【正文】 (3)計算行星輪齒數(shù) 由于洗衣機工作扭矩不大，選擇齒輪模 數(shù)為 1mm，如選 4個行星輪對稱布置，則可計算出行星齒輪齒數(shù)為： 最終確定中心輪齒數(shù) zA為 19，內(nèi)齒圈齒數(shù) zB為 57，行星齒輪齒 數(shù) zx為 19，實際傳動比 iBAX為 4，洗衣轉(zhuǎn)速為 l80r／ min。 78 由于外桶尺寸已定 (因內(nèi)桶直徑已知 )，在方案設(shè)計時初定位于 外桶底部的出水口位置，則排水電磁閥銜鐵中心與出水口中心位于 同一直線上。根據(jù)選定的排水電磁閥的行程和初定的棘輪頂圓直徑 來設(shè)計棘爪機構(gòu)。要求在洗滌時，棘爪要伸人棘輪棘齒高度的三分 之二，脫水時棘爪脫離棘輪 。棘爪與棘輪機構(gòu)的詳細設(shè)計 可參考相關(guān)書籍。 六、 控制系統(tǒng)設(shè)計 電腦式全自動洗衣機上使用的微控制器主要是 4位或 8位的單片 機。 本例中控制電路的微控制器選用 MCS5l系列的單片機 AT89C20 51，該單片機是 ATMEL公司 8位單片機系列產(chǎn)品之一，內(nèi)含 2K字節(jié) 可反復擦寫的程序存儲器以及 128字節(jié)的 RAM單元，具有 15條可編程 控制的 I／ O線， 5個中斷觸發(fā)源，其指令與 MCS51系列完全兼容。 選用 AT89C205l作 CPU，可使洗衣機的控制電路大大簡化。 79 (1)強、弱洗滌功能 要求強洗時，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為 4s， 間歇時間為 1s；弱洗時，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為 3s，間歇時間為 2s。 (2)4種洗衣工作程序 即標準程序、經(jīng)濟程序、單獨程序和排 水程序。 1)標準程序動作順序是： “ 進水 → 洗滌或漂洗 → 排水 → 脫水 ” ， 如此循環(huán)三次。每循環(huán)一次，洗滌或漂洗時間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié) 減少 2min，也即：第一循環(huán)內(nèi)的洗滌時間定為 6min，第二循環(huán)內(nèi)的 漂洗時間減為 4min，第三循環(huán)內(nèi)的漂洗時間減為 2min；排水時間采 用動態(tài)時間法確定．脫水時間規(guī)定為 2min。 2)經(jīng)濟程序與標準程序一樣，只是循環(huán)次數(shù)定為二次。 3)單獨程序是 “ 進水 → 洗滌 (規(guī)定為 6min)→ 結(jié)束 (留水不排不脫 )”。 4)排水程序是 “ 排水 → 脫水 → 結(jié)束 ” ，時間確定與上述程序相應(yīng) 環(huán)節(jié)相同。 (3)進、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能 洗衣機在進水或排水過程 中，若在一定的時間范圍內(nèi)進水或排水未能達到預(yù)定的水位，就說 明進、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)檢測后通過相應(yīng)程序發(fā) 出報警信號，提醒操作者進行人工排除。 80 (4)脫水期間安全保護和防振動功能 脫水期間若打開機蓋， 洗衣機就會立即停止脫水操作；若出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心 偏移而不平衡，洗衣機電會自動停止脫水，以免振動過大，待人 工處理后恢復工作。 (5)間歇驅(qū)動方式 脫水期間采取間歇驅(qū)動方式，以便節(jié)能。 本系統(tǒng)要求驅(qū)動 5s，停止 2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高 速旋轉(zhuǎn)。 (6)暫停功能 不管洗衣機工作在什么狀態(tài)，當按下暫停鍵時， 洗衣機必須立即停止工作，待起動鍵按下后，洗衣機又能按原來 所選擇的工作方式繼續(xù)運轉(zhuǎn)。 (7)聲光顯示功能 洗衣機各種工作方式的選擇和各種工作狀 態(tài)均伴有聲、光提示或顯示。 洗衣機需要控制的工作部件主要有進水閥、排水閥和電動機。 進、排水閥僅有開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，電動機則有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、 停止三種狀態(tài)。根據(jù)功能要求和 AT89C2051芯片的性能特點，設(shè)計 出洗衣機的電氣控制電路如圖 所示。 81 電路中選用 AT89C2051的 ～ 4根 I／ 0線通過 4塊 SPlllO 型固態(tài)繼電器，分別直接驅(qū)動洗衣機的進水閥、排水閥，以及電動 機的正、反轉(zhuǎn)。 SPlll0是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)置發(fā)光二極管和 光觸發(fā)雙向可控給硅， 10～ 50mA輸人電流即可使雙向可控硅完全導 通，輸出端通態(tài)電流為 3A(平均值 )，浪涌電流 15A(不重復 )。選用 交流固態(tài)繼電器，既簡化了電路，又使強、弱電完全隔離，保證了 主板的安全。 圖中的 74LS05為反相器，用做中間緩沖器，其中 4個通道分別 驅(qū)動 4個 SPl110固態(tài)繼電器，另外兩個通道用于驅(qū)動指示燈 LED5和 LED6。 圖中的 74LSl39為雙 “ 24”譯碼器，選用它可解決 CPU中 I／ 0線 數(shù)量不足的問題 ,從功能要求可知，洗衣機有 4種洗衣工作程序， 需要用 4種不同的顯示來加以區(qū)別。 74LSl39只要 CPU的 兩根線即可提供 4種不同顯示的驅(qū)動。其邏輯關(guān)系是： 、 為 “ 11”時， LEDl亮，指示標準程序；為 “ 10”時， LED2亮，指示經(jīng)濟 程序；為 “ 0I”時 ,LED3亮，指示單獨程序；為 “ 00”時， LED4亮，指示 排水程序。 82 洗衣機的暫停功能 (暫停鍵 S6)、安全保護與防振功能 (蓋開關(guān) S3)均采用中斷方式處理。這兩個中斷分別對應(yīng) CPU的外部中斷 0 ( )和外部中斷 1( )。中斷請求信號通過 TC4013BP雙 D 觸發(fā)器的兩個 Q端，分別加到 CPU的 ，并由觸發(fā)器鎖存， 直到 CPU響應(yīng)結(jié)束為止。開蓋 (安全保護 )或不平衡 (防振動 )中斷信 號 (都會引起蓋開關(guān) S3的閉合 )，通過由 v1和 v2組成的反相器送至 TC4013BP的 CLK端，經(jīng)觸發(fā)器的 Q端加到 CPU的 。 為了充分利用 CPU的 I／ O口線， ， 每根線具有兩個功能。在洗衣機未進入工作狀態(tài)或洗衣機處于暫停 狀態(tài)期間， ，用于監(jiān)測起動鍵的狀態(tài)；當起動鍵按下 時，洗衣機即進入工作狀態(tài)或從暫停狀態(tài)恢復到原來的工作狀態(tài)； 當洗衣機暫停導致 CPU響應(yīng)中斷時， ，待中斷處理完 畢時，由 D觸發(fā)器輸出的中斷請求信號撤銷。在洗衣機 進水或排水期間， ，用于監(jiān)測水位開關(guān)狀態(tài)，為 CPU提供洗衣機的水位信息；在洗衣機高速脫水期間，當發(fā)生開蓋或 不平衡導致 CPU響應(yīng)中斷時， ，待中斷處理結(jié)束后， 由 D觸發(fā)器輸出的中斷請求信號撤銷 。 83 CPU的 。 CPU的第 第 5 腳外接 6MHz的晶振。第 l腳通過 10μF 電解電容接到 +5V電源，可實現(xiàn) 上電自動復位， S7為強制復位鍵。 洗衣機的強、弱洗滌可通過 S1鍵進行循環(huán)選擇。 Sl鍵還具有第 二功能，即當洗衣機發(fā)生故障轉(zhuǎn)入報警程序后，按下 S1鍵可以退出 報警狀態(tài)，回到初始待命狀態(tài)。洗衣工作程序可通過 S2鍵循環(huán)選擇。 洗衣機的工作狀態(tài)可通過 LED7～ LED9進行顯示。脫水期間，系 統(tǒng)在響應(yīng)開蓋或不平衡中斷后， CPU采取軟件查洵的方式，通過 腳對蓋開關(guān)進行監(jiān)測，以確定洗衣機是否繼續(xù)進行脫水操作。 根據(jù)全自動洗衣機的功能要求，設(shè)計控制系統(tǒng)的程序流程如圖 15所示。 84 全自動洗衣機 控制系統(tǒng)的程序流程 85 課程設(shè)計內(nèi)容： 原理； 結(jié)構(gòu)特點（比較）； 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計（包括驅(qū)動、傳動等）； 控制程序框圖； 設(shè)計心得。