【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) i 目 錄 第一章 前言 ................................................ 1 概述 ............................................................ 1 智能滾筒式洗衣機(jī)的特點(diǎn) ................................... 2 智能滾筒式洗衣機(jī)的洗滌原理 ............................... 2 第二章 設(shè)計方案的確定 ...................................... 4 洗衣機(jī)的技術(shù)參數(shù)和主要功能 ...................................... 4 主要技術(shù)參數(shù) ............................................. 4 洗衣機(jī)的主要功能 ......................................... 4 控制系統(tǒng)設(shè)計方案 ................................................ 4 第三章 洗衣機(jī)的硬件設(shè)計 .................................... 6 洗衣機(jī)的控制功能要求 ............................................ 6 控制邏輯電路 .................................................... 6 硬件描述 ........................................................ 7 電子元器件的計算與選型 .......................................... 8 時鐘電路 ................................................. 8 復(fù)位電路 ................................................. 9 電源電路 ................................................. 9 指示電路 ................................................ 10 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、進(jìn)水閥和排水閥電路 ........................ 11 顯示電路 ................................................ 13 蜂鳴報警電路 ............................................ 14 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ....................................... 15 洗衣機(jī)的控制功能要求 ........................................... 15 第五章 總結(jié) ............................................... 18 致 謝 .............................................. 19 參考文獻(xiàn) .............................................. 20 附錄 A 控制系統(tǒng)電路圖 .................................. 21 附錄 B 洗衣機(jī)的控制原理圖 .............................. 22 附錄 C 設(shè)備材料清單 .................................... 23 附錄 D 軟件程序 ........................................ 24 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 第一章 前言 概述 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，智能洗衣機(jī)作為將人們從繁復(fù)的家務(wù)勞動中解放出來的好助手，愈來愈受到消費(fèi)者的歡迎。 洗衣機(jī)是 利用電能產(chǎn)生機(jī)械作用來洗滌衣物的清潔電器。按其額定洗滌容量(一次可洗滌的最大干衣物重量 ,以 kg計算 )分為家用和集體用兩類。中國規(guī)定洗滌容量在 6kg 以下的屬于家用洗衣機(jī)。 按結(jié)構(gòu)原理分為 3 種：①攪拌式 (又稱擺動葉式 )。通過攪拌葉的連續(xù)往復(fù)擺動，帶動洗滌液和洗滌物互相作用而進(jìn)行洗滌。②滾筒式（或稱滾桶式）。在一個水平放置的盛水用圓柱形外筒中，套裝一個可圍繞水平軸正反向旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒，內(nèi)筒壁上有許多小孔和幾條凸筋；當(dāng)內(nèi)筒轉(zhuǎn)動時 ,洗滌物隨筒內(nèi)的凸筋上升而后被拋下 ,不斷翻滾摔打進(jìn)行洗滌。按投放洗滌物的位置不同，分為上裝入式和前裝入式。③波輪式。通過洗滌桶內(nèi)波輪的轉(zhuǎn)動，推動洗滌液和洗滌物不斷翻滾、磨擦而進(jìn)行洗滌。波輪位于洗滌桶底部的稱為渦卷式，位于洗滌桶側(cè)面的稱為噴流式。 洗衣機(jī)主要由箱體、洗滌脫水桶（有的洗滌和脫水 桶分開）、傳動和控制系統(tǒng)等組成，有的還裝有加熱裝置。 洗衣機(jī)的洗滌、漂洗和脫水等過程的控制，常采用由定時器給定的時間程序控制方式；其動力來自驅(qū)動電動機(jī)。對于自動洗衣機(jī)，由定時器給出電動機(jī)正反轉(zhuǎn)、進(jìn)出水閥的開閉、洗滌和脫水的時間轉(zhuǎn)換，全過程結(jié)束后，發(fā)出聲響信號。定時器有發(fā)條驅(qū)動式、電動式及電子式。新型定時器是電腦智能型控制器，它不僅能 智能 地控制洗衣全過程，而且能夠根據(jù)被洗衣物的質(zhì)地、重量、臟污程度等自動地投放洗滌劑、選擇洗滌方式和時間以及判斷洗滌效果并調(diào)整之。 洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢： ①電腦化：采用電腦控制，實(shí)現(xiàn)洗滌 、漂洗、脫水、烘干全過程自動化 。利用傳感器 ,根據(jù)洗衣量、洗滌物臟污程度，自動確定洗滌時間、漂洗時間和投入洗滌劑的數(shù)量，使洗滌過程最合理。①塑料化：已有全部使用塑料的洗衣機(jī)出現(xiàn)。③新型化：日本已有多種新水流和無波輪的洗衣機(jī)上市；蘇聯(lián)研制成功利用真空沸騰原理的不用洗衣粉的真空洗衣機(jī)；不用電動機(jī)的超聲波洗衣機(jī)、蒸汽洗衣機(jī)等新型洗衣機(jī)也已有報道。③大容量化：為減少洗衣次數(shù)，洗衣機(jī)一次洗滌量已從 2kg 以下發(fā)展到 3～ 5kg。 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 智能滾筒式洗衣機(jī)的特點(diǎn)和洗滌原理 智能滾筒式洗衣機(jī)的特點(diǎn) 目前在整個家用洗衣機(jī)市場上，滾筒 式、波輪式、攪拌式洗衣機(jī)三足鼎立，其中滾筒式占 60%，在歐美國家可高達(dá) 90%以上。滾筒式洗衣機(jī) 80 年代末開始進(jìn)入中國，由于滾筒式洗衣機(jī)在許多性能上優(yōu)于傳統(tǒng)的波輪式，如對衣物的磨損小、洗滌量大、節(jié)水、不纏繞等，特別適合大批量及高檔服裝的洗滌，因而愈來愈受到廣大家庭的青睞，所以本設(shè)計洗衣機(jī)的微機(jī)控制系統(tǒng)是往滾筒式洗衣機(jī)方向設(shè)計的。 滾筒式智能洗衣機(jī)有如下特點(diǎn)： ⑴ 自動化程度比較高：用戶只需要插上電源，放入衣物，調(diào)好程序選項，以后一切任務(wù)則交于智能洗衣機(jī)了。預(yù)洗、主洗、漂洗、脫水及在主洗中加熱，在漂洗中防皺等， 洗衣機(jī)都將根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)給以最好的洗滌效果。 ⑵ 對衣物的磨損率低；洗滌容量大，洗滌范圍廣，滾筒式洗衣機(jī)采用滾動加微摩擦方法的洗滌方式，洗滌中較為柔和，對衣物的磨損小，尤其適合洗滌毛料織物、羽絨織物及大件衣物。 ⑶ 節(jié)能節(jié)水節(jié)電：滾筒式洗衣機(jī)的耗電量小，洗一次最多耗電 ~,洗滌過程中進(jìn)水次數(shù)不超過 7 次，每次進(jìn)水為 20 千克左右，整個洗滌過程下來不超過 140 千克。 ⑷ 整機(jī)性能配置合理：機(jī)內(nèi)筒采用整體吊裝方式，內(nèi)筒底由兩個減振器支撐，工作穩(wěn)定，性能好，震動小，無擺動且噪音低。采用單片機(jī)控 制器控制方式，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長。 ⑸ 使用壽命長：滾筒式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)合理，用料講究，并且由控制器統(tǒng)一控制。在整機(jī)性能上，具有使用方便，故障少，壽命長（可達(dá) 15 年）的優(yōu)點(diǎn)。 智能滾筒式洗衣機(jī)的洗滌原理 滾筒式洗衣機(jī)的洗滌原理與其他類型洗衣機(jī)不同，其主要利用洗滌劑和加熱手段來達(dá)到洗凈衣物的目的。衣物放入洗衣機(jī)洗滌液中。加入洗滌劑，通過滾筒不同強(qiáng)度的正反轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)動過程中可以對洗滌進(jìn)行加熱。充分地利用機(jī)械作用，化學(xué)作用，熱作用，對衣物進(jìn)行洗滌、漂洗。離心式脫水方式可以采用不同的轉(zhuǎn)速度來合理的洗滌衣物。 ⑴ 機(jī)械作用：滾筒式洗衣機(jī)其洗滌容器為一臥式水筒，稱為外筒或盛水桶，內(nèi)筒壁上有許多小孔的不銹鋼滾筒。通過小孔，洗滌液可以自由流入流出內(nèi)筒。衣物裝入內(nèi)筒之中，洗滌液盛放在外筒里。水位高度大約在內(nèi)筒的二分之一處，可使衣物處于半浸泡狀態(tài)。滾筒在電機(jī)的帶動下作有規(guī)律的正反轉(zhuǎn)旋時，洗滌衣物在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)揉搓，其滾筒揉撮可通過內(nèi)筒的凸筋以及內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)而摔打、揉搓衣物。 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 ⑵ 化學(xué)作用；現(xiàn)代洗滌劑（也稱洗衣粉、洗衣膏）的化學(xué)成分較為復(fù)雜 /洗滌劑主要起兩個功能：一方面起保護(hù)衣物，減小洗滌時對衣物的磨損作用；再一方面還起到溶解衣物的污 垢，產(chǎn)生膨脹浸潤的作用，使洗滌衣物中的污垢脫落并使其懸浮于堿性溶液中的作用。洗滌劑一般含有費(fèi)皂和洗滌活性物質(zhì)，降低水中石灰質(zhì)的聚磷酸鹽，以及增加洗滌效果的堿，增加洗衣香味的添加香料，此外還可以加入漂白、穩(wěn)定劑等。 ⑶ 熱作用： 智能 滾筒式洗衣機(jī)可以對洗滌液進(jìn)行加熱選擇。加熱洗滌時，不但可以增加分子運(yùn)動的活性，還可以使洗滌劑充分發(fā)揮作用，特別是讓洗滌劑中的富氧物質(zhì)（達(dá)硼酸鹽）發(fā)揮作用。但高溫則會對衣物有損害，一般在 40℃ ~60℃為宜，這樣不但可以提高洗凈度，還可以達(dá)到節(jié)能 45％。 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 第二章 設(shè)計方案的確定 洗衣機(jī)的技術(shù)參數(shù)和主要功能 主要技術(shù)參數(shù) 額定洗衣量： 3kg 電源：交流 220V（ 50Hz） 洗滌功率： 250W 脫水功率： 250W 進(jìn)水閥：交流 220V 排水閥：直流 220V 洗衣機(jī)的主要功能 ⑴ 程序：具有標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)、單獨(dú)和排水程序。 ⑵ 故障診斷、安全保護(hù)、防振 。 ⑶ 暫停、間歇工作 的功能。 ⑷ 聲光顯示功能 。 控制系統(tǒng)設(shè)計方案 本設(shè)計智能洗衣機(jī)的總體方案如圖 ： 圖 智能洗衣機(jī)的總體系統(tǒng)方案圖 本設(shè)計洗衣機(jī)控制方案是依據(jù)技術(shù)參數(shù)要求，本著線路簡單，可靠性高 和成本低的原則選擇的。 根據(jù)洗衣機(jī)的技術(shù)條件和功能要求，選擇 51 系列單片機(jī) AT89C2051。 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 AT89C2051 功能特性 如下： AT89C2051 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ， 功能強(qiáng)大 ，但它只有 20個引腳。其主要功能特性為： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 15 個雙向 I/O 口 兩個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 024MHz 兩個外部中斷源 可直接驅(qū)動 LED 低功耗睡眠功能 可編程 UARL 通道 2k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 6 個中斷源 的寬工作電壓范圍 128x8bit 內(nèi)部 RAM 兩個串行中斷 兩級加密位 內(nèi)置一個模擬比較放大器 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 按照功能可將硬件電路分為： ⑴ 單片機(jī)最小系統(tǒng)：包括 CPU AT89C2051，按鍵和顯示接口電路 ⑵ 檢測電路：包括水位檢測電路和門狀態(tài)檢測電路 ⑶ 驅(qū)動電路：包括電動機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路，進(jìn)水閥 、排水閥驅(qū)動電路和蜂鳴器驅(qū)動電路 ⑷ 人機(jī)對話驅(qū)動電路：主要包括按鍵，顯示器。其中按鍵用于洗衣機(jī)程序設(shè)定，并控制洗衣機(jī)的運(yùn)行，發(fā)布有關(guān)指令信息。顯示器為用戶提供直觀的洗滌時間顯示。 ⑸ 直流穩(wěn)壓電源電路 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 第三章 洗衣機(jī)的硬件設(shè)計 洗衣機(jī)的控制功能要求 本設(shè)計智能洗衣機(jī)的控制功能如下： ⑴ 洗滌功能。 要求 洗滌 時正 、 反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為 3s，間歇時間為 2s。 ⑵ 4種洗衣工作程序，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，具體是第一循環(huán)為洗滌，時間為 ,第二次循環(huán)為漂洗，時間分別為 3 min 和 ，脫水時間為 ，只是循環(huán)次數(shù)為二次。單獨(dú)程序是進(jìn)水 —洗滌（ )—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。 （每個程序結(jié)束后都會報警。 ⑶ 浸泡功能 。 開啟浸泡功能后，在上述前三種工作程序的第一次進(jìn)水之后，會進(jìn)入浸泡環(huán)節(jié)，先洗滌 1min 以攪勻衣物和洗滌劑，再停機(jī)浸泡 10min，然后退出浸泡環(huán)節(jié)進(jìn)入洗滌環(huán)節(jié)。 ⑷ 進(jìn) 、 排水系統(tǒng)故障自動診斷功能。 洗 衣機(jī)在進(jìn)水或排水過程中，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