【正文】 一個單芯片形態(tài) ,面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，內(nèi)部布線很短 ,其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。 （ 4）優(yōu)異的性能價格比 單片機(jī)的性能極高，為了提高速度和運行效率，單片機(jī)已開始使用 RISC流水線和 DSP等技術(shù)。三種洗衣機(jī)各有所長，下面我們詳細(xì)介紹一下三種洗衣機(jī)的特點： （ 1）波輪式洗衣機(jī) 洗衣特點：微電腦控制洗衣及甩干功能、省時省力。 缺點：耗時時間是普通的幾倍，而且一旦關(guān)上門，洗衣過程中無法打開，潔凈力不強，適合洗滌衣物：羊毛、羊絨以及絲綢、純毛類織物。可以利用加熱激活洗衣粉中的活性酶，充分發(fā)揮出洗衣粉的去污效能。 （ 3）攪拌式洗衣機(jī) 洗衣特點：衣物潔凈力最強，省洗衣粉。 機(jī)械全自動洗衣機(jī)： 結(jié)構(gòu)：由電動程控器、水位開關(guān)、安全開關(guān)（蓋開關(guān)）、排水選擇開關(guān)、不排水停機(jī)開關(guān)、貯水 開關(guān)、漂洗選擇開關(guān)、洗滌選擇開關(guān)等組成。 1922 年世界上第一臺攪拌式洗衣機(jī)誕生。 20 世紀(jì)中期以后，洗衣 機(jī)在一些發(fā)達(dá)國家的普及率迅速上升。 20 世紀(jì)末，變頻洗衣機(jī)問世，使洗衣機(jī)的功能更具人性化，實現(xiàn)了真正意義上的智能化控制，成為目前研究的主要方向。 （ 1）向大容量、小容量和多功能方向發(fā)展； 為了節(jié)約時間和能源，提高洗衣機(jī)效率，洗衣機(jī)向大容量方向發(fā)展是必然趨勢。多功能全自動洗衣機(jī)通常指洗衣機(jī)從臟衣服投入，到預(yù)洗、洗滌、漂洗、甩干、烘干等，能完成多種功能。在一些波輪式全自動洗衣機(jī)裝有水量控制器，能根據(jù)衣物的多少做到最大限度地節(jié)水，之后又通過改進(jìn)漂洗方法，以及采用邊淋邊甩的方法進(jìn)一步降低了耗水量。 5 （ 4）向機(jī)電一體化方向發(fā)展； 將洗衣機(jī)產(chǎn)品與微電子技術(shù)、微處理器技術(shù)相結(jié)合，可構(gòu)成機(jī)電一體化全自動洗衣機(jī)。 第 2 章 方案的論證與選擇 設(shè)計要求 ⑴洗衣機(jī)可選擇多種洗滌狀態(tài)，用戶只需要按下一鍵，洗衣機(jī)即可根據(jù)不同的衣物質(zhì)地和重量自動選擇洗滌程序，完成洗滌。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。 設(shè)計方案與比較 方案設(shè)計 方案一 :電動程序控制器式洗衣機(jī) 一般來說 , 電動程序控制器式洗衣機(jī)電路雖然比普通型雙桶洗衣機(jī)復(fù)雜 ,但比電腦程序控制器式電路要簡單。這種微電腦程序控制器的核心是單片機(jī) ,外加穩(wěn)壓電源 ,時鐘電路 ,功能選擇鍵輸入電路 ,放大驅(qū)動電路 ,顯示電路等 ,它們組成了一個完整的全自動洗衣機(jī)的指揮中心。經(jīng)外部電路放大后 ,控制電動機(jī)、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥等產(chǎn)生相應(yīng)的動作 ,從而實 現(xiàn)整個洗衣過程的自動化操作。電腦輸出的功能顯示信號，由三極管電流放大后驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光。 控制功能要求 本系統(tǒng)控制的對象為套桶式單缸低波輪全自動洗衣機(jī)，其功能要求如下： 、弱洗滌功能。排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為 2 分鐘。 。脫水期間采取間歇驅(qū)動方式，以便節(jié)能。 8 。包括進(jìn)水、洗滌、漂洗、排水和脫水五個階段。按鍵用來控制程序的運行 和設(shè)置洗滌模式。 ⑵直流電源電路：這是為單片機(jī)及其外圍控制電路提供直流電源的電路，它將輸入的 220V交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電，送給單片機(jī)、顯示電路等。 ⑹顯示電路：采用 LED燈及一片 7segmpx2cc共陰數(shù)碼管，用以顯示洗衣機(jī)的各種工作方式、狀態(tài)及剩余時間。 完成一次洗衣過程所需的動作有 ： ⑴進(jìn)水動作：進(jìn)行洗滌時，盛水桶內(nèi)的水量必須達(dá)到設(shè)定要求。不同的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“正轉(zhuǎn) 停止 反轉(zhuǎn) 停止”的時間是不同的。進(jìn)行脫水是若遇到洗衣機(jī)蓋打開，則暫停脫水，并發(fā)出報警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。 它內(nèi)含 2KB 可反復(fù)燒錄的 FLASH 存儲器， RAM 字節(jié)也有128 個， 有 15 條可編程控制的 I/O 線 [4]， 5 個中斷 觸發(fā)源 ， 2 個定時器 /計數(shù)器，已經(jīng)可以滿足程序的需要，指令和 MCS51 系列 完全 兼容 。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和 輸出管腳相兼容 ， 將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中 。 P1： ~ 8位雙向口線（在引腳的 1~8號端子）。 P1口只做 I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制把 P0口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。從這里我們可以看到，當(dāng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時 ALE會以 1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時鐘，或者外部定時脈沖使用。 EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號 接高電平時： CPU讀取內(nèi)部程序存儲器（ ROM）擴(kuò)展外部 ROM。XTAL1和 XTAL2 外接晶振引腳。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為 12 全 “l(fā)”態(tài)。 5%，即 ～。該電源電路是由 7805 三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的典型穩(wěn)壓電路。 由 V2=（ ～ 2） 0V =8V。 晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸1C11C C tIdtiC1VΔ 11 ?? ? C 14 可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。 圖 36 矩陣鍵盤布局圖 本設(shè)計的按鍵輸入是由 4 只按鍵分別用于洗衣機(jī)的工作方式 “強制復(fù)位”、“程序選擇”、“強弱洗選擇”，和“運行 /暫?！钡倪x擇。鍵盤輸入電路圖如圖 37 示。本設(shè)計中 8051單片機(jī)的 P1 口和 分別與 9 個發(fā)光二極管的陰極相連，發(fā)光二極管的陽極接電源。 P10P11P12P13P14P15P16P17P20D 2L E D R E DD 3L E D R E DD 4L E D R E DD 5L E D R E DR 21 0 0R 31 0 0R 41 0 0R 51 0 0+ 5 V標(biāo) 準(zhǔn) 經(jīng) 濟(jì) 單 獨 排 水D 6L E D R E DD 7L E D R E DR 61 0 0R 71 0 0+ 5 V強 洗 弱 洗R 81 0 0R 91 0 0R 1 01 0 0+ 5 V洗 滌 漂 洗 脫 水D 8L E D R E DD 9L E D Y E L L O WD 1 0L E D G R E E N圖 38狀態(tài)顯示電路 P 9P 3 0P 3 1IN T 0P 3 6S W 1S W S P S TK 1K 2K 3K 4程 序 選 擇 鍵強 弱 選 擇 鍵運 行 / 暫 停水 位 / 蓋 開 關(guān)強 制 復(fù) 位 鍵 16 數(shù)碼管顯示電路 發(fā)光二極管簡稱為 LED，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多 ，則發(fā)出的光的波長越短。 LED數(shù)碼管根據(jù) LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰極 LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 39所示。 LED 數(shù)碼管真值表如下表 31所示。這種方法的優(yōu)點是占用 CPU時間少，顯 示便于監(jiān)測和控制。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示數(shù)碼管顯示模塊。外加上拉電阻加強驅(qū)動能力，使數(shù)碼管更亮 [11]。 洗衣機(jī)的進(jìn)出水控制由兩個繼電器配合電控水龍頭完成，設(shè)計中電控水閥共 2只，一只為進(jìn)水閥，受 ；另一只為排水閥，受 。排水控制電路圖如圖 312所示。 全自動洗衣機(jī)氣壓式水位開關(guān)（以下簡稱水位開關(guān)）的兩組觸頭分別與程控器以及相關(guān)電路配合，共同完成洗滌、脫水等洗衣工序。水位監(jiān)測模塊的電路圖如下圖 313所示。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。 P 2 1B U Z 1B U Z Z E RQ 1P N P+ 5 V 圖 314 報警電路圖 電機(jī)控制系統(tǒng) 電動機(jī)也稱電機(jī)，它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動力矩，作為用電器或小型機(jī)械的動力源。 這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動機(jī)無法旋轉(zhuǎn)。 本洗衣機(jī)的控制電路中單片機(jī)通過 L298電機(jī)電機(jī)驅(qū)動芯片直接驅(qū)動單相異步交流電機(jī)。電動機(jī)有 2個控制端，一端控制電動機(jī)正向運轉(zhuǎn)，該端與 L298的 OUT1相連；另一端控制電動機(jī)反向運轉(zhuǎn)，與 OUT2 20 相連。 圖 315電動機(jī)控制原理圖 硬件系統(tǒng)整體電路圖 通過前面各節(jié)單元電路的設(shè)計及器件的選擇，得到 8051 單片機(jī)控制的洗衣機(jī)整體硬件電路圖，見附錄Ⅰ。按 K4“暫停 /運行”鍵開始工作。當(dāng)洗滌完成，進(jìn)行排水操作時，單片機(jī)控制繼電器 RL2打開排水閥，開始排水。 I N 15I N 27E N A6O U T 12O U T 23E N B1 1O U T 31 3O U T 41 4I N 31 0I N 41 2S E N S A1S E N S B1 5G N D8V S4V C C9U 2L 2 9 8+ 5 V+5V+88.8 21 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序設(shè)計 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)功能要求如下： ⑴ 洗滌時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為 4 秒，間歇時間為 1 秒。待關(guān)閉機(jī)蓋后恢復(fù)工作。 ⑹ .洗衣結(jié)束是有蜂鳴聲提示用戶結(jié)束。設(shè)置好強洗、弱洗工作模式后，按下“編程選擇”按鍵，則“洗滌次數(shù)”指示燈被點亮，此時按下按鍵“增”或“減”，就可設(shè)置洗滌次數(shù)。在洗衣的過程中，指示燈“洗衣機(jī)剩余時間”被點亮，此時 LED顯示器顯示的數(shù)字即為洗衣機(jī)的剩余時間。 開 始定 義 顯 示 碼 表鍵 盤 中 斷 允 許啟 動 ？初 始 化進(jìn) 水 程 序洗 滌 程 序脫 水 漂 洗 程 序報 警 ？結(jié) 束NYNY 22 圖 41 主程序流程圖 當(dāng) 洗衣機(jī)開始運行，主程序啟動，檢測用戶選擇的洗衣參數(shù)狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)的洗滌程序，完成對衣物洗滌的控制。當(dāng)漂洗過程完成后，進(jìn)而調(diào)用脫水程序，進(jìn)行脫水操作。 在作定時器使用時，輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng) 12分頻后得到的，所以定時器也可看作是對計算機(jī)機(jī)器周期的計數(shù)器（因為每個機(jī)器周期包含 12個振蕩周期，故每一個機(jī)器周期定時器加 1，可以把輸入的時鐘脈沖看成機(jī)器周期信號）。用指令改變 TMOD或 TCON的內(nèi)容后，則在下一條指令的第一個機(jī)器周期時起作用 [15]。 NN置 定 時 器 1 初 值 ，打 開 定 時 器 11 秒 鐘 定 時 到 ，秒 加 1秒 數(shù) 到 6 0 秒 ？秒 為 0 ， 分 鐘 數(shù) 減 1分 鐘 數(shù) 到 0 ？返 回YY 24 圖 43 計時程序流程圖 第 5 章 洗衣機(jī)功能的仿真 仿真流程 （ 1）運用 Keil uVision2 軟件編譯正確的程序文件，如圖 51 編譯界面。 圖 53 Proteus仿真原理圖 P 3 0P 3 1I N T 0P 3 6P 1 6P 1 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 3 0P 3 1I N T 0P10P11P12P13P14P15P16P17P20P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 3 6P 3 8P 3 7P 3 6P 3 5P 3 4P 3 3P 3 9P 3 8P 3 6