【正文】 附錄 C 程序 ................................................................................................................... 27 1 引 言 目前中國(guó)洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代的時(shí)期，市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī)的要求也是越來越高。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更齊全、更人性化的洗衣機(jī)。 隨著加入世貿(mào)組織，跟多的國(guó)內(nèi)外強(qiáng)勢(shì)品牌加入， 研究新的技術(shù)開發(fā)新的產(chǎn)品，洗衣機(jī)行業(yè)將爆發(fā)新一輪的以“綠色環(huán)保”、“節(jié)水節(jié)能”為主題的大戰(zhàn)，而技術(shù)制高點(diǎn)則是未來的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。針對(duì)市場(chǎng)需求的變化，一些生產(chǎn)廠家如小天鵝、小鴨、海爾等先后向市場(chǎng)推出了一批節(jié)水型全自動(dòng)的洗衣機(jī)。作為未 來技術(shù)發(fā)展方向之一，變頻技術(shù)將帶動(dòng)整個(gè)洗衣機(jī)行業(yè)的技術(shù)提升，有利于洗衣機(jī)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。并且隨著單片機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，單片機(jī)以其集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、可靠運(yùn)行、價(jià)格低廉等特點(diǎn)在過程控制、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。硬件線路設(shè)計(jì)主要包括電源、功能及控制系統(tǒng)、洗衣機(jī)狀態(tài)顯示、輸出控制電路的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)還介紹了與洗衣機(jī)有關(guān)的一些常見的電子元器件的基本功能?，F(xiàn)在洗衣機(jī)越來越高度自動(dòng)化，只要衣服放入洗衣機(jī)，簡(jiǎn)單的按兩個(gè)鍵，就會(huì)自動(dòng)注水，一些先進(jìn)的電腦控制洗衣機(jī)，還能自動(dòng)的感覺衣物的重量， 自動(dòng)的添加適合的水量和洗滌劑，自動(dòng)的設(shè)置洗滌的時(shí)間和洗滌的力度，洗滌完以后自動(dòng)的漂洗甩干，更有些滾筒洗衣機(jī)還會(huì)將衣物烘干，整個(gè)洗衣的過程完成以后還會(huì)用動(dòng)聽的音樂聲提醒用戶，用戶可以在洗衣的過程做其它的事，節(jié)省了不少的時(shí)間。 設(shè)計(jì)的目的和意義 目前中國(guó)洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī)的要求也越來越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、暫停等幾大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長(zhǎng)，突出一兩個(gè)與別的洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)就具有很強(qiáng)的實(shí)用性。同時(shí)也將單片機(jī)控制技術(shù)用到了實(shí)際生活中，最重要的是將所學(xué)的東西運(yùn)用化。其洗滌、漂洗、脫水等功能均須手工轉(zhuǎn)換。它能在洗滌、漂洗、脫水等功能之間，實(shí)現(xiàn)某兩個(gè)功能的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。它能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)洗滌、漂洗、脫水等所有功能。波輪式、滾筒式、攪拌式全自動(dòng)洗衣機(jī)分別占全球洗衣機(jī)市場(chǎng)份額的 33％、 52％和 15％。 (1)滾筒式洗衣機(jī) 更好地軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬忪，提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物化學(xué)反應(yīng)速度，提高沈衣粉中酶的活性，同時(shí)有利于溶解汗?jié)n、血漬、降低灰塵、油污的粘附作用，從而可在同樣的沈凈比下 (注：沈凈比是國(guó)家對(duì)沈衣機(jī)的質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)基本指標(biāo) )，可大幅度降低洗滌過程對(duì)機(jī)械外力的需求。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減少衣物的纏繞，增大水流的沖刷力用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之問的摩擦方式相比，水流沖刷對(duì)衣物的損傷較小。關(guān)于水流：現(xiàn)存波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的宣傳重點(diǎn)放存新水流上，如 LG 的拳擊棒、松下的雙瀑布、榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等，但正如上面說到過的，各個(gè)廠家是用小同的方法實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)，實(shí)際 效果也差小多，所以小必太在意。各廠家生產(chǎn)的各種型弓的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制程序有所不同，最少的也有好兒個(gè)控制項(xiàng)，每一項(xiàng)又有幾種不同的洗滌程序可供選擇，足以滿足不同的洗滌要求，所以沒有必要考慮這個(gè)問題。關(guān)丁不銹鋼內(nèi)桶：采用不銹鋼內(nèi)桶 的目的是為了減小衣物和內(nèi)桶壁的摩擦力，從而減輕衣物的磨損，選購(gòu)時(shí)應(yīng)予以考慮。這樣在洗滌，特別是脫水的時(shí)候洗衣桶震動(dòng)減小，使噪聲得以降低。 至丁變頻洗衣機(jī)，其一是可以對(duì)不同質(zhì)地的衣物自動(dòng)選用不同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時(shí)，最大限度地降低衣4 物的磨損。缺點(diǎn)也是價(jià)格太貴。 5 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)任務(wù) ：設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制器。 : 1）標(biāo)準(zhǔn)洗滌：洗滌 12 分鐘；漂洗 6 分鐘，二次；脫水 3 分鐘。 2）有啟動(dòng)／暫停按鈕控制：第一次啟動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)洗滌；工作時(shí)按此按鈕暫停，再按則恢復(fù)工作。 3）有脫水功能，并且在脫水時(shí)，如果打開蓋板（ K2 鍵模擬），脫水暫停。 洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段 。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器 7805 提供 +5V 電源，單片機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過程，主要由 AT89S51 單片機(jī)、 2 位共陽(yáng)數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、 LED 指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥組成。 1K1 為啟動(dòng)鍵。 K3 用于快速洗衣方式；當(dāng)脫水時(shí)，模擬蓋板合閉。 洗衣程序 ⑴洗滌過程 通電 后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機(jī)從洗滌過程開始。電機(jī) M 是一個(gè)正反轉(zhuǎn)電機(jī)，可以形成往6 返水流，有利于洗滌衣物。 ⑶脫水過程 洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機(jī) M 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，排水閥 M 接通，開始排水。當(dāng)水位低到一定值，再經(jīng)過一段時(shí)間后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。洗衣時(shí)控制系統(tǒng)打開進(jìn)水電磁閥開始注水；當(dāng)洗滌脫水桶內(nèi)的水位達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)單片機(jī)發(fā)送一個(gè)低電平通知控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)洗衣。 單片機(jī)主控系統(tǒng) 電機(jī)控制電路 蜂鳴器報(bào)警電路 電源電路 進(jìn)水、排水電路 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 顯示電路 7 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的電路組成 該電路主要組成部件是由 AT89S51 單片機(jī)、指示燈、電動(dòng)機(jī)、蜂鳴器、電控水龍頭、 LED 顯示燈、及 4 只按鍵組成。電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)控制端，一端控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)且該端與 相連，另一端控制電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)且該端與 相連。顯示器共有兩只 P0 控制高位顯示器 ， P2 控制低位顯示器。本系統(tǒng)采用 12M 的晶體振蕩器定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的 設(shè)置為每隔 100us 產(chǎn)生一次中斷。市電 220V 經(jīng)過變壓器 T 變 壓為12V 交流電，再通過 4 只二極管全橋整流，經(jīng)過電容 C C10 濾波得到光滑的直流電壓后，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管（ 7805）穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的 +5V 電壓給各器件供電?，F(xiàn)在的智能家電沒有一個(gè)不是采用微控制器來實(shí)現(xiàn)的，所以家用電器是單片機(jī)應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一。 單片機(jī)主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)外設(shè)、實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通信和家用電器等各個(gè)地方是計(jì)算機(jī)技 術(shù)和電子技術(shù)的綜合性應(yīng)用，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合其技術(shù)要求各不相同，因此設(shè)計(jì)方案和研發(fā)的步驟也完全不一樣。硬件是指 MCU、存貯器 ， I/O 接口和外設(shè)等物理器件的組合。在開發(fā)過程中它們的設(shè)計(jì)是不能完全分開的，應(yīng)該互相配合、不斷調(diào)整才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中使用最廣泛的電子元件。目前在各類產(chǎn)品中都能看到單 片機(jī)的身影如門鈴、電梯、玩具以及各種數(shù)據(jù)采用系統(tǒng)中等。主要的 性能參數(shù)： 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程 （ ISP） flash 閃速存貯器 9 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)工作模式 0Hz33MHz 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 線 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) 掉電標(biāo)示和快速編程特性 靈活的在于系統(tǒng)編程（ ISP 字節(jié)或葉寫模式），此外 AT89S51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率為 的振蕩電路 并可通過軟件設(shè)置省電模式。同時(shí)該芯片還具有PDIP、 TQFP 和 PLCC 三種封裝形式以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要。 AT89S51 單片機(jī)作為控制部件，該型號(hào)單片機(jī)共有 40 個(gè)引腳采用雙列直插式的，下面是各個(gè)引腳的功能： 圖 AT89S51 的引腳圖 (1) 輸入 /輸出口線 ～ P0 口的 8 位雙向口線 。 ～ P2 口的 8 位雙向口線； 內(nèi)部具有上拉電阻。還具有第二功能見表 31。 EA/Vpp外部程序存貯器訪問允許信號(hào) /編程電壓輸入端，當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng) EA 信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始的，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。 ALE/PROG低字節(jié)地址鎖存信號(hào) /編程脈沖輸入端 3） 電源和外部晶振引腳 Vcc電源電壓輸 入引腳 GND電源地 XAL XTAL2外部晶振引腳 4） 存儲(chǔ)器的分配 AT89S51 的內(nèi)部共有 256 個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，通常把這 256 個(gè)單元按其功能劃分為兩部分：低 128 單元和高 128 單元，其中低 128 個(gè)單元供用戶暫存中間數(shù)據(jù)，可讀可寫，掉電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失；高 128 個(gè)單元被專用寄存器占用。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時(shí)，將單片機(jī)存儲(chǔ)器復(fù)位，使其各項(xiàng)參 數(shù)處于初始位置，即處于開機(jī)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。圖 為兼有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的電路。 手動(dòng)復(fù)位是利用開關(guān) K 來實(shí)現(xiàn)復(fù)位，此時(shí)電源 Vcc 經(jīng)兩電阻分壓，在 RST 端產(chǎn)生一個(gè)高 電平，使得單片機(jī)復(fù)位。 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在本次設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)復(fù)位，如圖 ： 12 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，供單片機(jī)信號(hào)定時(shí)和計(jì)時(shí)。只要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容 C C5，就可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 一般地，電容 C1 和 C2 取 33pf 左右；晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振，頻率范圍是~12MHz。在通常情況下，使用振蕩頻率為 6MHz 或 12MHz 的晶振。而在本次設(shè)計(jì)中采用的是頻率為 的晶振。 （ Light Emiting Diode） 是發(fā)光二極管 英文名稱的縮寫。 5 個(gè)發(fā)光二極管分別跟單片機(jī)的 P1口的 5 個(gè) I/O 口連接，如圖 所示。 圖 發(fā)光二極管電路 顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“ LED”。如圖 所示 : 圖 LED 顯示器電路 （ 1） LED 顯示器的結(jié)構(gòu) 常用的 LED 為 8 段或 7 段。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極 2 種。 當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 為了使 LED 顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這14 樣就要為 LED 顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使 LED 相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為字型碼）。 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或 +5V）；每位的段碼線（ adp）分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出相連。正因?yàn)槿绱耍o態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實(shí)的缺點(diǎn)是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖存器，因此一般情況下采用動(dòng)態(tài)顯示。 本次設(shè)計(jì)中我們采用的是 2 位共陽(yáng)極數(shù)碼管，其中段碼線占用 1 個(gè) 8 位 I/O 口，即為 P0 口，而位選占用 2 個(gè) I/O 口，在 P2 口。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話， 2 位 LED 將顯示相同的字符。這樣，在同一時(shí)刻， 2 位 LED 中只有選通的那位顯示字符，而其他 1 位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 蜂鳴器報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)采用無(wú)源蜂鳴器，單片機(jī)必須輸出固定頻率的方波信號(hào)，其工作電壓范圍寬， 412V，需要外圍元件少，電壓增益可調(diào)范圍為 20200。如圖 所示： 15 圖 蜂鳴器報(bào)警電路 電動(dòng)機(jī)的控制電路 繼電器是在自動(dòng)控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實(shí)際上是一種可以用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的自動(dòng)開關(guān)。電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)控制端，一端控制電機(jī)正傳該端與 相連，另一端控制電機(jī)反轉(zhuǎn)該端與 P 相連。當(dāng)洗衣機(jī)接到“正轉(zhuǎn)”指令時(shí) 輸出高電平經(jīng)過 R1 Q1 使得繼電器 Kb 線圈得電導(dǎo)通 Kb，從而使得電機(jī)正轉(zhuǎn)。 圖 電動(dòng)機(jī)的控制電路 16 進(jìn)水 /排水電路 如圖 所示，進(jìn)水閥受 的控制，出水閥受 的控制。當(dāng)電控水龍頭的控制端 為“ 0”時(shí)， Kb 線圈得電使得出水閥打開。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)初值的設(shè)定。然后掃描按鍵的狀態(tài)確定洗衣過程。完成進(jìn)水、洗滌、脫水、漂洗的循環(huán)過程。 圖 主程序流程圖 18 標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)洗衣是默認(rèn)的洗衣方式，其流程圖如圖 所示 :