【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，間歇時(shí)間為 1S；弱洗時(shí)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為 3S，間歇時(shí)間為 1S。 洗衣程序功能：含 4 種獨(dú)立程序，即標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序、經(jīng)濟(jì)洗衣、單獨(dú)洗衣、排水洗衣功能。標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水 洗滌 排水 進(jìn)水 較長(zhǎng)時(shí)間漂洗 排水 進(jìn)水較短時(shí)間漂洗 排水 脫水 報(bào)警。經(jīng)濟(jì)洗衣程序是進(jìn)水 洗滌 排水 進(jìn)水較長(zhǎng)時(shí)間漂洗 排水 報(bào)警。單獨(dú)洗衣程序是進(jìn)水 洗滌 報(bào)警。排水洗衣程序是排水 脫水 報(bào)警。 特殊功能：故障 診斷、暫停、啟動(dòng)、蓋開關(guān)保護(hù)、聲光指示等。 進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能：洗衣機(jī)在進(jìn)水或排水過程中，若在一定的時(shí)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(cè)知并通過警報(bào)程序發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提醒操作者進(jìn)行人工排除。洗衣期間安全保護(hù)功能：洗衣機(jī)在脫水期間，若打開機(jī)蓋時(shí)，洗衣機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止脫水操作。南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第三章 元件和 洗衣機(jī)功能介紹 10 暫停功能：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)需暫停工作，待啟動(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。聲光顯示功能： 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 提示和顯示。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 11 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 該洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)的硬件電路框圖如圖 所示，在該硬件系統(tǒng)中主要由核心單元電路、進(jìn) /排水閥控制電路、電機(jī)控制電路、按鍵和開關(guān)電路、輸出控制電路、特殊功能電路、電源電路等單元組成。 圖 硬件電路框圖 在設(shè)計(jì)過程中采用 AT89C51 作為控制核心。其中 到 分別控制標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)、單獨(dú)、排水、強(qiáng)洗、弱洗、洗滌、漂洗、脫水的 LED 指示燈 。由于 AT89C51每根 I/O 線的低電平驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到 20mA，所有 I/O 線的總驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 80mA,而這7個(gè)燈最多只有 3 個(gè)燈同時(shí)亮，每個(gè)燈只需 左右的電流，再算上其它 I/O線的驅(qū)動(dòng)電流，總電流也不會(huì)超過 80mA,所以可這樣直接驅(qū)動(dòng) LED 發(fā)亮； 接程序選擇鍵， 接強(qiáng)弱選擇鍵， 接暫停 /啟動(dòng) /解除警報(bào)鍵， 接水位開關(guān)，用于進(jìn) /排水過程中的水位控制，為 CPU 提供洗衣機(jī)水位信息， 接蓋開關(guān)，這是安全保護(hù)措施， 來控制蜂鳴器， 引腳來控制進(jìn)水閥和進(jìn)水狀態(tài)顯示燈， 引腳來控制排水閥和排水狀態(tài)顯示燈，單片機(jī)的復(fù)位引腳RST 接洗衣機(jī)的強(qiáng)制復(fù)位鍵。 按鍵和開關(guān) 輸出控制電路 電源電路 電機(jī)控制電路 進(jìn)、排水閥電路 特殊功能電路 CPU (AT89C51) 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 12 單片機(jī)輔助電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到 芯片 內(nèi)的施密特 觸發(fā)器 中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且 振蕩器 穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2個(gè)機(jī)器周期以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。 上電復(fù)位是外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源后直接是直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制。手動(dòng)復(fù)位是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平， 控制單片機(jī)復(fù)位。工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，則RST 上位高電平，然后電源通過對(duì)電容充電， RST 兩端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。上電復(fù)位時(shí)間要在 10ms 以上，才能保證上電，一般可以取電容的大小為 10uF,電阻為 1KΩ。電路圖如圖 ： 圖 復(fù)位電路 振蕩電路的設(shè)計(jì) 振蕩電路對(duì)于單片機(jī)來說非常重要，沒有晶振就沒有時(shí)鐘周期，沒有時(shí)鐘周期就無法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無法工作。 單片機(jī)工作時(shí)時(shí)一條一條地從 ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件片外石英晶體以及電容 C1或 C2構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，接在放大器的反饋回路中。電容的大南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 小沒有嚴(yán)格的要求，但也會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、振蕩的快速性和穩(wěn)定性。外接石英晶體時(shí)， C1和 C2一般取 30pf177。 10pf，外接陶瓷振蕩器時(shí)， C1和 C2一般取 40pf177。 10pf。本系統(tǒng)采用 12MHz 的晶振，電容取 30pf。振蕩電路如圖 ： 圖 振蕩電路 洗衣機(jī)功能電路設(shè)計(jì) 按鍵和開關(guān) 圖 按鍵和開關(guān)電路 K3：洗衣機(jī)的強(qiáng)弱洗可以通過該鍵來循環(huán)選擇，系統(tǒng)默認(rèn)下為強(qiáng)洗狀態(tài)。 K2：通過該鍵可以選擇不同的洗衣程序，可以選擇的洗衣程南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 14 序有標(biāo)準(zhǔn)洗衣、經(jīng)濟(jì)洗衣、單獨(dú)洗衣、排水洗衣。系統(tǒng)默認(rèn)下為標(biāo)準(zhǔn)洗衣。 /啟動(dòng) /解除警報(bào) 鍵 K4：在洗衣機(jī)未進(jìn)入工作狀態(tài)或處于暫停狀態(tài)期間，該鍵用來啟動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)或恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)；在進(jìn)入工作狀態(tài)后，按觸該鍵則進(jìn)入暫停狀態(tài)；報(bào)警期間，按該鍵停止報(bào)警，并回到初始的待命狀態(tài)。 ：水滿時(shí)開關(guān)閉合。在進(jìn)水期間，系統(tǒng)不斷檢測(cè)該開關(guān)，若在 4分鐘 之內(nèi)檢測(cè)到該開關(guān)閉合，則停止進(jìn)水。否則認(rèn)進(jìn)水出故障，關(guān)閉進(jìn)水閥，并警報(bào)提示；在排水期間，系統(tǒng)不斷檢測(cè)該開關(guān)，若在 1分 鐘 內(nèi)檢測(cè)不到該開關(guān)斷開，則認(rèn)為排水出故障，關(guān)閉排水閥，并警報(bào)提示，否則按正常處理。 ：脫水期間若打開機(jī)蓋則該開關(guān)閉合， 引起中斷，洗衣機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止脫水操作，合上蓋后又繼續(xù)脫水。 進(jìn)、排水閥電路 進(jìn) /排水閥電路圖如圖 ： 圖 進(jìn)、排水閥電路圖 在控制系統(tǒng)中，分別用 和 兩引腳控制進(jìn)水閥和排水閥的開啟和關(guān)南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 15 閉。當(dāng)引腳被設(shè)置為高電平，電磁閥開啟：當(dāng)引腳被設(shè)置為低電平，電磁閥關(guān)閉。 主要包括電磁線圈、鐵芯、橡皮膜和彈簧等功能部件。 當(dāng) 引腳為低電平，進(jìn)水電磁閥的線圈不通電，鐵芯受彈簧力和 自身的重力下壓其頂端的橡膠膜壓住橡皮膜的導(dǎo)流孔。此時(shí)，自來水進(jìn)入到橡皮膜的上方，膜片受到水壓而把出水口堵住。當(dāng) 引腳為高電平時(shí)，進(jìn)水電磁閥的線圈通電，電磁力克服彈簧和鐵芯的重力將鐵芯向上提升，膜片中心的導(dǎo)流孔經(jīng)出水口向洗地桶注水 主要包括電磁和排水閥兩個(gè)部分 電磁鐵的主要作用是控制進(jìn)水閥的開啟和關(guān)閉，在排水電磁鐵吸合排水閥開啟的同時(shí)，控制減速離合器制動(dòng)臂動(dòng)作來轉(zhuǎn)換洗衣機(jī)的工作狀態(tài)（即控制洗衣機(jī)在洗滌和脫水中的轉(zhuǎn)速） 洗衣機(jī)排水時(shí)，置 引腳為高電平，電磁鐵線圈通電而吸合銜鐵，通過閥 桿拉開排水閥體，排水開始。排水時(shí)間終了，置 為低電平，電磁鐵線圈斷電而將銜鐵釋放，排水閥復(fù)位，排水結(jié)束。 顯示電路 顯示電路圖如圖 所示： 圖 顯示電路 指示部分：用 10 個(gè) LED 指示各狀態(tài)的運(yùn)行。 LED1 指示電源狀態(tài)， LED2到 LED5 分別用來指示標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序、排水程序四種洗衣工作程序， LED6 用于指示強(qiáng)洗狀態(tài)， LED7 用于指示弱洗狀態(tài)， LED8 用于指示洗滌狀南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16 態(tài)， LED9 用于指示漂洗狀態(tài)， LED10 用于指 示脫水狀態(tài)。 ：通過 CPU 的 輸出頻率為 1KHz 的脈沖信號(hào)來控制喇叭。當(dāng)洗衣機(jī)出現(xiàn)故障或者當(dāng)執(zhí)行完洗衣機(jī)設(shè)定的程序后也會(huì)出現(xiàn)報(bào)警省聲，提醒操作者執(zhí)行人為操作。 蜂鳴器的設(shè)計(jì)如圖所示，使用了一支 PNP 三極管 S8850 來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)的 為高電平時(shí)，三極管不導(dǎo)通；當(dāng) 為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器獲得了一個(gè)高電平信號(hào)，發(fā)出報(bào)警聲音。在不發(fā)音的時(shí)候，置 為高電平，阻止三極管導(dǎo)通，如圖 所示： 圖 蜂鳴器電路 電機(jī)控制 電機(jī)的選?。?交、直流兩 用電動(dòng)機(jī) 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成 ,定子上有多相勵(lì)磁繞組 ,利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)階段 ,反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)獲得最多的應(yīng)用。 常用單相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)種類 在 家用電器設(shè)備中 ,常配有小型單相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)因應(yīng)用類別的差異 ,一般可分為分相式電動(dòng)機(jī)、電容啟動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、永久分相式電容電動(dòng)機(jī)、罩極式電動(dòng)機(jī)、永磁直流電動(dòng)機(jī)及交直流電動(dòng)機(jī)等類型。 一般的三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在接通三相交流電后 ,電機(jī)定子繞 組通過交變電南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 17 流后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并感應(yīng)轉(zhuǎn)子 ,從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) ,并相互作用而形成轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。但單相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ,只能產(chǎn)生極性和強(qiáng)度交替變化的磁場(chǎng) ,不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ,因此單相交流電動(dòng)機(jī)必須另外設(shè)計(jì)使它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ,轉(zhuǎn)子才能轉(zhuǎn)動(dòng) , 所以常見單相交流電機(jī)有分相啟動(dòng)式、罩極式、電容啟動(dòng)式等種類。 分相式電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等家用電器中。該電機(jī)有一個(gè)鼠籠式轉(zhuǎn)子和主、副兩個(gè)定子繞組。兩個(gè)繞組相差一個(gè)很大的相位角 ,使副繞組中的電流和磁通達(dá)到最大值的時(shí)間比主繞組早一些 ,因而能產(chǎn)生 一個(gè)環(huán)繞定子旋轉(zhuǎn)的磁通。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通切割轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體 ,使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)一個(gè)較大的電流 ,電流所產(chǎn)生的磁通與定子磁通相互作用 ,轉(zhuǎn)子便產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電機(jī)一旦啟動(dòng) ,轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速 70%時(shí) ,離心開關(guān)脫開副繞組即斷電 ,電機(jī)即可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 罩極式單相交流電動(dòng)機(jī) ,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,其電氣性能略差于其他單相電機(jī) ,但由于制作成本低 ,運(yùn)行噪聲較小 ,對(duì)電器設(shè)備干擾小 ,所以被廣泛應(yīng)用在電風(fēng)扇、電吹風(fēng)、吸塵器等小型家用電器中。罩極式電動(dòng)機(jī)只有主繞組 ,沒有副繞級(jí)（啟動(dòng)繞組） ,它在電機(jī)定子的兩極處各設(shè)有一副短路環(huán) ,也稱為 電極罩極圈。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電后 ,主磁極部分的磁場(chǎng)產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)感應(yīng)短路而產(chǎn)生二次電流 ,從而使磁極上被罩部分的磁場(chǎng) ,比未罩住部分的磁場(chǎng)滯后些 ,因而磁極構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子便旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)工作。罩極式單相電動(dòng)機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn) ,即可以很方便地轉(zhuǎn)換成二極或四極轉(zhuǎn)速 ,以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速電器配套使用。 該類電動(dòng)機(jī)可分為電容分相啟動(dòng)電機(jī)和永久分相電容電機(jī)。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,啟動(dòng)快速 ,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 ,被廣泛應(yīng)用在電風(fēng)扇、排風(fēng)扇、抽油煙機(jī)等家用電器中。電容分相式電動(dòng)機(jī)在定子繞組上設(shè)有主繞組和副繞組（啟動(dòng)繞組） ,并在啟動(dòng)繞組中串聯(lián)大容量啟動(dòng)電容器 ,使通電后主、副繞組的電相角成 90176。, 從而能產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ,使轉(zhuǎn)子啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 對(duì)于永久分相電容電動(dòng)機(jī)來說 ,均與啟動(dòng)繞組串接。由于永久分相電機(jī)其啟動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小 ,因此很適于排風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)等要求啟動(dòng)力矩低的電器設(shè)備中應(yīng)用。電容式啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) ,由于其運(yùn)行繞組分正、反相繞制設(shè)定 ,所以只要切換運(yùn)行繞組和啟動(dòng)繞組的串接方向 ,即可方便實(shí)現(xiàn)電機(jī)逆、順方向運(yùn)轉(zhuǎn)。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 18 、直流兩用電動(dòng)機(jī) 一般常用單相交流電動(dòng)機(jī) ,在交流 50Hz 電源中運(yùn)行時(shí) ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高的也只能達(dá)每分鐘 3000 轉(zhuǎn)。而交直流兩用電動(dòng)機(jī) 在交流或直流供電下 ,其電機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá) 20210 轉(zhuǎn) ,同時(shí)其電機(jī)的輸出啟動(dòng)力矩也大 ,所以盡管電機(jī)體積小 ,但由于轉(zhuǎn)速高輸出功率大 ,因此交直流兩用電動(dòng)機(jī)在洗衣機(jī)、吸塵器、排風(fēng)扇等家用電器中得以應(yīng)用。 此外 ,在直流電動(dòng)機(jī)中還有一種結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、用在玩具上的電機(jī) ,這種電機(jī)是用永久磁鐵作固定磁場(chǎng)的電動(dòng)機(jī) ,在電子玩具、電動(dòng)剃須刀、微型按摩器等日用小電器中得以廣泛應(yīng)用。 直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式不同可分為他勵(lì)、并勵(lì)