全自動洗衣機設計

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1、題目：全自動洗衣機設計 目 錄 第1章 引言 1 1.1 基于單片機控制的智能洗衣機研究的意義 1 第2章 控制功能需求分析 2 2.1全自動洗衣機的控制功能要求 2 2.2 整機組成框圖 3 第3章 硬件電路設計 4 3.1 微處理控制電路 4 3.2 89C51單片機的引腳分類 5 3.3 時鐘電路 6 3.4 復位操作電路 7 3.5 顯示電路 7 3.6 進水閥控制電路 8 3.7 排水閥控制電路 9 3.8 電機控制電路 10 3.9 電機調速部分 11 3.9.1 可控硅過零調功原理 11 3.9.2 硬件電路設計 12 3.9.

2、3 過零檢測電路 12 3.9.4 可控硅觸發(fā)電路 13 3.10蜂鳴電路 13 3.11暫停和防振功能電路 14 3.12壓力傳感器 15 第4章 系統(tǒng)軟件設計 17 結 論 20 參考文獻 21 附 錄 22 附錄A 程序清單 22 附錄B 智能洗衣機原理圖 32 致 謝 33 第1章 引言 1.1 基于單片機控制的智能洗衣機研究的意義 隨著現(xiàn)代社會生活節(jié)奏的不斷加快和人們生活水平的不斷提高，人們對各種方便、快捷的家用電器需求量越來越大，洗衣機作為人們提高生活效率，追求生活質量的基本條件，也愈來愈成為不可或缺的生活用具。 在工業(yè)發(fā)達國家，洗衣機的

3、普及率已達到相當高的程度，但由于現(xiàn)階段國情，洗衣機在我國的普及程度還較低，農(nóng)村更甚。隨著人民生活水平(特別是鄉(xiāng)村生活水平)的不斷提高，社會對洗衣機的需求量越來越大，而且隨著生活質量的不斷提高，人們對洗衣機的功能要求越來越高，使得洗衣機的更新較快，因此，洗衣機作為人們追求現(xiàn)代生活的一個基本要求在我國有著極大的市場。 智能洗衣機綜合運用了大量力學，電學，光學等知識。通過對于基于單片機控制的智能洗衣機的研究我們可以更清晰，更實際的掌握單片機的一些基本的控制和應用。單片機在日常家電中的應用比較廣泛，洗衣機智能控制系統(tǒng)就是一種以單片機為控制核心的系統(tǒng)，它把以往對洗衣機的繁瑣的操作變得簡單化，不但其機器

4、性能顯著提高，還增加了難以實現(xiàn)得功能，同時也提高了控制的精確度，硬件和軟件相互配合實現(xiàn)洗衣機工作的智能化和自動化。因此對于智能洗衣機的研究一方面可以讓我們對于所學的單片機和電路有關知識有個更好的理解和鞏固，一方面也鍛煉了自身的動手能力，特別是能夠實現(xiàn)軟硬連調所具備的能力。 智能洗衣機的特點是：通過程序控制器來實現(xiàn)洗滌過程，省時省力。 第2章 控制功能需求分析 2.1全自動洗衣機的控制功能要求 洗衣機要完成洗衣工作，除了對一般洗衣過程的人工工作及效能進行模擬之外，還要根據(jù)洗衣機的機械電子性質進行有關控制和檢測。 對于一臺套桶式缸波輪全自動洗衣機而言，首先要求能完成洗

5、衣功能；同時還要根據(jù)用戶的不同設置幾種不同的洗衣程序；還要考慮水流的情況決定洗滌的弱強情況；另外，還要對洗衣過程出現(xiàn)的故障進行診斷；保證高速運轉時脫水的安全性等。所以，對全自動洗衣機，一般要求具有如下基本功能。 1) 強、弱洗滌功能。要求強洗時正、反轉驅動時間各為4s，間歇時間為1s，弱洗時正、反轉驅動時間各為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 標準程序是進水→洗滌→漂洗→排水→脫水，如此循環(huán)3次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)時間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)時間減少2min，具體是：第一循環(huán)為洗滌，時間為6min，第二，第三次循環(huán)為漂洗，時間分別為

6、4min和2min。排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為2min。經(jīng)濟程序與標準程序一樣，只是洗滌次數(shù)為二次。單獨程序是進水→洗滌（6min）→結束（留水不排不脫）。排水程序是排水→脫水→結束，時間確定與上述程序相應環(huán)節(jié)相同。 3) 進、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能 洗衣機在進水或者排水過程中，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)測知并通過警告程序發(fā)出警告信號，提醒操作者進行人工排除。 4) 脫水期間安全保護和防振功能 洗衣機在脫水期間若打開機蓋時，洗衣機就會自動停止脫水操作。在脫水期間，如果出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，

7、此時洗衣機也會自動停止脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復工作。 5) 間歇驅動方式 脫水期間采取間歇驅動方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅動5s，間歇2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉。 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，洗衣機必須停止工作，等待驅動鍵按下以后洗衣機又能按照原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。 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)均有聲、光提示或顯示。 2.2 整機組成框圖 針對上述，一方面，涉及到硬件電路，另一方面要配合相應的軟件，才能完成上述功能。下面為本設計的整機框圖如圖1。 如下圖2-1中所示，通過壓

8、力傳感器，將洗衣機桶內(nèi)水位的壓力值送到微處器內(nèi)部，進行分析、處理，然后分別進行控制，如進水量、進水閥電路、出水閥電路。通過二極管管顯示相應狀態(tài)，由簡單按鍵控制，遇到險情由揚聲器發(fā)聲。由軟件和硬件對電機的轉速進行控制。 單 片 機 A T 8 9 C 5 1 電機控制電路 進水閥控制電路 排水閥控制電路 壓力傳感器電路 二級管顯示電路 按鍵控制及報警電路 圖2-1 整機電路組成框圖 第3章 硬件電路設計 針對上文的功能，硬件電路應包括七個部分：微

9、處理器控制電路、顯示電路、傳感器電路、電機控制電路、進水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報警電路。 通過這幾個部分電路的協(xié)調工作，再由軟件的配合工作洗衣機就可以模擬人腦進行操作，下面分別闡述各電路的組成原理。 基于AT89C51單片機控制的智能洗衣機原理： 原理圖見附錄C 控制板電路使用AT89C51芯片，時鐘電路采用6MH晶振。組成的輸入信號有：洗衣機的主程序選擇，即洗衣機的控制功能，包括設置洗衣機的強洗弱洗設置,洗衣機的程序選擇（標準程序、經(jīng)濟程序、單獨程序、排水程序）。輸出控制信號包括：發(fā)光二極管顯示、蜂鳴器鳴叫、進水閥控制、排水閥控制、電機正反轉的控制信號。 主電路是由交流2

10、20V電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后，其中一路接至低電壓保護電路，另一路提供穩(wěn)定的+5V電壓供應給控制板各元件。當?shù)碗妷罕Ｗo電路檢測到低電壓時，將向單片機的INT0引腳產(chǎn)生中斷，單片機將響應該中斷，關閉各輸出端口，以保護執(zhí)行部分如電機等設備不因欠壓而損壞。 3.1 微處理控制電路 微處理電路中我采用的是ATMEL公司的單片機，原因是考慮到其價格便易、功能齊全、可靠性高、使用普遍。AT89C51單片機是ATMEL公司8位單片機系列產(chǎn)品之一，是一種40引腳雙列直播式芯片。它含有4KB可反復燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM，有32條可編程控制的I/O線，5個中斷觸發(fā)源，指令與MCS-51系列

11、完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當方便、靈活。選用它設計制作全自動洗衣機控制電路，其電路的組成相對簡單，工作原理清晰，易于理解。 由于洗衣機的基本功能是實現(xiàn)對衣物的洗滌，所以，關鍵在于進行洗衣程序的控制。從這一角度出發(fā)，對洗衣機的功能進行分析，確定其最優(yōu)化的功能。這些功能主要有以下幾種。 1) 洗衣工作狀態(tài)功能：強、弱洗滌。 2) 洗衣程序功能：含4種獨立程序，即標準洗衣程序、經(jīng)濟洗衣程序、單獨洗衣程序、排水程序。 3) 特殊功能：故障診斷、安全保護、防振、暫停、間歇工作功能，聲光顯示功能。 89C51芯片具有40根引腳，其引腳圖如下圖3

12、-1所示。 在一小塊芯片上，集成了一個微型計算機的各個組成部分，即89C51單片機芯片內(nèi)包括： （1）一個8位的80C51微處理器（CPU）；（2）片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM/SFR 片內(nèi)4KB程序存儲器Flash ROM；（3）4個8位并行I/O端口P0～P3，每個端口既可以用作輸入，也可以用作輸出；（4）2個16位的定時/計數(shù)器；（5）具有5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)；（6）1個全雙工的串行I/O口；（7）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路（最高允許振蕩頻率為24MHz）；（8）具有節(jié)電工作方式（即空閑方式及掉電方式）。以上各個部分通過片內(nèi)8位數(shù)據(jù)總線（DBUS）相連接。

13、 圖3-1 89C51芯片引腳結構 3.2 89C51單片機的引腳分類 1.電源線2根。 Vcc：編程和正常操作時的電源電壓，接+5V。 Vss：地電平。 2.晶體振蕩器2根。 XTAL1：振蕩器的反向放大器輸入。使用外部振蕩器時必須接地。 XTAL2：振蕩器的反向放大器輸出和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。當使用外部振蕩器時用于輸入外部震蕩信號。 3.I/O口共有P0、P1、P2、P3四個8位口，32根I/O線，其功能如下： （1）P0.0—P0.7（AD0—AD7）是I/O端口0的引腳。端口0是一個8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲器時，該端口分時地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)

14、據(jù)端口（在此時內(nèi)部上拉電阻有效）。 （2）P1.0—P1.7是端口1的引腳，是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專供用戶使用。 （3）P2.0—P2.7（A8—A15）是端口2的引腳。端口2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址A8—A15。 （4）P3.0—P3.7是端口3的引腳。端口3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，該口的每一位均可獨立地定義第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時，口的結構與P1操作與口完全相同，第二功能如下所示： 引腳 第二功能 P3.0

15、 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 INT0(外部中斷) P3.3 INT1(外部中斷) P3.4 T0(定時器0外部輸入) P3.5 T1(定時器1外部輸入) P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) P3.7

16、 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) 由上看出，89C51單片機不是將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線分開，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由I/O口完成。 3.3 時鐘電路 89C51片內(nèi)設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時鐘電路如主電路圖中所示。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振可以在1.2MHz到12MHz之間選擇，電容值在5-30PF之間選擇，電容的大小

17、可起頻率微調作用。 外部方式的時鐘很少用，若要用時，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。 時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘信號P1和P2供單片機使用。P1在每一個狀態(tài)S的前半部分有效，P2在每個狀態(tài)的后半部分有效。 3.4 復位操作電路 89系列單片機與其他微處理器一樣，在啟動時需要復位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H

18、，使單片機從0000H單元執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也須按復位鍵重新啟動。在系統(tǒng)控制電路中，復位電路是靠電容充放電完成的，當電路需要復位時，按下復位鍵后RES被強制為高電平，使電路復位，同時電容也開始放電。在正常工作時，電容充滿電后相當于短路，此時RES為低電平無效。 下圖3-2所示為復位操作電路 圖3-2 復位電路 3.5 顯示電路 洗衣過程中的各狀態(tài)顯示：標準、經(jīng)濟、單獨、排水、強洗和弱洗指示等工作狀態(tài)。 如圖3-3所示。 圖3-3 LED顯示電路 由于本電路CPU管腳有限，所以需要通過7

19、4LS139(74LS139為雙2-4線譯碼器，選用它可解決CPU I/O線數(shù)量的不足)來擴口，通過兩根口線即可實現(xiàn)P3.0、P3.1，如圖5中所示。通過A、B兩個口即可完成位碼切換。 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。74LS139雙2—4線譯碼器僅占用CPU的P3.0和P3.1兩口線即可提供4種不同顯示的驅動，其邏輯關系是：P3.2，P3.3為“11”時LED1亮，指示標準程序；為“10”時LED2亮，指示經(jīng)濟程序；為“01”時LED3亮，指示單獨程序；為“00”時LED4亮，指示排水程序。 3.6 進水閥控制電路 進水閥控制電路如圖3-4所

20、示。 它是通固態(tài)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)，進水閥門的開關由繼電器來控制，當繼電器線圈中有電流流過時，繼電器開關吸合，反之，就斷開。利用這一特性，和單片機P1.1端口相連來控制，首先壓力傳感器會檢測桶內(nèi)水位的高低，如果桶內(nèi)水位沒有達到所設置的預定水位時，壓力傳感器會發(fā)送給單片機一個控制信號，然后經(jīng)過CPU的處理后會在輸出端口輸出低電平，再經(jīng)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，繼電器開關斷開，閥門打開；同理如果桶內(nèi)水位達到預定水位時此時在輸出端口輸出是高電平，給反相倒相后變成低電平，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

21、流流過，產(chǎn)生磁場，開關吸合，閥門關閉。 圖3-4 進水閥控制電路 3.7 排水閥控制電路 排水閥控制電路如圖3-5所示。它和進水閥控制電路是相似的，通固態(tài)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，由繼電器來控制，當繼電器線圈中有電流流過時，繼電器開關吸合，反之，繼電器開關就斷開。利用這一特性，和單片機P1.1端口相連來控制，首先由軟件設置排水時間，壓力傳感器會檢測桶內(nèi)水位的高低，如果桶內(nèi)水位沒有達到所設置的預定水位時（即桶內(nèi)有水且需要排水時），壓力傳感器會發(fā)送給單片機一個控制信號，然后經(jīng)過CPU的處理后會在輸出端口輸出低電平，反相緩沖后變

22、成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有電流流過，閥門打開，開始排水；同理當桶內(nèi)水排完后端口輸出高電平時，經(jīng)過反相倒相后變成低電平，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，閥門關閉，停止排水。 排水閥門的操作同樣也有兩個參數(shù)，一個為開關時間，另一個為不開關時間，這兩個參都是很容易通過單片機實現(xiàn)的。兩者都有共同點，都是需要軟件進行模糊處理，什么時候開，什么時候關，開多長時間，關多長時間等，都是通過模糊量來完成全自動的。 圖3-5 排水閥控制電路 3.8 電機控制電路 電機控制電路如圖3-6所示，由電路圖中可以看出：AT89C51的P1端口的

23、P1.2和P1.3共2條I/O線通過2塊SP1110新型固態(tài)繼電器分別直接驅動洗衣機的電機工作部件。AP1110是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)有發(fā)光二極管及光觸發(fā)雙向可控硅，10-50mA輸入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）。之說以選用這個器件，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。 74S05為反相器，用其作為中間緩沖器，其中的2個反相器可分別驅動SP1110固態(tài)繼電器。 電機是接在220V交流電壓上的，通過固態(tài)繼電器來開通，其內(nèi)的雙向可控硅受發(fā)光二極管控制，如圖所示，只要給發(fā)光二極管加低電平

24、，二極管就會發(fā)光，雙向可控硅過零后就會導通，此時電機的一個繞組就會有電流流過，同時再用同樣的方法開通另外一個繞組，電機就會轉動起了，由單片機來控制端口脈沖，即可啟動，另外電機的轉向控制，主要是改變繞組的電流方向，即可實現(xiàn)，同樣也是通過雙向可控硅來調節(jié)。 圖3-6 電機控制電路 3.9 電機調速部分 在全自動洗衣機的電機控制中，洗衣和脫水時的轉速是不同的，要想使洗衣機能正常工作就需要考慮轉速的快慢問題，需要對電機進行調速，所以對電機的調速方法和控制電路進行了分析和設計,該方法采用的是先進的過零調功的方式,以功率調節(jié)取代常用的電壓調節(jié),通過控制可控硅的通斷比來調節(jié)電動機輸出功率,進

25、而達到調速目的。下面分別對可控硅過零調功原理和硬件電路方面的設計進行說明。 3.9.1 可控硅過零調功原理 理論分析：P =F V，在外部情況不變即F 保持不變時，在規(guī)定時間內(nèi)電功率P的變化將使速度V跟著改變。因此調電功P 就可達到調速的目的。過零調功通過的工作電壓是完整的正弦波形，過零導通且過零截止。過零調功方式就是通過在給定的時間內(nèi)改變加進負載的交流正弦波個數(shù)來調節(jié)負載功率的一種控制方法。由于可控硅是在電壓（電流）過零時觸發(fā)導通的，導通時的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在可控硅移相調壓方式所存在的一切缺點。同時也由于可控硅是在電壓過零時導通，其負載浪涌電流和電流變化率都很小，有

26、利于可控硅的安全工作。實現(xiàn)可控硅的過零控制，需要解決兩個問題：（1）要能實現(xiàn)工頻電壓的正負過零檢測；并在過零時產(chǎn)生脈沖信號。（2）過零脈沖信號必須受單片機輸出控制信息控制。從而控制可控硅過零觸發(fā)脈沖的個數(shù)。這兩個問題的解決由軟硬件協(xié)同完成。 3.9.2 硬件電路設計 硬件電路完成的任務是：①工頻電壓的正、負過零檢測。②由單片機發(fā)出的控制電平，去控制門控電路，以控制可控硅的過零觸發(fā)脈沖數(shù)。 3.9.3 過零檢測電路 過零檢測電路的最終目標是實現(xiàn)在50HZ 的交流電壓通過零點時取出其脈沖。由于可控硅過零調功方式是通過控制可控硅導通與關斷的比值來調節(jié)輸出功率，相位和移相觸發(fā)的同步脈沖問題

27、都不必考慮，因此輸出的脈沖寬度可以放寬，這也使得電路更易實現(xiàn)。設計中利用兩個光電耦合器實現(xiàn)過零電路。其電路原理圖及波形如圖3-7(a)和圖3-7(b)所示。此電路的工作原理是：交流電源經(jīng)過電阻加到兩個反并聯(lián)光電二極管上，在交流電源的正、負半周，二極管和輪流導通，從而使T1和T2也輪流導通，在導通期間V0輸出低電平，只有在交流電源過零的瞬間，兩個二極管均截止，V0 輸出高電平，因此V0端得到周期為10ms 的脈沖信號，該信號送至89C51 的引腳。 圖3-7(a) 過零檢測電路 圖3-7(b) 過零檢測波形 3.9.4 可控硅觸發(fā)電路 電路中采用了過零雙向可控硅型光耦M

28、OC3041，它集光電隔離、過零檢測、過零觸發(fā)等功能于一身，避免了輸入輸出通道同時控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷， 大大簡化了輸出通道隔離-驅動電路的結構。 可控硅觸發(fā)電路原理圖如圖3-8所示。 圖3-8 可控硅過零調功原理圖 此電路的工作原理是：單片機響應用戶的參數(shù)設置，在I/O口輸出一個高電平，經(jīng)反向器反向后，送出一個低電平，使光電耦合器導通，同時觸發(fā)雙向可控硅，使電路導通工作。 在給定時間內(nèi)，負載得到的功率可用下式表示: 式中 P 是負載得到的功率； n 是給定時間內(nèi)可控硅導通的正弦波的個數(shù)； N 是給定時間內(nèi)交流正弦波的總個數(shù)；

29、 U 是可控硅在一個電源周期全導通時所對應的電流有效值； I 是可控硅在一個電源周期全導通時所對應的電流有效值； 由以上公式可知，U、I、N是定值，只要改變n值的大小即可控制功率的輸出，從而達到調節(jié)電機轉速的目的。 3.10蜂鳴電路 蜂鳴器在洗衣機中起提示和報警作用。如圖11中所示，繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。 圖3-9所示為蜂鳴電路 圖3-9 蜂鳴電路 3.

30、11暫停和防振功能電路 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。這兩個中斷分別對應于CPU的外部中斷 0和外部中斷1 。中斷請求信號通過TCAOI3BP雙D觸發(fā)器的兩個分別加到CPU的P3.2和P3.3口線，由觸發(fā)器鎖存直到CPU響應中斷為止。開蓋(安全保護)或不平衡(防振動)中斷信號通過由BG1和BG2組成的反相器送TC4OI3BP的CP端，經(jīng)觸發(fā)器加到P3.3。本系統(tǒng)對開蓋和不平衡中斷采取相同的處理方法，因此，共用外部中斷1。 圖3-10 暫停和防振電路圖 為了充分利用CPU的I/O口線，P3.4和P3.5采用分時復用技術，每線具有兩個功能。在洗衣機未進人工

31、作狀態(tài)或洗衣機處于暫停狀態(tài)期間，P3.4為輸入線，用于監(jiān)測啟動鍵的狀態(tài)，當啟動鍵按下時，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)；在洗衣機暫停中斷響應期間，P3.4為輸出線，用于撤銷暫停中斷請求。在洗衣機進水或排水期間，P3.5被用作輸入線，用于監(jiān)測水位開關狀態(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)生開蓋或不平衡中斷時，P3.5為輸出線，用于撤銷中斷請求信號。CPU的P3.7線用于驅動蜂鳴器發(fā)出各種報警信號。 洗衣機的強、弱洗可通過K1鍵進行循環(huán)選擇。Kl還具有第二功能，即當洗衣機發(fā)生故障轉入報警程序后，按下K1鍵可使洗衣機退出報警狀態(tài)回到初始待命狀態(tài)。洗衣工

32、作程序通過K2鍵循環(huán)選擇。脫水期間系統(tǒng)在響應開蓋或不平衡中止后，CPU采取軟件查詢的方式通過P1．6口線對蓋開關進行監(jiān)測以確定洗衣機是否繼續(xù)進行脫水操作。 3.12壓力傳感器 由洗衣機的功能可知在洗衣機的進水和排水過程中，都存在有水位高低的檢測，因此在電路中需要檢測水位高低的傳感器，一般的壓力傳感器其輸出的信號大都是模擬信號，由于要送到單片機的信號必須是數(shù)字信號，因此還需要在壓力傳感器的輸出部分加上A/D轉換器，才能將轉換成的數(shù)字信號送給單片機進行處理。在本設計中采用的是HSSC 070型號的壓力傳感器。選此壓力傳感器的原因是在HSSC 070的內(nèi)部就集成有A/D轉換器，它輸出的信號直接就

33、是數(shù)字信號，不需要進行模擬量和數(shù)字量之間的轉換就可直接送至單片機AT89C51的端口對其進行處理，而它的執(zhí)行器就是進水電磁閥和排水電磁閥，即電磁繼電器。其內(nèi)部是通過編程軟件來實現(xiàn)控制的，當單片機檢測到壓力傳感器輸出的壓力值大時，說明進水量增多，此時需要軟件來控制單片機輸出相對應的電平信號來驅動交流固態(tài)繼電器的導通與關閉，從而來控制電磁繼電器的吸合與斷開，進而達到對桶內(nèi)液位的檢測與控制。 圖3-11是HSSC 070封裝好的壓力傳感器芯片模塊，根據(jù)材質不同，主要分為FR4板封裝和陶瓷封裝。封裝尺寸小，僅為6.3mm*6.9mm. 量程范圍可選擇5至300PSI不等. 與H28數(shù)模轉化芯片配合使

34、用,可應用于壓力測量與控制系統(tǒng)、移動高度計/氣壓計、天氣預報產(chǎn)品、運動或多功能運動表等。 圖3-11 壓力傳感器模塊 第4章 系統(tǒng)軟件設計 全自動洗衣機控制系統(tǒng)軟件由主程序、中斷服務程序和各種功能子程序三個層次組成。主程序流程圖如下圖4-1所示： 主程序的工作過程為：先對其進行初始化工作，隨后根據(jù)輸入的鍵值分別散轉至對應的子程序（設置強洗弱洗、設置洗滌標準等）。洗衣機開始工作，INT0外部中斷服務子函數(shù)用于實現(xiàn)功能選擇。 圖4-1 主程序流程圖 程序的基本工作流程是：系統(tǒng)上電復位后，首先進行初始化，默認標準洗衣工作程序和強洗、弱洗方式；然后掃描強弱洗選擇鍵K1、主

35、程序選擇鍵K2和啟動鍵K4，這時洗衣機處于待命狀態(tài)。通過K1、K2可分別修改強、弱洗滌方式和洗衣工作程序。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)。 洗衣機進入工作程序后，系統(tǒng)首先根據(jù)RAM 中57H單元的特征字判斷洗衣機的洗衣工作程序，若特征字為00H，則為排水程序(O1H為單獨程序，02H為經(jīng)濟程序，03H為標準程序)，這時程序直接跳轉至排水操作程序段，執(zhí)行單獨的排水操作，否則進入進水操作程序。進水操作將P1.0置位,驅動進水閥開啟。進水期間系統(tǒng)不斷檢測水位開關K5的狀態(tài)，當檢測到K5閉合時，說明進水已達到預定的水位。若在規(guī)定的4分鐘極限時間內(nèi)未檢測到K5閉臺，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)，程序跳轉到故障處理程序段進行報警。其處理方法是：將P1.0—P1.3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)律不斷地發(fā)出報警信號，直到人工干預即按下K1鍵后為止(按下Kl后，程序跳轉至主程序起始地址，洗衣機又回到待命的初始狀態(tài))。程序清單見附錄A所示。