【正文】 ................................................................. 13 5 結(jié)論 ............................................................................................................................... 16 謝辭 .................................................................................................................................. 17 參考文獻 .......................................................................................................................... 18 附錄 .................................................................................................................................. 19 外文資料 .......................................................................................................................... 29 中文翻譯 .......................................................................................................................... 29 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。 洗衣機是現(xiàn)代人必備的日常生活家電，它的發(fā)明和應(yīng)用使人們的洗衣工作變得省時又省力，很好地緩解了人們在家務(wù)勞動方面的壓力。作為家電市場中的重要成員，全自動洗衣機的市場競爭更是趨于白熾化。 作為一個價廉物美的微 控制 器，單片機被廣泛應(yīng)用在各種數(shù)字系統(tǒng)中。對基于單片機的套桶式單缸低波輪全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計進行深入研究，可使我 們掌握全自動洗衣機這種重要家電的工作原理和控制系統(tǒng)，進一步了解單片機在不同領(lǐng)域的應(yīng)用方法，學(xué)會維修套桶式單缸低波輪全自動洗衣機的基本技術(shù)，同時也為將來從事電子信息行業(yè)打下一定基礎(chǔ)，所以本題課具有重大的意義。它內(nèi)含 2K 字節(jié) 可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和 128字節(jié)的 RAM，有 15 條可編程控制的 I/O 線， 5 個中斷觸發(fā)源，指令與 MCS51 系列完全兼容。 本文以AT89C2051 單片機為核心，設(shè)計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 1 2 方案選擇 控制功能要求 本系統(tǒng)控制的對象為套桶式單缸低波輪全自動洗衣機，其功能要求如下： 、弱洗滌功能。 ，即標準程序、經(jīng)濟程序、單獨程序和排水程序。排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為 2 分鐘。單獨程序是進水→洗滌（ 6 分鐘）→結(jié)束（留水不排不脫）。 、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能。 。脫水期間，如果出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機也會自動停止脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復(fù)工作。脫水期間采取間歇驅(qū)動方式，以便節(jié)能。 。 。 實現(xiàn)方法 基于上述要實現(xiàn)軟硬件結(jié)合，考慮到 AT89C2051 的特點， 我們以 AT89C2051作為核心器件，設(shè)計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。 包括進水、洗滌、漂洗、排水和脫水五個階段。 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。通過這幾個部分電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機能 自動 進行操作。 下面分別 闡 述各電路組成。 AT89C2051 單片機，如圖 32，是 ATMEL 公司 8 位單片機系列產(chǎn)品之一， AT89C2051 單片機是一種 20 引腳雙列直插式芯片?；谏鲜鎏攸c，在需要 I/O 線 不多的控制場合，選用它作為核心控制芯片，可 使 電路極大簡化 ，而且程序的編寫及固化也相當方便、靈活。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。 圖 32 AT89C2051 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。 主要特性及管腳說明 主要特性 2K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 管腳說明 VCC（ 20） ：供電電壓 +5V。 P1 口（ 1219）： P1 口是一組 8 位雙向 I/O 口， ～ 提供內(nèi)部上拉電阻， 和 內(nèi)部無上拉電阻，主要是考慮它們分別是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端(AINO)和反相輸入 端 (AIN1)。 P1 口引腳寫入 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，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而作為輸出。 P3 口： P3 口的 ～ 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的 7 個雙向 I/O 口。當 P3 口寫入 1時，它們將被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3口也可作為 AT89C2051 的一些特殊功能口 [5]，如下所示： 口管腳 備選功能 （ 2）━ RXD（串行輸入口） （ 3）━ TXD（串行輸出口） （ 6）━ 0INT （外部中斷 0） （ 7）━ 1INT （外部中斷 1） （ 8）━ T0（ 計 時器 0 外部輸入） （ 9）━ T1（ 計 時器 1 外部輸入） ━ WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫 選通） （ 11）━ RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST(1)━ 復(fù)位輸入 ,當振蕩器 [7]復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 XTAL2（ 4）━ 來自反向振蕩器的輸出。如圖 33 所示。由鎵（ Ga）與砷（ AS）、磷（ P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。 它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P 區(qū)注入到 N 區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P 區(qū)的電子，在 PN 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。當電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。 與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。從控制要求可知，洗衣機有 4 種洗衣工作程序，因此須有 4 種不同的顯示來加以區(qū)別。 把二進制代碼的各種狀態(tài)，按其原意翻譯成對應(yīng)輸出信號的電路，叫做二進制譯碼器，也稱為變量譯碼器，因為它把輸入變量的取值全翻譯出來了 從控制要求可知，洗衣機有 4 種洗衣工作程序，因此須有 4 種不同的顯示來加以區(qū)別。 電機控制電路 電機控制電路如圖 35，由電路中可以看出： AT89C2051 單片機 的 P1 端 口的、 共 2 條 I/O 線通過 2 塊 SP1110 新型固態(tài)繼電器分別直接驅(qū)動洗衣機的電唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 7 機工作部件。之所以選用這個器件，是因為它一方面可使電路進一步簡化，另一方面還可使強、弱兩類電完全隔離，保證主板的安全。電機主要由定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn) 子 前后端蓋等組成。轉(zhuǎn)子是鑄鋁制成，成鼠籠條形狀。 這種電機稱為單項異步電機 [10]。根據(jù)不同的工作方式，單相異步電機可分為內(nèi)電阻異步啟動電機、電容異步啟動電機、罩極異步電機等。 電容運轉(zhuǎn)電機就是將電容器與副繞組串聯(lián)，由于電容器的作用，使副相繞組中電流的時間相位超前于主繞組中電流的相位 90 度（近似）。 為滿足洗衣機工作要求，電機應(yīng)能正反相交替運轉(zhuǎn)，要 使 電機反復(fù)進行正 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。另一種方法是將原接入副繞組的電容器，換接到主繞組上，這樣也使電機反轉(zhuǎn)。 圖 36 74S05 反相器 74S05 為六反相器 （如圖 36 所示） ，用作為中間緩沖器，其中的 4 個反相器可分別驅(qū)動 4 個 SP1110 繼電器，剩余兩個反相器用于驅(qū)動 LED5 和 LED6。 電機是接在 220V 交流電壓上的，通過固體繼電器來開通，其內(nèi)的雙向可控硅受發(fā)光二極管控制，如圖 35 所示，我們只要給發(fā)光二極管加低電平，二極管就會發(fā)光，雙向可控硅過零后，就會導(dǎo)通，電機一個繞組 就會有電流流過，同時我們再開通另外一個繞組，電機就會轉(zhuǎn)動起 來 ，由單片機來控制端口脈沖，即可啟動，另外電機的方向控制，主要 是將原接入副繞組的電容器，換接到主繞組上，這樣可 使電機反轉(zhuǎn)。 和電機控制電路一樣，通 過 固體繼電器來實現(xiàn)隔離，反相器 74S05 實現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管，指示工作狀態(tài)，進水閥門的開關(guān)，由繼電器來控制，當繼電器線圈中有電流流過時，繼電開關(guān)吸合，反之，就斷開，利用這一特性，和單片機 端口相連來控制，給這個端口加低電平，反相緩沖后變成高電平，雙 向可控硅斷開，線圈中沒有電流流過，閥門打開；當給端口加高電平時，給反相 器 倒相后變成低電平，點亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器線圈繞組中有電流流過，產(chǎn)生磁場，吸合開關(guān)，閥門關(guān)閉。 排水閥控制電路和進水閥電路一樣，通 過 固體繼電器來實現(xiàn)隔離，反相器 74S05 實現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管，指示工作狀態(tài)，進水閥門的開關(guān)，由繼電器來控制，當繼電器線圈中有電流流過時，繼電開關(guān)吸合，反之，就斷開，利用這一特性，和單片機 端口相連來控制，給 這個端口加低電平，反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有電流流過，閥門打開；當給端 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。 圖 37 排水閥控制電路 按鍵及報警電路 圖 38 按鍵及報警電路 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 11 CPU 的 線用于驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出各種報警信號（如圖 38 所示）。 1 引 腳通過 10uF 電容接到 +5 電源，可實現(xiàn)上電自動復(fù)位。洗衣機的強、弱洗可通過 K1 鍵進行 循環(huán)選擇。洗衣工作程序可通過 K2 鍵循環(huán)選擇。脫水期間系統(tǒng)在響應(yīng)開蓋或不平衡中止后， CPU 采取軟件查詢的方式通過 線對蓋開關(guān)進行監(jiān)測以確定洗衣機是否繼續(xù)進行脫水操作。洗衣機的暫停功能和安全保護及防 振 動功能采用中斷處理方式 [6]。中斷請求信號通過 TC4013BP 雙 D 觸發(fā)器（如圖 39）的兩個 Q 分別加到單片機 AT89C2051 的 和 口線，由觸發(fā)器鎖存直到 CPU 響應(yīng)中斷為止。5w12 至 TC4013BP 的 第 11 引 腳 CP 端，經(jīng)觸發(fā)器的第 第 12 引 腳（ Q 端）加到 。 為了充分利用 單片機 AT89C2051 的 I/O 口線， 和 采用分時復(fù)用技術(shù)，每線具有兩個功能。在洗衣機進水或排水期間， 被用作輸入線，用于監(jiān)測水位開關(guān)狀態(tài)，為 單片機 AT89C2051 提供洗衣機的水位信息；在洗衣機高速脫水期間 ，當發(fā)生開蓋或不平衡中斷時， 為輸出線，用于撤 銷 中斷請求信號。程序流程圖如圖 41所示。5w14 從程序 流程 圖中可以看出程序的基本流程，系統(tǒng)上電復(fù) 位后，首先進行初始化，默認標準洗衣工作程序和強洗方式；然后掃描 K K2 和啟動鍵 K4，這時洗衣機處于待命狀態(tài)。掃描過程中當發(fā)現(xiàn)啟動鍵 K4 按下時，洗衣機即從待命狀態(tài)進入工作狀態(tài)。進水操作 將 置位驅(qū)動進水閥開啟。若在規(guī)定的四分鐘極限時間內(nèi)未檢測到 K5 閉 合 ，說明進水系統(tǒng)發(fā)生故障，此時洗衣機退出洗衣工作狀態(tài)，程序跳轉(zhuǎn)到 FW 為標號地址的故障處理程序段進行報警，其方法是：將 ~ 位全部置“ 0”，中止洗衣機的各種操作，然后蜂鳴器以響 1 秒、停 2 秒的規(guī)律不斷的發(fā)出報警信號，直到人工干預(yù)即按下 K1 鍵后為止（按下 K1 鍵后，程序跳轉(zhuǎn)回主程序的起始地址，洗衣機又回到待命的初始狀態(tài)）。因為電機在洗滌或漂洗工作時有正、反轉(zhuǎn)和間歇三種狀態(tài)，所以用 、 兩線才能實現(xiàn)對電機這三種狀態(tài)的控制。 洗滌時間為 6 分鐘。由控制要求可知，若不排水則為單獨程序，這時程序直接跳到結(jié)束報警程序段，報警三聲后跳回主程序，洗衣機進入初始待命狀態(tài)，單獨洗衣工作程序結(jié)束，否則，進入排水進程。若在規(guī)定的 1 分鐘極限時間內(nèi)，系統(tǒng)檢測不到水位開關(guān) K5 斷開，說明排水系統(tǒng)有故障，程序跳轉(zhuǎn)至故障處理程序段發(fā)出 報 警信號，其處理方法與進水系統(tǒng)故障相同。 脫水結(jié)束后系統(tǒng)通過一條判斷指令