基于单片机的全自动洗衣机控制系统的设计电气自动化专业.doc

基于单片机的全自动洗衣机控制系统的设计 摘 要 随着我国人民总体生活水平的逐渐提高和科学技术的飞速发展，在智能控制的范畴中越来越多的应用到数字电子技术。以其全面的功能、小巧的体积、低廉的价格、方便于开发的优势，单片机逐渐得到了广泛电子工程设计者的青睐。对于实时控制系统，单片机可谓特别适用。 本次设计采用型号为AT89C51的微控制芯片为核心设计了一套全自动洗衣机的控制系统，该系统基本上能够模拟消费者日常的整套洗衣流程，其中包括四个用户日常的洗衣阶段，分别是洗涤时间的设置、洗涤模式的选择、随时暂停洗衣以供中途添加衣物或洗衣液和洗衣结束提醒。本次洗衣机控制电路系统主要由三个大的模块构成，它们分别是电源电路模块、单片机控制电路模块和外部扩展硬件电路模块，其中单片机主控电路直流电压由电源电路模块提供，而洗衣机的工作过程由主控电路模块负责，外部过账硬件电路则由微控制器芯片、轻触按钮、蜂鸣器、LED指示灯、继电器、三极管、LED数码管构成。 本系统的电路结构简单，在供AT89C51微控制器写入编写好的软件程序后，全自动洗衣机的所有功能也就得以实现。 关键词： AT89C51；用户参数；继电器；控制系统；电压放大器、比较器 Abstract With the gradual improvement of the overall living standard of our people and the rapid development of science and technology, more and more applications are applied to digital electronic technology in the field of intelligent control. With its comprehensive functions, compact size, low price and convenient development advantages, SCM has gradually gained the favor of a wide range of electronic engineering designers. For real - time control system, single - chip microcomputer is very suitable. This design uses the model for the micro control chip AT89C51 as the core to design a set of fully automatic washing machine control system, the system can simulate consumers daily basically set of laundry process, including four users daily laundry phase, respectively is washing time Settings, washing mode selection, at any time suspend the laundry for midway add clothes or laundry detergent and end to remind. This washing machine control circuit system mainly consists of three big modules, they are respectively the power supply circuit module, MCU control circuit module and external extension hardware circuit module, including single chip microcomputer control circuit dc voltage is provided by power supply circuit module, and the working process of the washing machines shall be the responsibility of the main control circuit module, external Posting hardware circuit by the micro controller chip, light touch button, buzzer, LED lamp, relay, transistors, LED digital tube. The circuit structure of the system is simple, and all the functions of the automatic washing machine can be realized after the written software program is written to the AT89C51 microcontroller. Keywords: AT89C51; User Parameters; Relay; Control System; Voltage Amplifier; Comparator 目 录 摘 要 2 Abstract 2 绪论 1 第一章 设计方案 3 1.1 设计参数 3 1.2 设计任务 3 1.3 洗衣机的设计方案 4 1.3.1 按键 4 1.3.2 洗衣程序 4 1.3.3 设计总方框图 5 1.3.4 控制系统的功能 5 第二章 元器件的选择 6 2.1 洗衣机类型的选择 6 2.1.1 波轮上开门洗衣机的优点 6 2.1.2 波轮上开门洗衣机工作原理 6 2.2 洗衣机马达的选择 7 2.3 单片机的选择 8 2.4 蜂鸣器 9 第三章 控制系统及外部电路 10 3.1 控制系统的电路组成 10 3.2 电源电路 11 3.3 单片机控制电路 11 3.3.1 单片机的复位电路 11 3.3.2 单片机的时钟电路 12 3.3.3显示电路 13 3.3.4 蜂鸣器报警电路 13 3.3.5 直流电机驱动电路 14 第四章 程序设计 15 4.1 主程序设计 15 4.2 洗涤程序的设计 16 第五章　实物制作与调试 17 5.1 印制电路板设计 17 5.2 印刷板制作工艺流程 18 5.3 整机装配与调试 18 结 论 19 致 谢 20 参考文献 21 附录1实物照片 22 绪论 课题开发背景 就当今国内洗衣机消费市场而言，洗衣机市场具备强大的潜力，该市场发展势头迅猛，消费者对洗衣机的需求和洗衣机功能的要求也可谓水涨船高。目前市面上的洗衣机主要具备仅仅的几项功能，如具备标注洗涤和轻柔洗涤模式可选功能以及随时暂停洗涤以供中途添加衣物的功能等等。但是，在生活中的很多方面，人们的日常生活需求仍不能满足。这就要求工程师和设计者们具备更高的技术和专业水准以设计出更加节能、更加完备、更加符合大众需求和更加人性化的智能洗衣机。 随着大量的国外品牌加入到国内洗衣机消费市场中以及随着中国加入WTO，国产家电企业在开发新洗衣机产品和研发新的洗衣技术上可谓刻不容缓，该行业将以“绿色环保”、“节能减排”为主题，进入新一轮的技术战争中，未来竞争的焦点仍然是技术的制高点的争夺。洗衣机在国内市场上的消费情况表明：由于我国水资源持续紧缺和用户平均用水费的持续增加等因素的共同作用下，市场上一大批大量用水的洗衣机的销售情况逐渐受到阻碍，销售量也逐步降低，研发节能省水的洗衣机已逐步受到国内消费者的青睐。针对正在变化的消费者需求，一些生产厂家如美的，三洋，TCL等陆续推出了多款省水节能型的全自动洗衣机。作为未来技术发展方向之一，变频技术将促进整个洗衣机行业技术的进步，这无疑将更新换代洗衣机的整体行业。 目前，所有洗衣机都不兼容所有方面。大多数洗衣机制造商都会关注自己品牌洗衣机的特点，并与其他洗衣机作对比强调一种或两种不同的个性化特性，走差异化路线。洗衣机的功能均由微控制器控制，单片机控制电路系统非常实用，随着飞速发展的单片机技术，其具有的集成度高，运行速度快，占用空间少，运行可靠和经济实惠等优点，使得单片机在机电一体化和家电等领域得到了较为广泛的运用。总而言之，每项技术的进步都极大地促进了洗衣过程自动化的改进。 国内外现状及水平 1. 洗衣机的分类 普通洗衣机：普通洗衣机采用交流电机，因技术的原因，它们不具备变频功能，其洗涤、脱水、漂洗、晾干等功能均须由人工操作，不仅耗能、噪声大，人工操作也很不方便； 半自动洗衣机：半自动洗衣机就是在放置完毕衣物、洗衣液和足够的水后，再人工设定好洗衣程序，就能实现自动完成洗衣、甩干、排水的全过程，等洗衣过程完毕就自动提醒用户，然后取出晾晒。 全自动洗衣机：在无需人工干预和监督的情况下，全自动洗衣机能独自自动地完成洗涤、漂洗和脱水的所有过程。 2.全自动洗衣机在国内外的现状及水平 当今市面上的全自动洗衣机大体可分为三个大类，分别是搅拌式全自动洗衣机、滚筒式全自动洗衣机和波轮式全自动洗衣机，它们分别占全球洗衣机市场份额的15％、52％和33％。以下仅对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论： (1) 滚筒洗衣机 滚筒洗衣机具有质量可靠的基本结构和美观的外形设计，一般采用不锈钢内筒，制作精巧紧凑，占用空间小，方便安全，而且滚筒洗衣机大多都采用节水技术，其缺点是添加和取出衣服较为麻烦而且相对于其他洗衣机而言，滚筒洗衣机更为耗电，洗衣时间也较久，时间一般在一小时左右。 (2) 波轮式洗衣机 由于滚筒式机器的价格远远高于波轮式机器，因此使用波轮式机器对我们来说更经济更实用性价比也更高，因此它普遍受到我国消费者的青睐。关于市面上新推出的波轮式洗衣机采用的控制器，它们多以微控制器的程序控制器为主。各厂家生产的各种波轮自动洗衣机拥有不同的控制程序。至少有几个控件，每个控件都有几种不同的洗涤程序可供选择，这些程序足以用于不同的洗涤需求。使用不锈钢材质作为洗衣机内桶的目的也很明确，就是为了让衣服和筒壁之间的摩擦有一个较好的缓冲，这样就可以有效的减少衣物的损耗，用户在购买洗衣机时应把它计算在内。关于同心清洗：同心清洗是将电机轴直接安装到清洗缸轴上并直接驱动。这减少了洗涤和脱水过程中浴缸的振动，并也降低了噪音。为达到一定的清洁效果，要求有一定程度上的的搅拌力，但过大的搅拌力对衣服也会造成一定的损伤，这使本款洗衣机的衣物损耗率要比传统的滚筒洗衣机要高出不少。 第一章 设计方案 1.1 设计参数 本次设计的全自动洗衣机具备标准洗涤模式和轻柔洗涤模式，其共同点是在洗衣过程中电动机都是进行周期性的正转-停止-反转运转，都需要用户预先设定洗涤时间，洗衣结束后都会提醒用户，唯一的不同点是轻柔洗涤模式会在电机作周期性运转的时候转动和停止的时间会相比较于标准洗涤模式来说更短，但在这种模式下给衣物的缓冲空间会更大，衣物的耗损也会降低，无论从洗衣机的使用寿命还是被洗涤的衣物的清洗情况，该新增的轻柔模式无疑是一个较为人性化的功能。以下是两种模式的详细介绍： 1. 标准洗涤模式 (1)最大可调洗涤时间20分钟； (2)洗衣过程为电机正转20秒暂停10秒后电机反转20秒如此反复运行直到到达指定的时间； (3) 到达预先设定的洗衣时间后，电机停止转动，洗衣机停止洗衣，通过蜂鸣器提醒用户洗衣完毕。 2. 轻柔洗涤模式 (1) 最大可调洗涤时间20分钟； (2) 洗衣过程为电机正转1