洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

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摘要：洗衣機(jī)是一種在家庭中不可缺少的家用電器，發(fā)展非?？?，全自動(dòng)式洗衣機(jī)因使用方便得到大家的青睞，全自動(dòng)即進(jìn)水、洗滌、漂洗、甩干等一系列過(guò)程自動(dòng)完成，控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序，對(duì)不同的衣物可供用戶選擇，以對(duì)應(yīng)不同的洗衣時(shí)長(zhǎng)。 關(guān)鍵字：洗衣機(jī)；自動(dòng)控制；交流電機(jī)。 一、概述 將洗衣機(jī)的各種洗衣程序運(yùn)行在單片機(jī)（微電腦芯片）的控制下，使得洗滌、漂洗、脫水等各種功能的操作都能不需要手動(dòng)，而是模擬人類智能行為完成，一般的微電腦控制程序全自動(dòng)洗衣機(jī)由使用者根據(jù)洗滌衣物的質(zhì)量、厚薄、臟污程度等，選擇洗滌程度（包括洗滌水量、洗滌時(shí)間、漂洗方式、脫水時(shí)間等），洗衣機(jī)按照選定的洗滌程度自動(dòng)進(jìn)行工作。高檔的微電腦程控全自動(dòng)洗衣機(jī)（又稱智能型洗衣機(jī)），它的輸入指令來(lái)自兩個(gè)方面：一方面是使用者在控制面板上的選擇;另一方面，洗衣機(jī)內(nèi)具有各種傳感器，在洗滌過(guò)程中可對(duì)洗滌量、洗凈程度、排水情況、脫水情況等進(jìn)行檢測(cè)，調(diào)整洗滌過(guò)程，使洗衣機(jī)工作于最佳狀態(tài)。 二、方案論證 方案1：本方案的定時(shí)器實(shí)際上包含兩級(jí)定時(shí)的概念，一是總洗滌過(guò)程的定時(shí)，而是在總洗滌過(guò)程中又包含電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和暫停三種定時(shí)，并且這三種定時(shí)是反復(fù)循環(huán)直至所設(shè)定的總定時(shí)時(shí)間到位置。當(dāng)總定時(shí)時(shí)間在以內(nèi)設(shè)定一個(gè)書之后T為高電平1，然后用倒計(jì)時(shí)的方法每分鐘減1直至T變?yōu)?.在此期間，若，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；若，實(shí)現(xiàn)暫停；若,實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法很多，比如采用單穩(wěn)電路實(shí)現(xiàn)定時(shí)，又如將定時(shí)初值預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，使計(jì)數(shù)器運(yùn)行在減計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)減到全零時(shí)，則定時(shí)時(shí)間到。如圖所示的電路原理框圖就是采用這種方法實(shí)現(xiàn)的。由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)60分頻后，得到分脈沖信號(hào)。洗滌定時(shí)的時(shí)間的初值先通過(guò)撥盤或數(shù)碼開(kāi)關(guān)設(shè)置到洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器中，每當(dāng)分脈沖到來(lái)計(jì)數(shù)器減1，直至減到定時(shí)時(shí)間到為止。運(yùn)行中間，剩余時(shí)間經(jīng)譯碼后在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。 圖1 洗衣機(jī)控制電路原理圖1 方案2： 如圖2所示，整個(gè)方案共分四個(gè)模塊。1中央控制單元，本方案采用8051單片機(jī)機(jī)作為控制核心。該8位單片機(jī)技術(shù)成熟，穩(wěn)定性高，成本低廉，資料豐富，并且廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制及相關(guān)領(lǐng)域。結(jié)合本設(shè)計(jì)對(duì)控制器的要求，51單片機(jī)絕對(duì)是首選。2按鍵識(shí)別 介于成本及設(shè)計(jì)方面的考慮，本方案采用自鎖式按鍵。對(duì)于洗衣機(jī)工作環(huán)境所產(chǎn)生的脈沖干擾此方案在軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)采用延時(shí)消抖濾波的方法得以解決。3數(shù)據(jù)譯碼及顯示，中央控制單元給出信號(hào)以后經(jīng)3-8譯碼器譯碼，輸出端采用二極管亮滅來(lái)指示工作狀態(tài)。同時(shí)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)也提供給LED組，以顯示工作時(shí)間。4，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，本方案采用了廉價(jià)的交流電機(jī)控制作為洗衣機(jī)動(dòng)力來(lái)源。前端控制信號(hào)經(jīng)光電耦合器件予以強(qiáng)弱電隔離，最后輸出至可控硅器件，控制導(dǎo)通角變化以達(dá)到調(diào)速的目的。同時(shí)電機(jī)的防范轉(zhuǎn)控制采用繼電器吸合方式改變電源接線方式，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 數(shù)據(jù)譯碼 工作狀態(tài)指示電路 中央控制單元 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊 按鍵識(shí)別 圖2 洗衣機(jī)控制電路原理圖2 方案對(duì)比：方案一控制繁瑣，系統(tǒng)復(fù)雜，在洗衣機(jī)強(qiáng)干擾強(qiáng)震動(dòng)的工作環(huán)境下系統(tǒng)穩(wěn)定性很難保證。相比之下，控制方案二比較可行。方案二采用單片機(jī)作為控制核心，脈沖震蕩，計(jì)數(shù)器，分頻器等已集成為一體，大大簡(jiǎn)化了電路，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。因此本設(shè)計(jì)最后采用了方案二作為了最后的設(shè)計(jì)方案。 三、電路設(shè)計(jì) 1.單片機(jī)最小系統(tǒng) 此電路是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)時(shí)鐘電路以及系統(tǒng)復(fù)位電路。 時(shí)鐘電路由一個(gè)頻率為11.0592M的晶振并聯(lián)而成的，輸入到單片機(jī)的X1和X2腳，為系統(tǒng) 提供外部時(shí)鐘。復(fù)位電路由一個(gè)10uf的電解電容和一個(gè)按鍵構(gòu)成，輸出端接到單片機(jī)RESET引腳。正常情況下單片機(jī)的RESET腳位低電平。當(dāng)需要復(fù)位時(shí)，按下按鍵，單片機(jī)RESET引腳接收到一定時(shí)間的高電平后系統(tǒng)就自動(dòng)復(fù)位。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖如圖2.1所示。 圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 2.數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示方式是將所有數(shù)碼管的8段按同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I／O線控制，顯示數(shù)碼同時(shí)傳到每個(gè)數(shù)碼管，但每個(gè)瞬時(shí)由位選通信號(hào)選通一個(gè)數(shù)碼管，即在某一瞬時(shí)只有一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，且顯示時(shí)間不能太長(zhǎng)，一般為1—10MS，依次循環(huán)掃描，輪流顯示，由于人的視覺(jué)滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時(shí)穩(wěn)定顯示。占用I／O端線少，電路較簡(jiǎn)單，編程較復(fù)雜，CPU要定時(shí)掃描刷新顯示，一般適用于顯示位數(shù)較多的場(chǎng)合。 圖4 譯碼管 3.狀態(tài)顯示電路 本狀態(tài)顯示電路利用二極管為顯示標(biāo)志，不同的工作模式不同的二極管點(diǎn)亮。 二極管的正向?qū)妷簽?.2V電源電壓5V限流電阻阻值為1000，譯碼器灌電流最大值為50MA。 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算 電流大小38MA正好合適。 圖5 譯碼顯示電路 4.按鍵識(shí)別電路 本電路為按鍵識(shí)別電路，按鍵一端接至電源，另一端接至單片機(jī)輸入引腳。同時(shí)單片機(jī)引腳接1k電阻至地，此電阻的作用是下拉輸入電壓。當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，由于下拉電阻的作用，單片機(jī)的輸入電壓為0V,相反，當(dāng)按鍵按下時(shí)，下拉電阻與電源接通，單片機(jī)輸入引腳電壓為5V.至此，通過(guò)下拉電阻的作用單片機(jī)可以通過(guò)檢測(cè)輸入引腳的電壓來(lái)識(shí)別工作模式。電路原理圖如圖所示。 圖6 按鍵電路 5.電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 為了防止動(dòng)力電路強(qiáng)電對(duì)于控制電路的干擾，中央控制單元的控制信號(hào)的輸出采用了光電耦合器件OPTOISO1與后續(xù)電路隔離。電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制僅通過(guò)控制可控硅Q401E4的導(dǎo)通角范圍就可以實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)通角越大，相對(duì)導(dǎo)通時(shí)間就越長(zhǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越快，相反導(dǎo)通角越小相對(duì)的導(dǎo)通時(shí)間就越短，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也就越慢。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制信號(hào)采用單刀雙擲繼電器的吸合得以實(shí)現(xiàn)。繼電器的兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別接在不同的電機(jī)繞組上，通過(guò)改變接線方向得以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變。同時(shí)繼電器也起到了強(qiáng)弱電隔離的作用。 圖7 電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路 四、性能的測(cè)試 本次設(shè)計(jì)的仿真電路如下圖所示： 普通洗電路設(shè)計(jì)仿真如下圖6所示： 圖8 普通洗電路仿真 短時(shí)洗電路設(shè)計(jì)仿真如下圖7所示： 圖9 短時(shí)洗電路仿真 加熱洗電路設(shè)計(jì)仿真如下圖8所示： 圖10 加熱洗電路仿真 五、結(jié)論、性價(jià)比 在仿真的過(guò)程中，出現(xiàn)的的結(jié)果基本符合要求電機(jī)的工作也很理想，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，暫停都能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)，指示燈也能很明確的指明電機(jī)所工作的狀態(tài)，唯一不足的一點(diǎn)就是整個(gè)系統(tǒng)都是通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，集通過(guò)程序的編寫來(lái)控制，在程序的編寫過(guò)程中，模塊較多，因此第一眼看上去會(huì)覺(jué)得較復(fù)雜，同時(shí)在連接電路過(guò)程中需要十分細(xì)心，以防止出現(xiàn)線路的連接錯(cuò)誤。不過(guò)，總的來(lái)說(shuō)，電路的設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果還是讓人滿意的，基本上符合所給任務(wù)書中的性能指標(biāo)。 六、課設(shè)體會(huì)及合理化建議 本次課程設(shè)計(jì)，雖然花了不少的時(shí)間，但是收獲真的不小。它使我對(duì)課本以及以前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解，也讓我知道了，光分開(kāi)是不夠的，從外面學(xué)到的知識(shí)要形成一個(gè)整體，這也很好的訓(xùn)練了外面對(duì)開(kāi)發(fā)一個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該有怎樣的思路和準(zhǔn)備更清晰。 計(jì)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了很多次的修改，雖然也有查閱資料，但更多的是自己的思考。記得在設(shè)計(jì)幾種狀態(tài)的顯示燈的控制電路時(shí)，整整花了兩天的時(shí)間，試了好幾個(gè)方案，在網(wǎng)上查的資料都很繁瑣，且看不懂原理，到最后還是決定自己慢慢想，最終設(shè)計(jì)出來(lái)，雖然結(jié)果不是很完美，但還是比較滿意的。 本次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)實(shí)驗(yàn)原理也有了更多的了解，對(duì)數(shù)電中常用的芯片功能及設(shè)計(jì)方法等有了更深刻的了解，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也有了更深切的體會(huì)，以前在做數(shù)電實(shí)驗(yàn)時(shí)也有部分是設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，不過(guò)基本上到最后都是老師告訴我們?cè)O(shè)計(jì)電路，自己雖然也有思考，但基本上沒(méi)有想出來(lái)過(guò)，也沒(méi)起到讓自己真正來(lái)設(shè)計(jì)某個(gè)電路的目的，而這次有了足夠的時(shí)間，基本上都是自己一點(diǎn)一點(diǎn)設(shè)計(jì)的，從某方面來(lái)說(shuō)，還是很有成就感的。 之外，它讓我對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行了融會(huì)貫通，畢竟，要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電路，單靠某一章節(jié)或某一部分的知識(shí)是不夠的，要在整本書中找自己需要的東西，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就要做到學(xué)以致用。在考慮問(wèn)題時(shí)，不要指望一次就能把問(wèn)題考慮成熟，要做好不斷否定并不斷修改的準(zhǔn)備。 臨淵羨魚(yú)，不如退而結(jié)網(wǎng)，這也是我這次課設(shè)最大的體會(huì)，與其苦苦思索別人那樣子設(shè)計(jì)是什么原理，為何要那樣做，不如自己用已有的知識(shí)，重新考慮并設(shè)計(jì)，按自己的思路，達(dá)到自己所需要的效果，我覺(jué)得，這才是課程設(shè)計(jì)真正的目的。 參考文獻(xiàn) 【1】 梅開(kāi)鄉(xiāng)、梅軍進(jìn). 《電子電路實(shí)驗(yàn)》. 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[M] 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004年6月 附錄I：總電路圖 附錄II：元器件清單 序號(hào) 編號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 1 U1 單片機(jī) AT89C51 1 2 DS1 數(shù)碼管 DPY7-4-SEG 1 3 RN1 排阻 RX8 1 4 S1～5 開(kāi)關(guān) SW-PB 5 5 R1～11 1KΩ電阻 RES 11 6 D1～6 二極管 LED 6 7 Q1～8 三極管 NPN 8 8 MG1 電機(jī) MOTOR-AC 1 附錄III：源程序 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar aa,bb,cc,mode,modecount; //mode==1普通洗 mode==2短時(shí)洗 mode==3加熱洗mode==4甩干 mode==5烘干 uchar time,flag=0;//標(biāo)志用于烘干和甩干的區(qū)別（flag用于標(biāo)識(shí)程序運(yùn)行狀態(tài)的） sbit P00=P0^0; sbit P01=P0^1; sbit P02=P0^2; sbit P03=P0^3; sbit P04=P0^4; sbit P07=P0^7; uchar direction=0x55; //正轉(zhuǎn)0X55反轉(zhuǎn)0Xaa uchar table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x08,0x03, 0xc6,0x21,0x06,0x0e}; //數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù) void delay(uint x) { uint y; for(;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } //單片機(jī)延時(shí)程序，通過(guò)單片機(jī)的時(shí)鐘周期實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)行整個(gè)程序所需時(shí)間 void display() { P3=0x00; //消除前一次顯示的影響 P1=table[cc/10]; P3=0x08; delay(10); P3=0x00; P1=(table[cc%10])&0x7f; P3=0x04; delay(10); P3=0x00; P1=table[bb/10]; P3=0x02; delay(10); P3=0x00; P1=table[bb%10]; P3=0x01; delay(10); P3=0x00; } void main(void) { TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; aa=0; EA=1; ET0=1; TR0=0; P07=1; mode=0; P2=0x00; //電機(jī)停轉(zhuǎn) while(1) { if(P04==1) { mode=5; TR0=1; } if(P03==1) { mode=4; TR0=1; } if(P02==1) { P07=0; } if(P01==1) { mode=2; TR0=1; } if(P00==1) { mode=1; TR0=1; } display(); } } void timer0() interrupt 1 { TL0=(65536-50000)%256; //中斷一次50MS TH0=(65536-50000)/256; TF0=0; aa++; if(mode==1) //普通洗 { P2=direction; if(aa==20) { time++; if(time==25) { time=0; direction=~direction; } bb++; aa=0; if(bb==60) { cc++; bb=0; if(cc==20) { mode=2; TR0=0; aa=0; bb=0; cc=0; time=0; } } } } if(mode==2) //短時(shí)洗 { P2=direction; if(aa==20) { time++; if(time==30) { time=0; direction=~direction; } bb++; aa=0; if(bb==60) { cc++; bb=0; if(cc==15) { TR0=0; mode=4; //轉(zhuǎn)到甩干 cc=0; bb=0; aa=0; time=0; } } } } if(mode==4||mode==5&&!flag) //甩干 { P2=0x55; //電機(jī)正轉(zhuǎn) if(aa==20) //1S { bb++; aa=0; if(bb==60) //60S { cc++; bb=0; if(cc==6) //脫水時(shí)間到 { cc=0; bb=0; aa=0; P2=0x00; if(mode==5) flag=1; } } } } if(mode==5&&1==flag) { P07=0; //TF0=0; if(aa==20) //1S { bb++; aa=0; if(bb==60) //60s { cc++; bb=0; if(cc==10) //烘干時(shí)間到 { cc=0; bb=0; aa=0; flag=0; TR0=0; mode=0; } } } } }