【正文】 者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們 的需求變成現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和生活水平的提高，人們對全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能多樣化、操作簡單化也提出了更高的要求。它的出現(xiàn)及發(fā)展使計(jì)算機(jī)技術(shù)從通用型數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)入到智能化的控制領(lǐng)域 ， 從此計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩個(gè)重要領(lǐng)域 —— 通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展 ， 并正在深深地改變著我們的 生活 。單片機(jī)的尋址能力也已突破 64KB 的限制 ， 有的已可達(dá)到 1MB 和 16MB， 片內(nèi)的 ROM 容量可達(dá) 62MB， RAM 容量則可達(dá) 2MB。 滾筒洗衣機(jī)優(yōu)點(diǎn)：全面的洗滌能力。 洗衣機(jī)的工作原理 普通型波輪洗衣機(jī)： 結(jié)構(gòu)：由洗衣桶、電動(dòng)機(jī)、定時(shí)器、傳動(dòng)部件、箱體、箱蓋及控制面板等 4 組成。 1957 年第一臺渦流式波輪洗衣機(jī)推出。消費(fèi)者通過選擇智能模式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)省水、省電。 （ 2）向微處理器、傳感器、模糊邏輯控制方向發(fā)展； 在洗衣機(jī)中應(yīng)用了微 處理器技術(shù)后，配以各種傳感器，能 自動(dòng)稱重、 自動(dòng)測出各種洗滌參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)洗衣全過程各動(dòng)作能連續(xù)、自動(dòng)完成。 （ 5）洗衣機(jī)外觀設(shè)計(jì)更加美觀、實(shí)用。 ⑸因?yàn)槭侨詣?dòng)洗衣機(jī)，程序?qū)⑼瓿上礈?、脫水的全過程。 圖 22 單片 控制式全自動(dòng)洗衣機(jī)電路的基本原理 框 圖 機(jī) 生產(chǎn)廠已在單片機(jī)中存入各種程序。增加了這些顯示器件后 ,除進(jìn)一步完善了洗衣機(jī)的功能外 ， 還能美化洗衣機(jī)的外觀造型 ， 為使用者的操作提供方便。單獨(dú)程序是進(jìn)水→洗滌（ 6 分鐘）→結(jié)束（留水不排不脫）。 。 9 第 3 章 硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的整體 框圖 主控系統(tǒng)是運(yùn)用 8051 單片機(jī)，其控制的對象包括：進(jìn)水閥、排水閥 、驅(qū)動(dòng)電機(jī) 、按鍵和 LED 顯示器件 。 ⑷ 時(shí)鐘電路：由晶振單元與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號，供單片機(jī)定時(shí)和計(jì)時(shí)。 當(dāng)桶內(nèi)沒有水或水量達(dá)不到設(shè)定水位時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥打開，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)入下一步處理。 11 8051 單片機(jī) 微控制電路我們采用 8051 單片機(jī)， 其 價(jià)格便宜、功能齊全、可靠性高、使用普遍。 GND（ 20） ： 公共 接地 端 。 有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片（例如 8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的， 即：編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG） 編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp） 當(dāng)外接電源下降到下限值時(shí)，備用電源就會(huì)經(jīng)第二功能的方式由第 9 腳（即RST/VPD）引入，以保護(hù)內(nèi)部 RAM 中的信息不會(huì)丟失。 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號：在讀外 部 ROM 時(shí) PSEN 低電平有效，以 實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路 在圖 313 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時(shí)，必然會(huì)使 RST 端電壓迅速下降到 0V 以下 。 P9C722uFR131k+5V 圖 33 復(fù)位電路 電源電路 電源是各種系統(tǒng)所必不可少的重要部分，電源是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力，其性能的好壞，直接影響系統(tǒng)的性能，線性穩(wěn)壓電源其穩(wěn)壓性能好，輸出紋波電壓小，但是其體積大笨重，致使效率低。 C1的確定： （ 31） t=T2 =20ms/2=， VC1=Δ iV 由穩(wěn)壓系數(shù)可知： ii00V /VV/VV??? S （ 32） iV =（ ～ ） V2=，查手冊得 VS =3 310 由（ 32）得： △ Vc1=Δ iV =V0 ?? opp （ 33） 一般 pp0V? =5mv，所以 △ VC1=，由（ 31）得：取 Ic1= max0I C1= max0I t/ 4CV? =3125（ ? F） 查標(biāo)稱值取 C1=3300（ ? F）。 圖 35 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘電路 鍵盤輸入及顯示電路 洗衣機(jī)的控制電路中的輸入模塊選用獨(dú)立按鍵，獨(dú)立按鍵具有編程簡單但占用 I/O 口資源的特點(diǎn)，適用于按鍵不多的場合，為節(jié)約 I/O 口資源，本設(shè)計(jì)選用矩陣鍵盤。 本設(shè)計(jì)用七只發(fā)光二極管作為洗衣機(jī)的指示燈， 它是半導(dǎo)體二極管的一種 。當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P 區(qū)注入到 N 區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P 區(qū)的電子，在 PN 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會(huì)發(fā)光。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。 本設(shè)計(jì)選用的是 7segmpx2cc 共陰數(shù)碼管，用以顯示顯示洗衣工作的剩余時(shí)間。 進(jìn)水控制 電路圖如圖 311 所示。洗衣機(jī)接水桶內(nèi)水位的變化，通過一段密封的連接 導(dǎo) 管，引 致水位開關(guān)中 導(dǎo)管 的氣壓改變，繼而轉(zhuǎn)換成觸頭的動(dòng)作。 本設(shè)計(jì)中的蜂鳴器由 控制，當(dāng) 輸出為“ 1” (脫水完成后）時(shí)，洗衣機(jī)的蜂鳴器發(fā)聲，提示用戶洗衣過程完成。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)起 23 來。 在整個(gè)洗衣過程中，程序會(huì)不斷判斷洗衣機(jī)的強(qiáng)弱洗模式，從而不斷調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) [14]。待水位達(dá)到預(yù)定值時(shí)，水位傳感器控制繼電器 RL3 打開，輸出一個(gè)高電平給單片機(jī)，關(guān)閉進(jìn)水閥。 排水時(shí)間采用動(dòng)態(tài)時(shí)間法確定，脫水時(shí)間為 2 分鐘。打開洗衣機(jī)的電源開關(guān)后，強(qiáng)洗指示燈被點(diǎn)亮，表明洗衣機(jī)當(dāng)前處于強(qiáng)洗模式，電動(dòng)機(jī)只 向 1 個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)指示燈“脫水定時(shí)”被點(diǎn)亮， LED 顯示器顯示的數(shù)字即為脫水剩余 26 的時(shí)間。它們既可用作定時(shí)器方式，又可用作計(jì)數(shù)器方式。在中斷子程序中放進(jìn)了顯示程序，中斷時(shí)間為 2MS，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描且無閃爍感。 用鼠標(biāo)雙擊需要導(dǎo)入程序的芯片， 顯示如圖 54所示“錄入源程序?qū)υ捒颉?，從?Program File”選擇導(dǎo)入文件。 圖 52 hex生成設(shè)置界面 30 （ 3）打開 ARES 7 Professional 軟件，畫出原理圖。如果晶振頻率為 12MHZ，則定時(shí)器每接收一個(gè)輸入脈沖的時(shí)間為 1us。 洗滌過程中，程序循環(huán)檢測洗滌次數(shù)是否達(dá)到 2次，未達(dá)到則進(jìn)行下一次洗滌。洗衣時(shí)間設(shè)置好后，按下“編程選擇”按鍵，指示燈“脫水定時(shí)”被點(diǎn)亮，此時(shí)按下按鍵“增”或“減”，就可設(shè)置脫水時(shí)間。 ⑸ .聲光顯示功能。 在洗衣的過程中， LED 顯示器顯示的數(shù)字即為洗衣機(jī)的剩余時(shí)間。用戶通過按鍵 K2進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)” 、 “經(jīng)濟(jì)” 、 “單獨(dú)”或“排水”程序選擇。 輸入引腳與輸出引腳的邏輯關(guān)系如表 32所示。單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。根據(jù)程序安排和軟件設(shè)置，當(dāng)洗衣完成后，洗衣機(jī)將發(fā)出蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成 。 它 由 導(dǎo) 管、浮子、 波紋膜片 、 繼電器 等組成， 導(dǎo) 管與洗衣桶相連， 導(dǎo) 管中的水位就是洗衣桶內(nèi)的水位，在放水或進(jìn)水的過程中 。 P 3 8P 3 7P 3 6P 3 5P 3 4P 3 3P 3 91 22 3 4 5 6 7 81R P 2R E S P A C K 7 圖 310 數(shù)碼管顯示電路 20 水位檢測電路 水位開關(guān)和 繼電器 是全自動(dòng)洗衣機(jī)中比較重要而結(jié)構(gòu)又相對簡單的兩個(gè)器件。動(dòng) 態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪 一位數(shù)碼管有效。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。 與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。 D2 為 “ 標(biāo)準(zhǔn)模式 ”指示燈， D3 為 “ 經(jīng)濟(jì)模式 ”指示燈， D4 為 “ 單獨(dú)洗滌模式 ”指示燈， D5為 “ 排水模式 ”指示燈 ； D6 為 “ 強(qiáng)洗模式 ”指示燈， D7 為 “ 弱洗模式 ”指示燈 ； D D D10 分別指示當(dāng)前工作狀態(tài)，分別指示“洗滌” 、 “漂洗” 、 “脫水” 。 根據(jù)鍵盤掃描方法，一開始單片機(jī)將行線全部置低電平，此時(shí)讀入列線數(shù)據(jù)，若列線全為高電平，則沒有鍵按下，當(dāng)列線有出現(xiàn)低電平時(shí)調(diào)用延時(shí)程序以此來去除按鍵抖動(dòng)。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng) [8]。經(jīng)過電橋整流，再由極性電容濾波，所以最后由穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出直流 5V 電壓。 復(fù)位電路是為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分，在復(fù)位電路中，單片機(jī)的復(fù)位引腳分別與一個(gè)復(fù)位按鍵、電阻、電容相連，復(fù)位電路的第一功能就是上電復(fù)位 [6]。 8051 燒寫內(nèi)部 EPROM 時(shí) ，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。當(dāng) ALE 是低電平時(shí)， P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7 12 P3： ~ 口 8 位雙向口線（在引腳的 10~17 號端子）。 8051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。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 ， 洗衣機(jī) 適當(dāng)延長 排水時(shí)間。水位控制電路由傳感器監(jiān)測，其通斷狀態(tài)由電路傳給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行指令控制。洗衣機(jī) 控制系統(tǒng)整體框圖如 圖 31 所示。 實(shí)現(xiàn)方法 基于上述要實(shí)現(xiàn)軟硬件結(jié)合，考慮到 8051 的特點(diǎn)，以 其 作為核心器件，設(shè)計(jì)了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。 待機(jī)蓋關(guān)閉 后恢復(fù)工作。 ，即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排水程序。 由于 單片機(jī) 控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)除了功能齊全外 ， 還有一個(gè)重要的特點(diǎn) ,就是各種功能及程序進(jìn)行過程中的各種狀態(tài)都由顯示器件顯示出來?？刂齐娐坊驹韴D如圖 21 所示。不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時(shí)，洗衣機(jī)必須暫停工作，待驅(qū)動(dòng)鍵按下后洗衣機(jī)又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。在洗衣機(jī)省電方面制定出洗衣機(jī)的額定耗電標(biāo)準(zhǔn)，限制耗能高的產(chǎn)品生產(chǎn)，有的廠家將具有正溫度系數(shù) PTC 電熱元件應(yīng)用于全自動(dòng)洗 衣機(jī)，可有效地節(jié)省 10%以上的電能。小容量的小型化洗衣機(jī)也是當(dāng)前一種新的發(fā)展趨勢。 70 年代后期，日本又推出微電腦控制型波輪式套筒全自動(dòng)洗衣機(jī)。 國內(nèi)外 洗衣機(jī) 應(yīng)用現(xiàn)狀 及發(fā)展趨勢 洗衣機(jī)起源于 19 世紀(jì)初期，歷經(jīng)了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展。這種發(fā)源于歐洲的洗衣機(jī)是模仿棒錘擊打衣物原理設(shè)計(jì)，利用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械 做功使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，衣物在滾筒中不斷地被提升摔下，再提升再摔下，做重復(fù)運(yùn)動(dòng)，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。 缺點(diǎn)：耗電、耗水、衣物易纏繞、清潔性不佳，適合洗滌除需要特別洗滌之外的所有衣物。單片機(jī)程序指令 ， 常數(shù)及表格等固化在 ROM 中不易破壞 ， 許多信號通道均在一個(gè)芯片內(nèi) ， 故可靠性高。 由于家用電器體積小，故要求其控制器體積更小以便能嵌入其結(jié)構(gòu)之中。無論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量，節(jié)約能源還是改善勞動(dòng)條件等方面都顯示出無比 的優(yōu)越性 [1]