【文章內(nèi)容簡介】 型洗衣機(jī) ” 。 70 年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。 70 年代后期，以電腦（實(shí)際上微處理器）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)在日本問世，開創(chuàng)了洗衣機(jī)發(fā)展史的新階段。 80 年代， “ 模糊控制 ” 的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚 ?? 90 年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生 了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的巨大革命。 之后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，滾筒洗衣機(jī)已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，相信新型更適合人們使用的洗衣機(jī)會(huì)給我們的生活帶來新的方式。 洗衣機(jī)的分類 按洗衣機(jī)洗滌方式分 A 波輪式 B 攪拌式 C 滾筒式 D 噴流式 E 振動(dòng)式 F 超聲波式 按操作方式分 A 普通型 B 半自動(dòng)型 C 全自動(dòng)型 按其它方式可分 A 按排水方式可分：上排水式 .下排水式 B 按水流方式可分：渦卷式水流 . 新水流及新水流加氣泡爆炸式 C 按箱體結(jié)構(gòu)可分：噴涂鋼板 .噴涂鋁合金板 .塑料及上部噴涂鋼板下部朔料 結(jié)構(gòu)形式可分： 單桶型、雙桶型。 第一章 緒論 4 1． 3 國內(nèi)洗衣機(jī)的發(fā)展方向 （多功能 節(jié)電 節(jié)水） 洗衣機(jī)是國內(nèi)家電業(yè)惟一不打價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產(chǎn)洗衣機(jī)無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀省會(huì)的洗衣機(jī)市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場上占主導(dǎo)地位。 市場需要啥樣 的洗衣機(jī) 洗衣機(jī)無論在質(zhì)量、技術(shù)、功能還是在外觀上面，誰能接近于為人們的生活服務(wù)這一主題，誰就能得到長足的進(jìn)步和發(fā)展。今后一段時(shí)間，以下幾種洗衣機(jī)將是市場和消費(fèi)者的最愛。 高度自動(dòng)化 從最初的單桶洗衣機(jī)到雙桶、套桶洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)，再到智能全模糊控制洗衣機(jī)。總之，每一次技術(shù)的進(jìn)步都極大地推動(dòng)了洗衣機(jī)自動(dòng)化程度的提高。 品種多樣化 波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機(jī)滿足了不同偏好的消費(fèi)者的需求。 節(jié)能和健康化 現(xiàn)在的消費(fèi)者在節(jié)能方面對家電提出了 更高的要求，對于健康型洗衣機(jī)更是人們趨之若鶩的首選。 大容量和微型化 大容量洗衣機(jī)滿足了人們洗大件衣物的需求。同時(shí)，微型化洗衣機(jī)也備受青睞，如市場上出現(xiàn)的 1． 5 公斤、 2． 5公斤不等的海爾小小神童洗衣機(jī)，可以滿足少量衣物即時(shí)洗的需要。 洗衣機(jī)大品牌當(dāng)霸主 近年來，根據(jù)對全自動(dòng)洗衣機(jī)銷售的品牌監(jiān)測情況看，兩大主導(dǎo)品牌占據(jù)主要市場地位。牢牢地占據(jù)一定的市場份額。兩大品牌高居前 10 位品牌之先，市場綜合占有率分別為 27． 44％和 23． 57％。 國外品牌的實(shí)力不可忽視。雖 然目前國外品牌市場綜合占有率還不很高，但在前 10 位品牌中已占據(jù)了 5 位，一些國外品牌根據(jù)中國市場的情況改變了價(jià)格策略，在定價(jià)上充分參考了國產(chǎn)品牌的價(jià)格，有些甚至比國產(chǎn)品牌還要低，而在功能上又比較先進(jìn)，因此吸引了一部分消費(fèi)者的目光。 我國家用電動(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展已進(jìn)入成熟期，全國家用電動(dòng)洗衣機(jī)年產(chǎn)量超過 10 萬臺(tái)的企業(yè)超過 100 家。就品種而言，波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機(jī)滿足了不吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 5 同消費(fèi)者的需求。 在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，家用電動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)品性能質(zhì)量將是企業(yè)競爭的焦點(diǎn)，開發(fā)新型的產(chǎn)品是競爭獲勝 的主要手段。今后，家用電動(dòng)洗衣機(jī)將朝著多功能、節(jié)電、節(jié)水方向發(fā)展。多功能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1．去污能力的多樣化。如去除蛋白質(zhì)、皮脂、血漬、奶漬、咖啡、果汁的能力。 2．洗滌容量的多樣化。洗滌容量可以從 0． 5kg到 13kg。 3．控制方式的多樣化。如機(jī)械定時(shí)器、電動(dòng)程控器、電子程控器、模糊電腦控制。 4．外觀造型多樣化。為適應(yīng)不同消費(fèi)層次的需求，洗衣機(jī)的外觀形狀及顏色將是各種各樣的。 節(jié)電、節(jié)水是今后我國家用電動(dòng)洗衣機(jī)發(fā)展的主流。目前，我國正 在修訂的國標(biāo) GB4288 已將用電量、用水量指標(biāo)列入了 其考核的主要指標(biāo)。另外，為了引導(dǎo)消費(fèi)和指導(dǎo)洗衣機(jī)制造企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造，新國標(biāo) GB4288 將洗凈比、用電量、用水量、噪聲、含水率、壽命這 6 個(gè)主要性能指標(biāo)進(jìn)行分等級考核，即以上 6 個(gè)指標(biāo)分別分為 A、 B、 C、D4 個(gè)級別。消費(fèi)者可根據(jù)自己的需要選擇不同級別的產(chǎn)品。 洗衣機(jī)的基本工作原理 自動(dòng)洗衣機(jī)是以電腦控制器上的單片機(jī)為主體，配以各種控制電路，構(gòu)成全自動(dòng)洗衣機(jī)的程序控制系統(tǒng)。 程序控制系統(tǒng)接受來自操作面板的動(dòng)作指令，直流電源電路將輸入的 220V 交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電壓（如 +5V），送給單片機(jī)，單片機(jī) ROM內(nèi)已掩膜固化了全自動(dòng)洗衣機(jī)操作程序，單片機(jī)根據(jù) 輸入指令和 檢測信號(hào)，調(diào)出內(nèi)部響應(yīng)的操作程序，通過電路運(yùn)算處理后，輸出各種電路控制信號(hào)，全自動(dòng)洗衣機(jī)開始工作前，進(jìn)水系統(tǒng)接到程序控制器發(fā)出的指令打開進(jìn)水閥，水位傳感器對水位進(jìn)行控制，從而保證洗衣機(jī)工作時(shí)的用水量，當(dāng)洗衣機(jī)進(jìn)水達(dá)到所 設(shè)定 的水位時(shí)，水位開關(guān)閉合，并將閉合信號(hào)傳輸給單片機(jī)，這時(shí)單片機(jī)經(jīng)過判斷，一方面不再向進(jìn)水電路輸入觸發(fā)信號(hào)，電路開關(guān)截止，進(jìn)水閥關(guān)閉而停止進(jìn)水；另一方面，單片機(jī)又通過另外的輸出端將觸發(fā)信號(hào)交替輸入程 序控制器內(nèi)的電動(dòng)機(jī)電路開關(guān)，使開關(guān)處于交替導(dǎo)通狀態(tài)，使電機(jī)在電容器和電感線圈配合下，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，電機(jī)又通過機(jī)械傳動(dòng)，使波輪正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以完成洗滌和漂洗過程，洗滌和漂洗程序結(jié)束后，均應(yīng)進(jìn)行排水，這時(shí)，單片機(jī)通過輸出口將觸發(fā)信號(hào)輸入排水閥電路開關(guān)，使開關(guān)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)。這知， 220V 交流電經(jīng)過程序控制器內(nèi)的整流器轉(zhuǎn)換為直流電，直吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 6 流電經(jīng)過回路，使排水閥們開啟，洗衣機(jī)完成排水，結(jié)束后，單片機(jī)通過輸出口將觸發(fā)信號(hào)輸入程序控制器內(nèi)的電機(jī)電路開關(guān)，使開關(guān)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)，電流經(jīng)過回路，使電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。電機(jī)又通過機(jī)械 轉(zhuǎn) 動(dòng) 使脫水桶在規(guī)定脫水時(shí)間內(nèi)正向高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物內(nèi)的水分，全自動(dòng)洗衣機(jī)的整個(gè)洗衣程序結(jié)束。 第 二 章 總體設(shè)計(jì)方案 方案 論證與比較 控制系統(tǒng)的選擇 方案 一 ： 采用 PLC 可編程控制器控制， PLC 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；配套齊全， 功 能完善，適用性強(qiáng)；應(yīng)用領(lǐng)域范圍大。但其內(nèi)部的 CPU 除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機(jī)，且系統(tǒng)較為龐大，對單項(xiàng)工程控制的使用，購買成本較高。 方案二： 選用 AT89S52 單片機(jī)，它體積小、質(zhì)量輕、使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功 能；電路設(shè)計(jì)簡單，使用方便，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件，且市場價(jià)格比較便宜、對于本洗衣機(jī)控制系統(tǒng)完全能滿足要求。 AT89 系列單片機(jī)的基本特征： （ 1）、內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器容量可達(dá) 20K （ 2）、程序易修改，信息可有效保存 （ 3）、與 89C51 插座兼容 （ 4）、靜態(tài)時(shí)鐘模式，低功耗 （ 5）、錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生 （ 6）、程序燒錄方便、可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 7 （ 7）、 32個(gè)可編程 I/O 口線 （ 8）、 2個(gè)可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 （ 9）、 5個(gè)中斷源， 2個(gè)優(yōu)先級 （ 10）、單一 +5V 電源供電 （ 11）、一 個(gè)全雙工串行通信口 經(jīng)深入比較，我們選用方案二 水位檢測 方案一： 選用浮球自動(dòng)控制水位，水位實(shí)際高度由浮子帶動(dòng)的電位計(jì)測出，但這樣一來，只能單個(gè)測出某一高度水位，不能靈活切換三個(gè)水位狀態(tài)（高、中、低），且需要不同的至少三個(gè)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)進(jìn)水控制電路。 方案二： 一般洗衣機(jī)的 水位的檢測 都 是 水位傳感器 受到細(xì)長的軟管水位壓力來工作的。水位壓力的大小是根據(jù)洗衣桶水的多少在細(xì)長的軟管產(chǎn)生的壓強(qiáng)而定的。 所以這里我們選用方案二。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 方案一： 使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 LMD18200，峰值輸出 電流高達(dá) 6A，連續(xù)輸出電流達(dá) 3A，完全可驅(qū)動(dòng) 12V直流電機(jī)。但其雙極性驅(qū)動(dòng)方式存在著電流波動(dòng)大，且市場價(jià)格昂貴。 方案二： 使用電容運(yùn)轉(zhuǎn) 分相起動(dòng)式， 由 220V交流電驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。 系由輔助起動(dòng)繞組來輔助啟動(dòng)，其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。運(yùn)轉(zhuǎn)速率大致保持定值。主要應(yīng)用于電風(fēng)扇 ,空調(diào)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，洗衣機(jī)等電機(jī)。 ，因此我們選用方案二。 顯示模塊 方案一： 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 8 用 LED數(shù)碼顯示器，作數(shù)據(jù)顯示， 過于 簡單， 雖 用空間小， 但不適合 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中顯示水位數(shù)字模式和洗衣重復(fù)次數(shù)等要求。 方案二： 使用 PS7219，它 是一種新 型的 ,多位 LED 顯示驅(qū)動(dòng)模塊 .采用簡單的三線 SPI接口 ,內(nèi)部自帶時(shí)鐘電路 ,無需任何外圍元件 ,顯示功能多樣化等特點(diǎn) .每片 PS7219 最多可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位8段共陰級 8位 LED 時(shí) ,只需將 N 片級聯(lián) ,便可輕松實(shí)現(xiàn) N8 位 LED 顯示 ，我們選擇方案二 進(jìn)水與出水電路 方案一： 采用市場上的 220V 交流電磁閥進(jìn)行進(jìn)水與排水，進(jìn)排水速度快，考慮到本洗衣水容器體積較 大 ，且需要單片機(jī)控制。 方案二： 利用 12V 的直流抽水泵進(jìn)行進(jìn)水與排水，由單片機(jī)調(diào)用程序控制繼電器，從而控制抽水電動(dòng)機(jī)的工作，效果較佳。鑒 于實(shí)際情況，我們選用方案一較為妥當(dāng) 。 控制系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)采用 AT89S52單片機(jī)作為主控芯片，對單片機(jī)進(jìn)行編程，由程序執(zhí)行相關(guān)過程的控制操作，四個(gè) I/O 口充分指派給水位檢測控制、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、進(jìn)水與排水控制、數(shù)碼顯示等模塊電路，各電路部分相互區(qū)分又構(gòu)成統(tǒng)一整體，外加水容器、器件等形成最終的 雙桶 洗衣機(jī)控制模型。 洗衣機(jī)控制器可設(shè)定高、中、低水位和洗衣過程，控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，自動(dòng)進(jìn)水和排水。 具體功能如下： （ 1） 強(qiáng)、弱洗滌功能。要求強(qiáng)洗時(shí)正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為 4秒，間歇時(shí)間為 1秒；弱洗時(shí)正、反轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)時(shí)間各為 3秒，間歇時(shí)間為 2秒。 （ 2） 四種洗衣工作程序，即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排水程序。標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水→洗滌→漂洗→排水→脫水，如此循環(huán)三次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 9 節(jié)時(shí)間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)減少 2分鐘。具體是：第一循環(huán)為洗滌，時(shí)間為 6分鐘，第二、第三次循環(huán)為漂洗，時(shí)間分別為 4 分和 2分。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。經(jīng)濟(jì)程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是循環(huán)次數(shù)為2 次。單獨(dú)程序是進(jìn)水→洗滌（ 6 分鐘）→結(jié)束（留水不排不脫）。排水程序是排水→脫水→結(jié)束，時(shí)間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。 （ 3） 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)測知并通過警告程序發(fā)出警告信號(hào)，提醒操作者進(jìn)行人工排除。 （ 4） 脫水期間安全保護(hù)和防震動(dòng)功能。洗衣機(jī)脫水期間，若打開開機(jī)蓋時(shí)，洗衣機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止脫水操作。脫水期間，如果出現(xiàn)衣物纏繞（ 5） 引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機(jī)也會(huì)自動(dòng)停止脫水，以免振動(dòng)過大，待人工處理后恢復(fù)工作。 （ 6） 間歇驅(qū)動(dòng)方式。脫水期間采取間歇驅(qū)動(dòng)方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動(dòng) 5秒，間歇 2秒，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋 轉(zhuǎn)。 （ 7） 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)必須停止工作，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。 （ 8） 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、光提示或顯示。 洗衣機(jī)的控制過程： 接通電源后，數(shù)字顯示“ 0”，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)單片機(jī)程序設(shè)定高、中、低水位和洗衣重復(fù)次數(shù)（進(jìn)水、排水次數(shù)），可在 1～ 5 次內(nèi)任意預(yù)置。設(shè)定電動(dòng)機(jī)的循環(huán)次數(shù)（四個(gè)節(jié)拍表示一個(gè)循環(huán)），可在 1～ 9 次循環(huán)周期內(nèi)任意預(yù)置。按下起動(dòng)開關(guān)，按設(shè)定水位自動(dòng)進(jìn)水，到達(dá)設(shè)定水位后停 止進(jìn)水。緊接著電動(dòng)機(jī)開始循環(huán)運(yùn)行，每次循環(huán)由四個(gè)節(jié)拍組成：①電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，持續(xù) 8 秒；②電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，持續(xù) 2 秒；③電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，持續(xù) 8 秒；④電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，持續(xù) 3 秒。每個(gè)循環(huán)周期為 20 秒。數(shù)字顯示電動(dòng)機(jī)已經(jīng)循環(huán)的次數(shù)。到達(dá)預(yù)定循環(huán)次數(shù)后，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。洗衣過程完成后，打開排水閥，自動(dòng)排水和脫水。脫水時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 10 秒，停轉(zhuǎn) 2 秒又正轉(zhuǎn) 10秒。然后重新進(jìn)水和控制電動(dòng)機(jī)循環(huán)運(yùn)行，數(shù)字顯示進(jìn)排水已經(jīng)重復(fù)的次數(shù)。到達(dá)洗衣重復(fù)次數(shù)后，發(fā)出 5次蜂鳴聲，洗第二章 總體設(shè)計(jì)方案 9 衣過程結(jié)束。數(shù)碼管顯示出最終的循環(huán)洗衣次數(shù)。 主控系統(tǒng)圖： 圖 21 第三章 硬件設(shè)計(jì) 11