【正文】 課程設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 36 頁 引言 從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打??這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1858 年，漢密爾頓史密斯制成了世界上第一臺洗衣機(jī)。 1874 年 ,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國人比爾布萊克斯發(fā)明了世界上第一臺人工攪動洗衣機(jī)。 1911 年美國人又研制了世界上第一臺電動洗衣機(jī)。 1920 年美國的瑪依塔格公司又把洗衣機(jī)的木制桶改為鋁制桶體，第二年又把鋁制桶體改為外層鑄鋁、內(nèi)層為 銅板的雙層結(jié)構(gòu)。 1936 年，他們又將搪瓷用于洗衣機(jī)桶體。與此同時(shí)，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機(jī)。歐洲國家研究成功了噴流式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。 1932 年后，美國一家公司研制成功了第一臺前裝式滾筒全自動洗衣機(jī)，洗滌、漂洗和脫水都在同一個(gè)滾筒內(nèi)自動完成，使洗衣機(jī)的發(fā)展躍上了一個(gè)新臺階。這種滾筒洗衣機(jī)，目前在歐洲、美洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。 第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，洗衣機(jī)得到了迅速的發(fā)展，研制出具有獨(dú)特風(fēng)格的波輪式洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機(jī)。 近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，全自動洗衣機(jī) 制造技術(shù)又得到迅速發(fā)展，其年總產(chǎn)量及社會普及率均以達(dá)到相當(dāng)高得水平。 課程設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 36 頁 1．節(jié)洗衣機(jī)控制器的概述 課題開發(fā)背景 隨著人民生活水平的提高，越來越多的人需要用洗衣機(jī)?，F(xiàn)在洗衣機(jī)越來越高度自動化，只要衣服放入洗衣機(jī)，簡單的按兩個(gè)鍵，就會自動注水，一些先進(jìn)的電腦控制洗衣機(jī)，還能自動的感覺衣物的重量，自動的添加適合的水量和洗滌劑，自動的設(shè)置洗滌的時(shí)間和洗滌的力度，洗滌完以后自動的漂洗甩干，更有些滾筒洗衣機(jī)還會將衣物烘干，整個(gè)洗衣的過程完成以后還會用動聽的音樂聲提醒用戶，用戶可以在洗衣的過程 做其它的事，節(jié)省了不少的時(shí)間。總之，每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步極大地推動了洗衣過程自動化程度的提高。 目的意義 本次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)摔制器是為了滿足不同用戶的不同需求。同時(shí)也將計(jì)算 機(jī)摔制技術(shù)用到了實(shí)際生活中，最重要的是將所學(xué)的東西運(yùn)用化。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 全自動洗衣機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為波輪式全自動洗衣機(jī) (也叫套桶式全自 動洗衣機(jī) )、滾筒式全自動洗衣機(jī)和攪拌式全自動洗衣機(jī)三大類。波輪式、滾筒 式、攪拌式全自動洗衣機(jī)分別占全球洗衣機(jī)市場份額的 33％、 52％和 15％。攪 拌式洗衣機(jī)目前還沒有進(jìn)入我國市場，以下 儀對波輪式和滾筒式兩種洗衣機(jī)進(jìn) 行討論。 (1)滾筒式洗衣機(jī) 更好地軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬忪： 提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物 化學(xué)反應(yīng)速度，提高沈衣粉中酶的活性，同時(shí)有利于溶解汗?jié)n、血漬、降低灰塵、油污的粘附作用，從而可在同樣的沈凈比下 (注：沈凈比是國家對沈衣機(jī)的質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)基本指標(biāo) )，可大幅度降低洗滌過程對機(jī)械外力的需求： (2)高溫能有效地殺死些細(xì)菌。 加溫沈滌的波輪式沈衣機(jī)無論怎樣的水流，要達(dá)到一定的沈凈 比，就 課程設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 36 頁 必須有足夠的機(jī)械力，而機(jī)械力對衣物是有損傷的，這就注定了波輪式沈衣機(jī)的磨損率人人高于滾筒式洗衣機(jī)。 各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減少衣物的纏 繞，增大水流的沖刷力用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之問的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。 (3)波輪式沈衣機(jī) 因?yàn)闈L筒式機(jī)的價(jià)格人人高十波輪式機(jī)，所以波輪式機(jī)仍受到普遍歡迎。 關(guān)于水流：現(xiàn)存波輪式全自動洗衣機(jī)的宣傳重點(diǎn)放存新水流上，如 LG 的拳擊棒、松下的雙瀑布、榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等，但正如上面說到過的，各個(gè)廠家是用小 同的方法實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)，實(shí)際效果也差小多，所以小必太在意。 關(guān)于程序控制器：新推山的波輪式仝自動沈衣機(jī)均采用甲．片機(jī)程序 控制器，原來的機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型弓的波輪式全自動洗衣機(jī)的控制程序有所不同，最少的也有好兒個(gè)控制項(xiàng)，每一項(xiàng) 又有幾種不同的洗滌程序可供選擇，足以滿足不同的洗滌要求，所以沒有必要 考慮這個(gè)問題。存模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)通過采集水位傳感器、布量傳 感器、光傳感器的信號以及電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地、多少、骯臟程 度，從而自動調(diào)整對衣物進(jìn)行合理的沈滌，缺點(diǎn) 是價(jià)格太貴。 關(guān)丁不銹鋼內(nèi)桶：采用不銹鋼內(nèi)桶的目的是為了減小衣物和內(nèi)桶壁 的摩擦力，從而減輕衣物的磨損，選購時(shí)應(yīng)予以考慮。 關(guān)于同心洗：同心洗是直接把電動機(jī)軸與洗衣桶主軸同心安裝，直 接驅(qū)動。這樣在沈滌，特別是脫水的時(shí)候沈衣桶震動減小，使噪聲得以降低。但要 I 說這樣會延長沈衣機(jī)的壽命是不正確的。 至丁變頻洗衣機(jī)，其一是可以對不同質(zhì)地的衣物自動選用不同的電 動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時(shí)， 最大限度地降低衣物的磨損。其二是可以存脫水甩干時(shí)，由慢到快地啟動，使 衣物在桶內(nèi)分布 均勻，脫水效果好，同時(shí)由于衣物均勻地分布存洗衣桶的四周， 洗 衣桶的重心落在軸心上，可以減小震動，降低噪聲，這當(dāng)然是有好處的。缺 點(diǎn)也是價(jià)格太貴。 現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機(jī)，還有的廠家開 課程設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 36 頁 發(fā)出了更迷你的旅行洗衣機(jī)，小到可以在出外旅行的時(shí)候隨身攜帶，為了更方 便的操作有的廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機(jī)，這么樣 ?是不是看的眼 花繚亂，將來的洗衣機(jī)會朝著使用更方便、更加節(jié)能、更加個(gè)性化的方向發(fā)展。 設(shè)計(jì)任務(wù) (1)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制器 .以單片機(jī) 為主 控制器，擴(kuò)展必要的外部電路，沒計(jì)制作一個(gè)洗衣機(jī)控制器。 ①洗滌按鈕標(biāo)準(zhǔn)：洗滌 12 分鐘；漂洗 5 分鐘二次；脫水 3 分鐘。輕柔： 洗滌 3分鐘；漂洗 3分鐘，二次；脫水 2 分鐘。快速：洗滌 4分鐘；漂洗 1 分 鐘，二次；脫水 2 分鐘 。 ②洗滌時(shí)洗滌指示燈閃爍；漂洗時(shí)漂洗指示燈閃爍；脫水時(shí)脫水指示燈 閃爍 。 ③有啟動／暫停按鈕控制：第一次啟動，標(biāo)準(zhǔn)洗滌；工作時(shí)按此按鈕暫停，再按則恢復(fù)工作；有電源開關(guān)。洗滌、漂洗 22 秒正轉(zhuǎn)，停 8 秒，反轉(zhuǎn) 22秒，停 8秒。 2 硬件設(shè)計(jì) 2． 1 洗衣機(jī)控制器的外部設(shè)計(jì) 2． 洗衣機(jī)控制面板豐要包括：啟動停止、電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選扦按鈕。 完成次洗農(nóng)過程所需的動作有； (1)進(jìn)水動作進(jìn)行洗滌時(shí)，盛水桶內(nèi)的水量必須達(dá)到水位設(shè)定要求。洗衣機(jī)的進(jìn)水和水位判斷，是由水位開關(guān)和 進(jìn) 水閥的開合來進(jìn)行控制的，當(dāng)桶內(nèi)沒有水或水量達(dá)小到設(shè)定水位時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥閉合，開始注水，當(dāng)桶內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，水位開關(guān)受壓閉合，程序就可 進(jìn)入下步處王甲。 (2)排水動作進(jìn)入脫水動作前應(yīng)先排水。為了避免空排水造成時(shí)間浪費(fèi)以及排水不完而帶水脫水造成對電 機(jī)的損害。洗農(nóng)機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際水量對排水時(shí) 間進(jìn)動態(tài)控制。 (3)洗滌動作洗滌動作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”。不同的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”的時(shí)間是小同的 課程設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 36 頁 (4)其它動作洗農(nóng)機(jī)控制器在此控制面板上還配有啟動／停止電源、標(biāo) 準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選擇按鈕。 2． 1． 2 硬件設(shè)計(jì)框圖 洗衣機(jī) 控制系統(tǒng)運(yùn)片的是 AT89c51 單片機(jī)，其?？刂频膶ο蟀ǎ哼M(jìn)水閥、排水閥、電機(jī)。這些被控劉象是需要根據(jù)不同的沈衣程序來設(shè)定它們的不同工作狀況和工作時(shí)問的，進(jìn)水閥和排水閥的控制還需 要水位檢測，同時(shí)需要數(shù)碼 管顯示不同的工作狀態(tài)及運(yùn)行剩余時(shí)間。發(fā)光二極管用來指示洗滌速度和脫水 速度；按鍵用來控制程序的運(yùn)行和設(shè)置洗滌速度和脫水速度 。 下面是洗農(nóng)機(jī)控制器系統(tǒng)框圖： 圖 洗農(nóng)機(jī)控制器系統(tǒng)框圖 相應(yīng)的操作程序，通過電路處理后，輸出各種電路控制信號，使洗衣機(jī)自動課程設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 36 頁 完成程序操作過程。如果單片機(jī)自身出故障、或控制電路傳送給單片機(jī)的信息不 正確，沈衣機(jī)就不能正常工作。 （ 1） 直流電源電路這是為單片機(jī)及其外?控制電路提供曉以電壓 直流電 源的 電路，它將輸入的 220v 交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn) 定的低壓直流電，送給單片機(jī)、可控硅觸發(fā)電路、顯示電路等。 （ 2） 復(fù)位電路此電路的作用是復(fù)位。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn) 過低電壓時(shí)，將單片機(jī)存儲器復(fù)位，使其各項(xiàng)參數(shù)處于初始位置，即處于開機(jī) 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。 （ 3） 時(shí)鐘 電路由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)牛的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信 號，供單片機(jī)信號定時(shí)和訓(xùn)時(shí)。 （ 4） 按鍵輸入電路按鍵開關(guān)按定的矩陣排列，當(dāng)按鍵被按動時(shí)，其接通 的信號將輸送到單片 機(jī)。單片機(jī)對應(yīng)地調(diào)出內(nèi)部軟件進(jìn)行工作，使洗衣機(jī)進(jìn)入 相應(yīng)的洗滌程序。 （ 5） 顯示電路顯示電路由發(fā)光一極管按一定的矩陣排列而成，它是程序控 制系統(tǒng)向用戶直接觀察到沈衣機(jī)的工作狀態(tài)的窗口。預(yù)設(shè)工作程序時(shí)，可根據(jù) 指示燈的閃亮來判斷洗衣機(jī)是否接受了指令；還可以通過批示燈的顯示來判斷 洗衣機(jī)工作是甭正常。 （ 6） 負(fù)載驅(qū)動電路該電路多由雙向可控硅及觸發(fā)電路組成。雙各可控硅作 為無觸點(diǎn)開關(guān)控制電機(jī)等負(fù)載的通斷及運(yùn)行。單片機(jī)根據(jù)按鍵輸入指令或接收 到的檢測信號，輸出相應(yīng)的控制信號，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機(jī)等 負(fù)載 得電運(yùn)轉(zhuǎn)。 課程設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 36 頁 電機(jī)控制軟件流程圖 圖 電機(jī)控制軟件流程圖 2． 2． 系統(tǒng)硬件 2． 2． 1 強(qiáng)中弱三檔開關(guān) 通過強(qiáng)中弱三檔開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)對不同量衣物的洗