)換器，才能將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號送給單片機(jī)進(jìn)行處理。在本設(shè)計中采用的是HSSC 070型號的壓力傳感器。選此壓力傳感器的原因是在HSSC 070的內(nèi)部就集成有A/D轉(zhuǎn)換器，它輸出的信號直接就是數(shù)字信號，不需要進(jìn)行模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就可直接送至單片機(jī)AT89C51的端口對其進(jìn)行處理，而它的執(zhí)行器就是進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥，即電磁繼電器。其內(nèi)部是通過編程軟件來實(shí)現(xiàn)控制的，當(dāng)單片機(jī)檢測到壓力傳感器輸出的壓力值大時，說明進(jìn)水量增多，此時需要軟件來控制單片機(jī)輸出相對應(yīng)的電平信號來驅(qū)動交流固態(tài)繼電器的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而來控

31、制電磁繼電器的吸合與斷開，進(jìn)而達(dá)到對桶內(nèi)液位的檢測與控制。圖3-11是HSSC 070封裝好的壓力傳感器芯片模塊，根據(jù)材質(zhì)不同，主要分為FR4板封裝和陶瓷封裝。封裝尺寸小，僅為6.3mm*6.9mm. 量程范圍可選擇5至300PSI不等. 與H28數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片配合使用,可應(yīng)用于壓力測量與控制系統(tǒng)、移動高度計/氣壓計、天氣預(yù)報產(chǎn)品、運(yùn)動或多功能運(yùn)動表等。圖3-11 壓力傳感器模塊第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)軟件由主程序、中斷服務(wù)程序和各種功能子程序三個層次組成。主程序流程圖如下圖4-1所示：主程序的工作過程為：先對其進(jìn)行初始化工作，隨后根據(jù)輸入的鍵值分別散轉(zhuǎn)至對應(yīng)的子程序（設(shè)置強(qiáng)洗弱

32、洗、設(shè)置洗滌標(biāo)準(zhǔn)等）。洗衣機(jī)開始工作，INT0外部中斷服務(wù)子函數(shù)用于實(shí)現(xiàn)功能選擇。圖4-1 主程序流程圖程序的基本工作流程是：系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)洗衣工作程序和強(qiáng)洗、弱洗方式；然后掃描強(qiáng)弱洗選擇鍵K1、主程序選擇鍵K2和啟動鍵K4，這時洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)。通過K1、K2可分別修改強(qiáng)、弱洗滌方式和洗衣工作程序。掃描過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動鍵K4按下時，洗衣機(jī)即從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。洗衣機(jī)進(jìn)入工作程序后，系統(tǒng)首先根據(jù)RAM 中57H單元的特征字判斷洗衣機(jī)的洗衣工作程序，若特征字為00H，則為排水程序(O1H為單獨(dú)程序，02H為經(jīng)濟(jì)程序，03H為標(biāo)準(zhǔn)程序)，這時程序直接跳轉(zhuǎn)至排水操作程序段，執(zhí)行單獨(dú)的排水操作，否則進(jìn)入進(jìn)水操作程序。進(jìn)水操作將P1.0置位,驅(qū)動進(jìn)水閥開啟。進(jìn)水期間系統(tǒng)不斷檢測水位開關(guān)K5的狀態(tài)，當(dāng)檢測到K5閉合時，說明進(jìn)水已達(dá)到預(yù)定的水位。若在規(guī)定的4分鐘極限時間內(nèi)未檢測到K5閉臺，說明進(jìn)水系統(tǒng)發(fā)生故障，此時洗衣機(jī)退出洗衣工作狀態(tài)，程序跳轉(zhuǎn)到故障處理程序段進(jìn)行報警。其處理方法是：將P1.0P1.3位全部置“0”，中止洗衣機(jī)的各種操作，然后蜂鳴器以響1秒、停2秒的規(guī)律不斷地發(fā)出報警信號，直到人工干預(yù)即按下K1鍵后為止(按下Kl后，程序跳轉(zhuǎn)至主程序起始地址，洗衣機(jī)又回到待命的初始狀態(tài))。程序清單見附錄A所示。