【正文】 水位傳感器 7 模塊電路設(shè)計(jì)與元件選擇 電源設(shè)計(jì) 電源模塊是為整個(gè)電路系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)提供能源和動(dòng)力的重要保證。電源模塊的電路原理圖如圖 所示。 STC89C52 單片機(jī) 主要功能如表 所示； 其 封裝與引腳排列如圖 所示，其在系統(tǒng)中的工作電路如圖 所示。 BACK 9 圖 LED 狀態(tài)指示燈 鎖存器 (Latch)是一種對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存器的引腳功能與封裝如圖 。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地 [15]。 BACK 圖 七段數(shù)碼管顯示 濁度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) TS 濁度傳感器是 GE 公司開發(fā)的一種專門用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測(cè)量 ，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖 所示。 通過測(cè)量接收端的電 壓 ，就可以計(jì)算出水的污濁程度。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同容量的洗衣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來確定更準(zhǔn)確的濁度值與對(duì)應(yīng)的洗滌時(shí)間。逐次比較型AD 由一個(gè)比較器和 DA 轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從 MSB 開始，順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置 DA 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)多次比較而輸出數(shù)字值。 TS 濁度傳感器及其數(shù)據(jù) AD 采樣電路如圖 所示。 BACK 13 普通 單相電機(jī)這兩個(gè)繞組完全一樣，互相可以交換 。 BACK 圖 單相交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 在本設(shè)計(jì)中，采用兩只 HJR12C 電磁繼電器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，一只 HRS2HS電磁繼電器控制電機(jī)的旁路繞阻以實(shí)現(xiàn)脫水時(shí)電機(jī)的高轉(zhuǎn)速工作。水閥電路如圖 所示。水位傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示。 BACK 圖 繼電器原理圖 外殼 吸簧 浮子 液面 15 3 系 統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序 根據(jù)硬件設(shè)計(jì)要求，控制主程序流程如圖 所示。這樣即使系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間地處在暫停或停止?fàn)顟B(tài)下，依然能夠及時(shí)響應(yīng)用戶的操作，快速恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)中，有效避免程序跑飛使控制器死機(jī)的情況。在分鐘變量與秒鐘變量被重新賦初值后， 程序會(huì)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前工作模式來決定是否開啟定時(shí)器。 BACK 中斷入口 中斷返回 圖 中斷程序 顯示時(shí)間子程序 顯示時(shí)間子程序用于洗衣機(jī)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示。當(dāng)本子程序被調(diào)用時(shí)，會(huì)先啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)，若轉(zhuǎn)換結(jié)果允許顯示，則調(diào)用顯示 AD 結(jié)果的子程序，否則其數(shù)據(jù)就僅僅用于給單片機(jī)判斷濁度，這樣避免了不必要的顯示，提高程序 效率。掃描矩陣鍵盤的程序流程圖如圖 所示。 低 4 位置 1，放入 4 行。 讀取鍵值 N Y 鍵盤服務(wù)子程序 20 鍵盤服務(wù)子程序 鍵盤服務(wù)子程序是根據(jù)按鍵指令來決定系統(tǒng)工作的服務(wù)程序，它僅在鍵值有效時(shí)才被調(diào)用執(zhí)行，這樣可充分利用單片機(jī)內(nèi)有限的硬件資源，加快程序的運(yùn)行速度和減短程序的掃描周期。 BACK 入口 值為 0？ 值為 4？ 值為 1？ 值為 5？ 值為 9？ 值為 2？ 值為 6？ 返回 圖 鍵盤服務(wù)子程序 Y 讀取鍵值 工作模式 1：厚物洗滌 N 工作模式 2：薄物洗滌 “開始”鍵，系統(tǒng)工作 工作模式 5：暫停 工作模式 6：停止 工作模式 7：報(bào)警 機(jī)蓋打開，系統(tǒng)暫停 Y Y Y Y Y Y N N N N N N Y 21 工作模式設(shè)定程序 單片機(jī)根據(jù)鍵盤和倒計(jì)時(shí)模塊輸入的命令來判斷系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)進(jìn)入的工作模式。 BACK 入口 值為 1？ 值為 2？ 值為 3？ 值為 4？ 值為 5？ 值為 6？ 值為 7？ 返回 圖 工作模式設(shè)定程序流程 讀入模式標(biāo)志變量值 “厚物洗滌”子程序 N “薄物洗滌”子程序 “漂洗”子程序 “脫水”子程序 系統(tǒng)暫停，設(shè)置標(biāo)志 系統(tǒng)停止，蜂鳴提示 Y Y Y Y Y N N N N Y 系統(tǒng)報(bào)警，蜂鳴提示 N N Y 22 “厚物洗滌”與“薄物洗滌”子程序 單片機(jī)通過不同的條件來判斷執(zhí)行不同的洗滌方式。兩種洗滌模式的流程如圖 所示。 Y N Y N Y N 漂洗 開進(jìn)水閥 開排水閥 濁度檢測(cè) 跳出漂洗模式 24 “脫水”子程序 漂洗過程結(jié)束后，程序轉(zhuǎn)入“脫水”狀態(tài)。排水程序流程如圖 所示。 BACK 入口 值為 1？ 值為 2？ 值為 3？ 值為 4？ 值為 7？ 其他值？ 返回 圖 系統(tǒng)動(dòng)作服務(wù)程序流程圖 讀入動(dòng)作標(biāo)志變量值 電機(jī)間歇正反轉(zhuǎn) N 電機(jī)加速脫水 開進(jìn)水閥 開排水閥 停止全部動(dòng)作 停止全部動(dòng)作 Y Y Y Y Y N N N N Y 26 27 4 系統(tǒng)調(diào)試與分析 在完成節(jié)能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，將程序在系統(tǒng)硬件上進(jìn)行功能驗(yàn)證。這時(shí)只要按下“開始”鍵，洗衣機(jī)就會(huì)按照程序設(shè)定開始工作。如圖 所示，脫水狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，排水閥打開，電機(jī)在高速檔運(yùn)作。 圖 系統(tǒng)進(jìn)入“報(bào)警”狀態(tài) 經(jīng)過硬件驗(yàn)證，本系統(tǒng)除具備洗衣機(jī)基本功能外，也具有智能判斷濁度，自主決策漂洗時(shí)間，根據(jù)水位情況制定洗滌任務(wù)等功能，本課題設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能洗衣機(jī)的預(yù)期功能。在洗衣機(jī)工作的任一過程中，用戶可根據(jù)需要隨時(shí)暫停洗衣機(jī)，機(jī)蓋檢測(cè)和過載保護(hù)能有效保證用戶安全與洗衣機(jī)穩(wěn)定工作，延長(zhǎng)使用壽命。 BACK 本設(shè)計(jì)仍存在一些不足之處，如洗衣機(jī)水位調(diào)節(jié)只有二級(jí)水位變化，在實(shí)際應(yīng)用中可以增加水位調(diào)節(jié)級(jí)別，以便把洗衣機(jī)的節(jié)能功效發(fā)揮到最大；雖然系統(tǒng)消除了繼電器動(dòng)作單元對(duì)控制單元的影響，但在同塊萬用板上焊接的幾個(gè)電磁繼電器之間又相互影響，看來只有使用更規(guī)范的 PCB 電路板和更合理的布線才能消去這種干擾。 BACK 32 致 謝 經(jīng)過兩個(gè)月的的學(xué)習(xí)和研究，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也接近尾聲。最主要的是指導(dǎo)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的 XXX 老師，課題的研究工作從選題到完成，無不傾注了 X 老師誨人不倦的關(guān)懷、指導(dǎo)和教誨。另外，更重要的是我還學(xué)會(huì)了一種系統(tǒng)學(xué)習(xí)的方法，學(xué)會(huì)了怎么去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，這將是一生受用的財(cái)富之一，我會(huì)將此收獲運(yùn)用到以后的學(xué)習(xí)和生活中。 軟件編程方面， 論文中 程序有所保留 ，仿真原理圖在完整的程序中調(diào)試成功，可以實(shí)現(xiàn)上述所有功能。 P0 是數(shù)碼管數(shù)據(jù)端 sbit wela = P2^7。 //厚物指示 sbit mod_bao = P1^1。 //暫停指示 sbit mod_stop = P1^5。 sbit mort = P1^1。 sbit adwr = P3^6。 //LED 位鎖，段鎖，中斷計(jì)數(shù)，分，秒 uchar key_num, mod_flag, tmp_mod。 //水位指示：高，中，低，水位標(biāo)志 uchar action_mod, wt_io_action。 //1s 計(jì)數(shù) 36 uchar code table_of_duanma[] = { //共陰碼段 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, // 0, 1, 2, 3, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, // 4, 5, 6, 7, 0x7f, 0x6f, 0x40, 0x00 }。x) for(y=110。 //計(jì)算發(fā)聲次數(shù)的局部變量 switch(beep_mod) { case 1: { //模式 1 短促（用于按鍵） for( bp_ct=3。 beep = ~beep。bp_ct0。 } beep = 1。bp_ct ) { beep = 0。 } break。 delay(500)。 //端口置位，防止干擾 P1 = 0xff。 diola= 0。 //關(guān)閉蜂鳴器 rewash_times = 0。 //臨時(shí)模式寄存標(biāo)志 TMOD = 0x01。 //中斷使能位置 1: EA = 1,ET0 = 1。 miao60) // 0 miao 60 { miao。amp。 //蜂鳴模式 1：模式切換 } } } } //=== 顯示時(shí)間 =========================== void display_time() { if(adc_display_mod != 1) //若 ADC 結(jié)果不顯示（≠ 1 時(shí)），就進(jìn)入時(shí)間顯示 { //否則跳出。 P0 = we。//這個(gè) delay 只能是 1，大于 3 嚴(yán)重閃爍，大于 5 時(shí)間不走 ... dula = 0。 break。 break。 //關(guān)閉最高位 we=0xdf。 P0 = 0x00。 //改變 mod_flag diola = 1。 case 2: {mod_bao = 0。 case 4: {mod_dry = 0。 case 6: {mod_stop = 0。 } diola = 0。 P0=0xfe。 //延時(shí)放在這是為了消除鬼影 dula=0。 P0=table_of_duanma[g_c]。 wela=1。 dula=0。 //AD 寫入，低電平有效（主要是為了啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換） display_mod()。 { wela=0。 adc_display(A1,A2,A3)。 //讀取 P1 口之前先給其寫全 1 P0 = 0。 //關(guān)閉 AD 讀使能 P0 = 0xff。 A2=A2t/10。 else { adc_rewash = 0。 //關(guān)閉 LED 燈，防按鍵干擾 switch(key_num) { case 0: { //厚物洗滌 if(TR0==0 amp。 mod_flag = 1。 beep_on(1)。 (fen==0 || fen==15)) { 42 fen = 10。 adc_rewash = 1。 case 1: { // 開始 鍵 if(TR0==0) //定 時(shí)器不工作時(shí)，才響應(yīng) { mod_flag = tmp_mod。 case 5: { // 暫停 鍵 if(mod_flag != 5 amp。 mod_flag = 5。 //當(dāng)前工作模式存入臨時(shí)變量中 P1 = 0xff。 rewash_times = 0。 //蜂鳴器模式 2：停止 } 。 //重置漂洗允許標(biāo)志位 mod_flag = 6。 //關(guān)定時(shí)器 fen = 00。 } } break。 TR0==1) { tmp_mod = mod_flag。 beep_on(1)。 beep_on(1)。 mod_flag = 2。 case 4: { //薄物洗滌 if(TR0==0 amp。 rewash_times = 0。 (fen==0 || fen==10)) { fen = 15。 diola=0。 //AD 原理：透過的光多，電流大，說明水清，反之水濁 } //仿真輸出是 0~255 數(shù)字。 //打開 A