【文章內(nèi)容簡介】 ，作為工作過程中的啟動(dòng)/停止鍵；(2) 暫停鍵K2，用外部中斷1實(shí)現(xiàn)工作過程的暫停，根據(jù)用戶的需要可以進(jìn)行手工洗滌；(3) 標(biāo)準(zhǔn)鍵K3，作為標(biāo)準(zhǔn)洗滌選擇鍵；(4) 輕柔鍵K4，作為輕柔洗滌選擇鍵；(5) 快速鍵K5，作為快速洗滌選擇鍵；(6) ，作為洗衣時(shí)間到以及故障發(fā)生的報(bào)警器。(7) 。 晶閘管驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)1．驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803ULN2803驅(qū)動(dòng)芯片為高電壓大電流八達(dá)林頓晶體管陣列，該陣列系列的八達(dá)林頓晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路(如TTL、CMOS或PMOS/NMOS)和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機(jī)和其它類似負(fù)載間的接口的理想器件。廣泛用于計(jì)算機(jī)，工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品中。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2803的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容。其工作參數(shù)如表31所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示： 表31 ULN2803工作電壓及工作環(huán)境額定值符號(hào)值單位輸出電壓V050V輸入電壓V130V集電極電流連續(xù)LC500mA基極電流連續(xù)LB25mA工作環(huán)境溫度范圍LA0至+7。C保存溫度范圍Tstg55至+150。C結(jié)溫TJ125。C 圖5 ULN2803內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2．晶閘管驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)控制洗衣機(jī)的進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。完成洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)洗衣功能。單片機(jī)I/O口直接與驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803連接，將信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷，具體電路如圖6所示：圖6 晶閘管驅(qū)動(dòng)電路圖洗衣機(jī)完成衣物檢測或手動(dòng)設(shè)置洗衣程序后，進(jìn)水閥打開，當(dāng)水位檢測電路檢測水位達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉停止進(jìn)水。在整個(gè)進(jìn)水過程中，若進(jìn)水閥打開時(shí)間超過15分鐘水位檢測電路仍未檢測到水位達(dá)到預(yù)定高度，洗衣機(jī)將會(huì)報(bào)警并暫停水，等待故障排除。如果無故障，當(dāng)進(jìn)水滿后關(guān)閉進(jìn)水閥，啟動(dòng)電機(jī)開始洗滌。洗滌程序結(jié)束排水閥將會(huì)打開，進(jìn)入脫水程序。3．ULN2803與單片機(jī)接口電路圖7 ULN2803與單片機(jī)接口圖 水位監(jiān)測電路設(shè)計(jì)1．水位開關(guān)水位開關(guān)和聯(lián)動(dòng)開關(guān)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。它們一般都在直流低壓下工作，是電子程控器的兩個(gè)輸入端，只有判定它們處于正確的閉合狀態(tài)，程序才可以正常地向下運(yùn)行，完成正常的操作。(1) 工作原理：全自動(dòng)洗衣機(jī)水位開關(guān)的主要作用是控制洗衣機(jī)的水位高低。正常情況下，微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開關(guān)只有2個(gè)插片。在沒有受到水壓時(shí)，兩插片的觸點(diǎn)是斷開的。在選定洗滌程序、選擇水位后，洗衣機(jī)開始工作，先進(jìn)水，當(dāng)水位到一定高度后，盛水桶氣室中的氣壓達(dá)到一定值，通過導(dǎo)氣管把氣壓傳到水位開關(guān)橡膠密封圈上，克服水位開關(guān)彈簧、扭簧的力而推動(dòng)橡膠密封圈動(dòng)作，使兩插片觸點(diǎn)接通，這樣就給微電腦一個(gè)信號(hào)，說明已到所選水位。同樣選定脫水程序，在洗衣機(jī)排水后，水位退到一定高度時(shí)，由于彈簧力作用，水位開關(guān)橡膠密封圈復(fù)原，而使兩觸點(diǎn)斷開，給微電腦一個(gè)動(dòng)作信號(hào)，過一段排水時(shí)間后，微電腦就控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開始脫水。(2) 雙水位開關(guān)傳統(tǒng)的下排水全自動(dòng)洗衣機(jī)在進(jìn)水后達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，洗衣機(jī)開始洗滌，如果這時(shí)進(jìn)水閥出現(xiàn)了故障，那么洗滌過程中洗衣機(jī)仍舊會(huì)不停地進(jìn)水，當(dāng)超過溢水水位時(shí)，水就會(huì)從洗衣機(jī)溢水口溢出，再通過排水管排出。而上排水洗衣機(jī)的溢水則因排水放置較高，出現(xiàn)這種情況時(shí)就無法從正常渠道排出，而是通過洗衣機(jī)的溢水口向外溢出。為防止由此給用戶帶來的麻煩，可以通過改進(jìn)后的雙水位開關(guān)回路還解決這一問題。雙水位開關(guān)回路其中的一個(gè)水位開關(guān)，其功能與普通水位開關(guān)沒什么區(qū)別，是用于設(shè)定進(jìn)水水位的，當(dāng)進(jìn)水到達(dá)設(shè)定水位時(shí)，其觸點(diǎn)閉合，單片機(jī)接收到這一信號(hào)，則發(fā)出控制指令給電動(dòng)機(jī)回路，從而實(shí)現(xiàn)洗滌控制；另一路水位開關(guān)則是水位達(dá)到溢水水位時(shí)閉合，單片機(jī)接收到這一信號(hào)，則發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)排水泵動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)排水。圖中是用于進(jìn)行“低、中、高”水位調(diào)節(jié)的水位開關(guān)，它還有補(bǔ)水擋，可以隨時(shí)提供補(bǔ)給水。雙水位聯(lián)動(dòng)開關(guān)：普通的全自動(dòng)洗衣機(jī)，其聯(lián)動(dòng)開關(guān)只有一組觸點(diǎn)，當(dāng)洗衣上蓋板蓋好后，其觸點(diǎn)閉合，電路處于接通狀態(tài)；在過程脫水和脫水最后過程中，若出現(xiàn)50~200ms的瞬間斷開，則判為碰桶，程序進(jìn)入開蓋處理；斷開超過200ms，判為開蓋，程序進(jìn)入開蓋子程序，斷開不到50ms則不處理。2．水位監(jiān)測模塊:水位監(jiān)測的精度直接影響洗凈度，水流強(qiáng)度，洗滌時(shí)間等參數(shù)，本系統(tǒng)采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉(zhuǎn)化為LC參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是：將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測試內(nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng)，帶動(dòng)隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng)，從而線圈電感發(fā)聲變化，由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化，水位測量電路如圖8所示，為便于與單片機(jī)接口，水位傳感器采用數(shù)字震蕩電路，電感與電容組成的三點(diǎn)式震蕩電路經(jīng)C2耦合接入數(shù)字式諧振放大器A1，隨著水位變化，諧振頻率作相應(yīng)變化，放大器在A點(diǎn)輸入，經(jīng)A2整形，由c點(diǎn)輸出，此時(shí)即可將數(shù)字量接到單片機(jī)。圖8 水位監(jiān)測電路圖 開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)開關(guān)電源為單片機(jī)供電，原理圖如圖9所示。交流220V電源經(jīng)變壓器降壓再經(jīng)過電力二極管整流、濾波后產(chǎn)生直流電壓，輸入到集成穩(wěn)壓器7805組件的輸入端，7805輸出穩(wěn)定的+5V電壓，為單片機(jī)供電。7805穩(wěn)壓器一種三端固定正集成穩(wěn)壓器，有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引出端，輸入電壓為7~35V，內(nèi)部設(shè)置有過流保護(hù)芯片過熱保護(hù)及調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)電路，所以使用安全可靠。圖9 開關(guān)電源電路圖顯示電路主要由2個(gè)數(shù)碼管、8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器74LS240以及I/O擴(kuò)展芯片8255組成。1．可編程I/O接口芯片8255(1) 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)A組端口A（8）B 組端口B（8）A組端口C上（4）B組端口C下（4）A組控制B組控制數(shù)據(jù)總線緩沖器 讀/寫控制內(nèi)部總線雙向數(shù)據(jù)總線D0D7A1A0RESETI/OPA0PA7I/OPC7PC4I/OPC3PC0I/OPB7PB0圖10 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖由圖可知，8255具有3個(gè)可編程并行I/O端口，A口、B口和C口。這個(gè)8位I/O端口的功能完全由編程決定，但每個(gè)口都有自己的特點(diǎn)。A口有三種工作方式：方式0、方式方式2。B口有兩種工作方式：方式0、方式1。(2) 8255引腳結(jié)構(gòu)及功能1) 數(shù)據(jù)總線：D0DPA0PAPB0PBPC0PC7，此32條數(shù)據(jù)線均為雙向三態(tài)，其中D0D7用于傳送CPU與8255之間的命令與數(shù)據(jù)，PA0PAPB0PBPC0PC7分別與A、B、C3口對應(yīng)，用于8255與外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)。2) 控制線：、RESET：讀信號(hào)，輸入信號(hào)線，低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)，8255輸出數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息到CPU，即CPU對8255A進(jìn)行讀操作。：寫信號(hào)，輸入信號(hào)線，低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)，8255接收CPU輸出的數(shù)據(jù)或命令，即CPU對8255A進(jìn)行寫操作。RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入信號(hào)線，高電平有效。此引腳為高電平時(shí)，所有8255內(nèi)部寄存器都清零，所有通道都設(shè)置為輸入方式，24條I/O引腳為高阻狀態(tài)。3) 尋址線：、A0、A1：片選信號(hào)，輸入信號(hào)線，低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)，8255被CPU選中。A0、A1：這是兩條輸入信號(hào)線，通常一一對應(yīng)接到地址總線的最低兩位A0和A1上。當(dāng)有效時(shí)，這兩位的4中組合00、011分別用來選擇A、B、C口和控制寄存器，所以一片8255共有4個(gè)地址單元。4) 8255控制字D01D6D5D1D4D3D2標(biāo)識(shí)位A組方式選擇00 方式001 方式11x方式2PC7PC41輸入0輸出端口B。1輸入0輸出A組方式選擇00 方式001 方式11x方式2端口A:1輸入0輸出PC3PC0: 1輸入0輸出圖11 8255控制字框圖2．?dāng)?shù)碼驅(qū)動(dòng)器74LS24074LS240是原碼三態(tài)輸出的8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器， G為控制端，又稱為使能端，其工作原理如下：當(dāng)G=0時(shí)，A輸入為低電平時(shí)，Y輸出也為低電平。當(dāng)G=0時(shí)，A輸入為高電平時(shí)，Y輸出為高電平。當(dāng)G=1時(shí)，A不論輸入高電平還是低電平Y(jié)為高阻態(tài)。3．LED顯示器 由發(fā)光二極管組成的八段數(shù)碼管(LED)是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。它由8段發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當(dāng)某一發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫被點(diǎn)亮，控制不同的組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器，如圖12(b)所示。一位顯示器的8個(gè)發(fā)光二極管用a~g表示，dp表示小數(shù)點(diǎn)的亮與暗。如圖12(a)所示。這種筆畫式的八段顯示器能顯示的字符較少，字符的形狀有些失真，但控制簡單，使用方便。系統(tǒng)的顯示器主要是顯示剩余時(shí)間。74LS240是一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)器，它把由8255輸出的電平信號(hào)進(jìn)行一次反向輸出低電平，這是由于顯示電路中的數(shù)碼管顯示器是共陰極所造成的。 (a)外形結(jié)構(gòu) (b) 共陰極圖 12 八段數(shù)碼管圖4．顯示電路設(shè)計(jì)LED顯示器采用共陰極，由8255的PA口提供位選碼，PB口提供段選碼。PA口與8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器74LS240連接后再接入數(shù)碼管，PC口與兩個(gè)非門連接后接入數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。圖13 顯示電路圖5．8255與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)由單片機(jī)送出要顯示的信息到8255的PB口(PB口的端口地址是0FF7DH)，通過PB0和PB1送出字符信息和時(shí)鐘，送出的字符信息通過非門并行輸出。其2位顯示器都收到字符信息，具體哪一位亮就取決于共極信號(hào)。這時(shí)就要由PA口(PA口的端口地址是0FF7CH)送出的共極信號(hào)來決定哪一位有效。PA口送出的地址經(jīng)過74LS240反向來控制相應(yīng)的位點(diǎn)亮。具體的電路連接如圖14所示。圖14 8255與單片機(jī)接口電路圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在洗衣機(jī)中運(yùn)行過程中起提示和報(bào)警的作用。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。 本章小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，由諧振式水位監(jiān)測模塊，驅(qū)動(dòng)控制模塊，LED顯示模塊，主控電路模塊，外圍設(shè)備模塊，電源模塊等部分組成，并詳細(xì)分析了各個(gè)模塊的組成及作用，介紹了所用主要芯片的特性及用法，并簡述了模塊設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)洗衣機(jī)應(yīng)具備的基本功能。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 主程序根據(jù)硬件設(shè)計(jì)要求，控制主程序流程圖如圖41示。洗衣機(jī)通電之后，單片機(jī)上電，首先進(jìn)行程序的初始化，包括定時(shí)器0、外部中斷0、外部中斷1的初始化，以及各參數(shù)初始值的設(shè)定。然后掃描KKK5鍵的狀態(tài)，確定洗衣模式，洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)，控制指示燈顯示洗衣模式，數(shù)碼管LED1和LED2顯示預(yù)設(shè)洗衣時(shí)間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)鍵K1按下，洗衣機(jī)從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。完成進(jìn)水洗滌脫水漂洗的循環(huán)過程。當(dāng)洗衣結(jié)束時(shí)，控制蜂鳴器發(fā)聲。表41為洗衣機(jī)系統(tǒng)控制表: