【正文】 洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。至此 ，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成 。這種洗衣機(jī)由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機(jī)。目前世界洗衣機(jī)年總產(chǎn)量近 5000 萬(wàn)臺(tái)，而全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在技術(shù)性能上正向著節(jié)水、節(jié)能、高效、結(jié)構(gòu)更趨合理的方向發(fā)展。 在中國(guó)，由于歷史原因，洗衣機(jī)工業(yè)起步較晚，直到 1978 年才正式生產(chǎn)家用洗衣機(jī)。 1983 年洗衣機(jī)產(chǎn)量由 1978 年的 400臺(tái)飆升到 365 萬(wàn)臺(tái)，此后全國(guó)各地掀起了大規(guī)模的 技術(shù)引進(jìn)熱潮，大約有 40 多個(gè)廠家先后從洗衣機(jī)技術(shù)先進(jìn)國(guó)日 本、英國(guó)、法國(guó)、意大利、澳大利亞等引進(jìn)技術(shù) 60 多項(xiàng)。如今，我國(guó)洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居于世界首位。 洗衣機(jī)的基本工作原理 洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下，將污垢 溶 入水中來(lái)實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。 波輪軸線為中心的渦流。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易 被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。再次由于洗衣桶形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。 而全自動(dòng)洗衣機(jī)就是在一個(gè)套桶內(nèi)自動(dòng)完成洗滌、漂洗和脫水全過(guò)程 ，不用人管 ， 使用者只要設(shè)定各步的時(shí)間 。 設(shè)計(jì)論文的主要內(nèi)容及基本要求 本設(shè)計(jì) 采用 AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)洗衣機(jī)控制電路，它具有以下功能： （ 1）洗衣機(jī)可選擇強(qiáng)弱洗狀態(tài) ，洗滌次數(shù)為 4，洗滌時(shí)間為 30 分鐘，脫水時(shí)間為 5分鐘并用 7 個(gè) LED 和 2個(gè)顯示器分別表示其工作狀態(tài)和顯示相應(yīng)狀態(tài)下的時(shí)間； （ 2）包含硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)； （ 3）設(shè)計(jì)程序自動(dòng)完成洗衣 .脫水的全過(guò)程； （ 4）脫水完成后，洗衣機(jī)的蜂鳴器發(fā)出 5 次“嘟嘟”聲，表示洗衣機(jī)工作結(jié)束。本方法利用機(jī)械原理來(lái)設(shè)計(jì)定時(shí)器。其原理如同機(jī)械式 (上發(fā)條 )的鐘表。同時(shí)由于金屬的疲勞和磨損等 ,可能引發(fā)定時(shí)器停擺 ,輪子打滑 ,進(jìn)水等問題。 4 方 案 二 ：采用 專用集成電路 （ ASIC 芯片 ） 。它一方面克服了機(jī)械式控制器所引發(fā)的定時(shí)器停擺 ,輪子打滑 ,進(jìn)水等缺點(diǎn) 。同時(shí) ,采用專用芯片大批量生產(chǎn)時(shí) ,其性價(jià)比高。利用 單片機(jī)設(shè)計(jì)控制器是一種理想的設(shè)計(jì)方案。 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51單片機(jī)控制，單片機(jī)是在一塊芯片上集成了 CPU，存貯器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器和多功能 I/O 口的微處理器，主要用于控制系統(tǒng)中。近幾年來(lái)單片機(jī)在家電上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，取得驚人的進(jìn)步和成果。 AT89C51 為主控模塊， 譯碼器完成主控模塊與指示燈的連接， 鍵盤輸入部分用于洗衣機(jī)的工作方式選擇，指示燈配合按鍵工作，用于指示用戶洗衣機(jī)的工作狀態(tài)， LED 顯示模塊用于顯示洗衣剩余時(shí)間和脫水剩余時(shí)間，蜂鳴器用于提示用戶脫水時(shí)間結(jié)束。 74138 的輸入端 C、 B、 A分別接單片機(jī)的、 、 ，輸出端 Y0控制“洗衣剩余時(shí)間”指示燈， Y1 控制“脫水剩余時(shí)間”指示燈， Y2 控制“強(qiáng)洗”指示燈， Y3控制“弱洗”指示燈， Y4 控制“洗滌次數(shù)”指示燈， Y5 控制“洗衣定時(shí)”指示燈， Y6控制“脫水定時(shí)”指示燈。電控水龍頭共 2 只，一只為進(jìn)水龍頭，受 控制，另一只為出水龍頭，受 控制，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“ 1”時(shí)，水龍頭打開，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“ 0”時(shí)，水龍頭關(guān)閉。本系 統(tǒng)采用 6M 的晶體振蕩器，定時(shí)器 0和定時(shí)器 1 的初始值設(shè)置為每隔 100 毫秒產(chǎn)生 1 次中斷 。 （ 2） 數(shù)字控制電路 部分： 負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程 。 （ 3） 機(jī)械控制電路 部分： 實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)水、排水等功能 。 硬件設(shè)計(jì)部分是洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，它以 AT89C51 單片機(jī)為核心， 完 成 了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣 和 脫水 三 個(gè)階段 。 6 電源部 分 洗衣機(jī)的電源 電路 既能完成 為數(shù)字電路 提供穩(wěn)定的 5V 直流電壓， 又能完成 為 電動(dòng)機(jī)提供 220V 市電 。其中 D1～ D4 功能為整流， C1 是濾波電容，此電源經(jīng)小功率三級(jí)管 Q1（ C548）與大功率三級(jí)管 Q2（ TIP42C）組成的電子開關(guān)電路，送至三端穩(wěn)壓器 (LM317)的輸入端 ,最后從LM317 的輸出端輸出 5V 電壓 。穩(wěn)壓電路由集成穩(wěn)壓塊 LM317 與取樣電路組成， LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊 。如圖 32所示，輸出電壓的計(jì)算公式為： U0=(1+R2/R1)（ 31） 圖 31電源部分原理圖 圖 32 穩(wěn)壓電路原理圖 數(shù)字控制電路 部分 數(shù)字控制電路部分 負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程 。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 0 M a y 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : G : \ Q I M I N G \ h y a n . d d b D r a w n B y :1234D1C11 0 0 u / 2 5 vC24 7 u / 2 5 vC32 2 uC52 2 uL EDQ1N P NQ2P N PR11kR24 . 2 kR41kR6R E S 2R91kR6R E S 2R34 . 1 kQ0S C R 1 0 0 6V i n1GND2V o u t3L M 3 1 7T11 5 wR 1 01kR51kC42 2 0 u / 1 5 v輸出~ 2 2 0 v1 5 v 框圖如圖 33 所示。圖 33數(shù)字控制電路框圖 單片機(jī)主控模塊 單片機(jī)是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，它控制功能強(qiáng)，運(yùn)算速度快，并且軟、硬件開發(fā)靈活方便。由此確定了單片機(jī)在家用電器中的重要地位。 AT89C2051 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)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 1．主要特性： 4K 字節(jié)可編程閃 爍存儲(chǔ)器 AT89C51 單片機(jī) 指示燈 74138 譯碼器 數(shù)碼顯示 鍵盤輸入 蜂鳴器 8 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間 ： 10 年 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 32 可編程 I/O 線 5 個(gè)中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)， 其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 PSEN ： 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 10 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 譯碼器 譯碼器是一種具有“ 翻譯”功能的邏輯電路，其 邏輯功能是將每個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的高、低電平信號(hào) 。 本設(shè)計(jì)中的 74138 譯碼器是一種通用譯碼器，它是用 TTL與非門組成的 3線－ 8 線譯碼器 。 74138譯碼器的 三個(gè)輸入端 CBA 共有 8 種狀態(tài)組合（ 000— 111），可譯出 8個(gè)輸出信號(hào) Y0— Y7。當(dāng)譯碼器被禁止時(shí)，輸出高電平 。 amp。amp。amp。amp。111111YYYYYYYYABCamp。 顯示模塊 顯示技術(shù)是一種將反映外界客觀事物的信息（ 光學(xué)的 、 電學(xué)的 、 聲學(xué)的、化學(xué)的等），經(jīng)過(guò)變換處理，以適當(dāng)?shù)男问剑ㄖ饕袌D像、圖形、數(shù)碼、字符）加以顯示，供人觀看、分析、利用的一種技術(shù)。由于 發(fā)光二極管具有 工作電壓很低；工作電流很??；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱 等 特點(diǎn) 。把它的管心做成條狀，用 7條條狀的發(fā)光管組成 7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管， 每個(gè)數(shù)碼管可顯示 0～ 9 十個(gè)數(shù)目字 （其外形圖如圖 37，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 38）。 本系統(tǒng)采用共陰接法。 矩陣鍵盤又叫行列鍵盤，它是由二條 I/O 線作為行線，二條 I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)制一個(gè)按鍵，這樣按鍵的個(gè)數(shù)就為 2*2 個(gè)，這種行列式結(jié)構(gòu)的鍵盤能有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中的 14 I/O 口的利用率。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(lái)去除按鍵抖動(dòng)。 鍵盤布局圖如圖 39所示。 圖 39矩陣鍵盤布局圖 蜂鳴器報(bào)警模塊 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 本設(shè)計(jì)采用 電磁式蜂鳴器 ， 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 指示燈模塊 指示燈主要是以光亮指示的方式引起操作者注意或者指示操作者進(jìn)行某種操作，并作為某一種狀態(tài)或指令正在執(zhí)行 或已被執(zhí)行的指示。本設(shè)計(jì)中 74138 的輸入端C、 B、 A 分別接單片機(jī)的 、 、 ，輸出端 Y0、 Y Y Y Y YY6分別與 7個(gè)發(fā)光二極管的陰極相連，發(fā)光二極管的陽(yáng)極接電源。 圖 310單片機(jī)控制 LED顯示的原理圖 機(jī)械控制電路部分 機(jī)械控制部分 實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)水、排水等功能 。 16 電控水龍頭 全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)出水控制由兩個(gè)電控水龍頭控制，設(shè)計(jì)中 電控水龍頭共2只，一只為進(jìn)水龍頭，受 控制 ； 另一只為出水龍頭，受 控制，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“ 1”時(shí)，水龍頭打開 。 水位檢測(cè)機(jī)構(gòu) 洗衣機(jī)的水位檢測(cè)機(jī)構(gòu)由玻璃管、浮子、金屬滑桿等組成，玻 璃管與洗衣桶相連，玻璃管中的水位就是洗衣桶內(nèi)的水位，在放水或進(jìn)水的過(guò)程中，浮子帶動(dòng)金屬管上下移動(dòng)，當(dāng)水位處于最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，金屬滑桿都與金屬地相連，致使引腳 INT1 處于低電平，向 CPU 申請(qǐng)中斷，否則 INT1 被上拉電阻上拉為高電平。水位開關(guān)中的兩組觸頭的動(dòng)作分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)水位值。氣壓式水位開關(guān) 有這樣的特性：當(dāng)氣壓 P 從零開始隨接水桶內(nèi)的水位上升而上升至P0時(shí)，水位開關(guān)置位；當(dāng)氣壓 P 隨接水桶內(nèi)的水位下降而下降至 P0/2 時(shí)，水位開關(guān)才復(fù)位。現(xiàn)用 SP 表示水位開關(guān)狀態(tài)，SP=0 表示水位開關(guān)復(fù)位； SP=1 表示水位開關(guān)置位。如圖 312所示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，作為用電器或小型機(jī)械的動(dòng)力源。 單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。這 個(gè)交變脈動(dòng)磁場(chǎng)可分解為兩個(gè)以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動(dòng)機(jī)無(wú)法旋轉(zhuǎn)。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)起來(lái)。 本洗衣機(jī)的控制電路中 單片機(jī)通過(guò)雙向可控硅 (電子開關(guān) )直接驅(qū)動(dòng)單相異步交流電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)有 2 個(gè)控制端，一端控制電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)，該端與 相連，另一端控制電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，該端與 相連。當(dāng)洗衣機(jī)接到“弱洗”指令時(shí)， 輸出高電平，經(jīng)過(guò)功率管 8050 放大后，觸發(fā)雙向可控硅，使雙向可控硅 TR2 導(dǎo)通，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。 如圖 313 所示。 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中洗衣控制程序由定時(shí)中斷服務(wù)程序、外中斷服務(wù)程序和主程序組成