智能洗衣机控制器设计讲解Word文档下载推荐.docx
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2
月日
查阅相关资料、进行方案论证
3
参数计算、确定方案
4
绘制原理图,设计PCB板图
5
设计PCB板图,程序设计
6
程序设计
7
程序调试
8
撰写论文
论文答辩,成品验收
一设计任务描述
智能洗衣机控制器
1・2设计要求
1.2.1基本要求
3)要求能够设定温度、测量温度、显示温度、测量转速、显示转速以及定时控制等。
二设计思路
2.1洗衣机功能与要求
洗衣机的主要工作程序是:
洗涤一一脱水一一漂洗一一脱水一一漂洗一一脱水。
上述工作程序中,包含三个过程,洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。
(1)洗涤过程:
放好待洗物,启动开关,进水阀通电,向洗衣机供水,当供水达到预定水位时,水位开关接通,进水阀断电关闭,停止供水。
洗涤电动机接通电源,带动波轮(或桶)旋转,产生各种形式的水流搅动衣物进行洗涤。
通过电动不停的正转、停、反转、反复循环,形成洗涤水对洗涤物产生强烈的翻滚作用。
同时,衣物之间、衣物与四周桶壁之间产生互相摩擦和撞击力,以次达到洗涤衣物的目的。
(2)漂洗过程:
漂洗的目的在于清除衣物上的洗涤液,因此,漂洗过程与洗涤过程的电器动作是完全相同的。
(3)脱水过程:
洗涤或漂洗后,需要对衣物进行脱水以便晾干,节省水资源
所以脱水是洗衣过程中必不可少的环节。
洗涤或漂洗过程结束后,电动机停止转动,排水阀通电,打开排水阀门排水。
当水位低到一定程度时,满足安全条件,脱水电动机接通,电机带动脱水桶高速旋转,利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出。
全部洗衣工作完成后,由蜂鸣器发出音响,表示衣物己洗干净。
2.2洗衣机的基本工作原理
全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀來执行。
进水时,通过电控系统把进水阀打开,经进水管将水注入机内,排水时,通过电控系统使排水阀打开,将水乂排到机外。
洗衣机正转,反转由洗涤电机驱动波轮正反來实现,此时脱水桶并不旋转。
脱水时,通过电控系统将离合器合上,由洗涤电机带动桶转进行甩干;
高中低水位开关分别用来测高中低水位;
启动按钮用來启动洗衣机工作;
空水位按钮用來测空水位;
进水、洗涤、排水、脱水及报警自动完成。
三硬件设计方框
椭圆型表示指示灯:
从上到下依次为强洗、弱洗、洗涤次数、洗衣定时、脱水定时、洗衣剩余时间、脱水剩余时间。
电动机正转为强洗,正反交替转动设定为弱洗,初始设定的状态为强洗,若要选择弱洗模式需按下增加按键,再次按下选择按键,则表示洗涤次数的指示灯被点亮,选择增加或减少按键对时间进行加减。
然后对脱水时间设定,最后按下启动键,洗衣机开始工作。
硬件设计
4.1单片机模块
4.1.1电源电路
在电源电路中,SPX1117-3.3是稳压芯片将输入电压5V转换成3.3V作为C8051F020单片机的主要供电电源。
S2为输入电源开关按钮,在下载完数据后可用此按键來更新下载数据。
其电路图如图4一1单片机电源电路所示。
VCC
3.3VT
图4—1单片机电源电路
4.1.2复位电路
当开发板上电时,C14经充电后复位端电压相当于低电平实现上电复位:
当断电后通过1N4148形成放电回路。
其电路图如图4一2单片机复位电路所示。
RESET
图4—2单片机复位电路
4.1.3液晶显示(LCD)接口电路
单片机留有一个LCD液晶接口,相对应的液晶为MzL05-12864,它是一款仅写入的串行SPI接口方式的液晶,给液晶仅需5个控制口即可完成对其控制。
单片机使用模拟SPI的方式对液晶进行操作。
其电路图如图4一3单片机液晶接口电路所示。
CS3P2.2
RESP2.3
AOP2.4
SCKP2.5
SDIP2.6
VCCP3.3
CON:
图4—3单片机液晶接口电路
4.1.4晶振电路
Y1为晶体振荡器,其振荡频率为22.11842MHZ,为单片机提供其工作所需要的时钟,
C16、C17起到帮助晶振的作用。
电路图如图4—4单片机晶振电路所示。
KTAL1[KTAL2
Y1
22.11842MHZ
1Qi1
C16C17
一-II卜一
30pF30pF
图4—4单片机晶振电路
4.2洗衣机系统模块
根据洗衣机的基本功能,硬件电路设计需要考虑:
水流强度的问题、洗涤、漂洗、脱水时间设定长短的问题、工作时间或剩余时间的显示、工作过程中的暂停、启动、复位、洗完后的报警等问题。
采用51系列单片机作为控制核心,主要包括功能设置及控制电路、洗衣机状态显示及输出控制电路。
主要组成部件有:
单片机、74LS138译码器、ULN2003、指示灯、数码管、电动机、蜂鸣器以及按键等。
4.2.1功能设置及控制
(1)暂停键K0,接P3.3,用外部中断1实现工作过程的暂停,根据人的需要可以进行手工洗涤;
(2)水位开关K1,接P1.0,水位到位时,K1闭合。
在进水期间,系统不断检测K1,当检测到K1闭合就停止进水;
(3)按键K2,接P1.6,作为工作过程中的启动键;
(4)按键K3是洗衣强度选择键,接P3.4,每按一次代表一种强度。
分别是标准、弱洗、强洗和自编,由4个指示灯进行显示;
(5)按键K4,接P3.5,对洗衣时间进行设置,并用数码管LED1和LED2显示:
(6)按键K5,接P3.6,对漂洗、脱水次数进行设置,并用数码管LEDI显示;
(7)压电蜂鸣器接P1.7,作为洗衣时间到以及故障发生的报警器。
控制电路如图4-5洗衣机控制电路所示.
CN3
图4-5洗衣机控制电路
4.2.2状态显示
74LS138译码器为3-8译码器,选用它可以解决I/0口线数量不足问题。
从控制要求可知,洗衣机的工作模式以及工作程序必须有7中不同的显示加以区别。
74LS138译码
器的输入端C、B、A分别接Pl.3、Pl.4、P1.5,输出端分别与7个发光二极管D0—D6的阴极相连,发光二极管阳极接电源。
输出端Y0控制DO“弱洗”指示灯:
Y1控制D1“标准洗”指示灯,Y2控制D2“强洗”指示灯,Y3控制D3“自编”指示灯,Y4控制D4“洗衣”指示灯,Y5控制D5“漂洗”指示灯,Y6控制D6“脱水”指示灯.状态显示电路如图4-6
状态显示电路所示.
图4-6状态显小电路
4.2.3输出控制
输出控制电路由触发器电路和相应的双向晶闸管组成。
控制电机正反转以及进水阀和排水阀的开启和关闭。
通过触发器电路和相应的双向晶闸管,电动机的正转和反转用单片机P1.1和P1.2进行控制;
进水电磁阀和排水电磁阀用单片机的P3.0和P3.1进行控制
五软件设计方框
5.1主程序流程
5・2中断程序流程
10
六软件设计
6.1主程序设计
根据硬件设计要求,控制主程序流程图如图所示。
洗衣机通电之后,单片机上电,首先进行程序的初始化,包括定时器0、外部中断0、外部中断1的初始化,以及各参数初值的设定。
默认洗衣强度为“标准洗”,漂洗次数3次。
然后扫描K2、K3、K4、K5键的状态,确定洗衣强度R2、洗衣时间R3和漂洗次数R4。
洗衣机处于待命状态,控制指示灯显示洗衣强度,液晶显示预设洗衣时间。
当发现启动键K2按下,洗衣机从待命状态进入工作状态。
完成进水一一洗涤一一脱水一一漂洗的循环过程。
当洗衣结束时,控制蜂鸣器发H。
〈开始〉
初始化
查询洗衣强度R2的
查询洗衣时间R3的
查询漂洗次数R4的
进水程序
洗涤程序
脱水、漂洗程序
(结束)
11
6•仁1进水程序设计
当P3.0=1时,打开进水电磁阀开始进水。
当水位到达要求时,P1.0二0,即水位开关K1闭合,关闭进水电磁阀,P3.0二0,迸水结束;
6.1.2洗涤过程程序设计
电机正反转均为10S,根据R2的值确定洗衣强度、洗衣时间R3及电动机的间歇时间。
洗衣开始
进入漂洗脫水程序
延时is电机反转10s
12
6•仁3脱水、漂洗过程程序设计
脱水前先打开排水阀排水lmin。
然后启动电动机脱水lmin,并保持排水阀开启,然后停止脱水。
接着判断漂洗次数即R4的值,若R4为0则洗衣结束,开蜂鸣器提醒洗衣结束,系统返回初始待命状态;
若R4不为0,则再次执行进水操作,进入下一循环。
程序如下图所示:
13
6・2内部定时中断设计
工作过程中所需的各种计时均有定时器0定时中断服务64程序提供。
单片机晶振频率12M11Z,定时器0选择工作方式1,设置时间常数,每0.1S中断〜次。
中断处理程序流程图如下图所示。
中断入口
计数清零
秒值加1
秒值清0
i
分值减1
显示子程序
<
—
中断返回
■
14
6・3外部中断设计
为了防止外部电压过高或过低对洗衣机的电器及控制硬件产生破坏,用外部中断o进行保护。
当电压过高或过低时,引起外部中断o,洗衣机停止一切动作,进入保护状态。
用外部中断1来实现洗衣过程停止工作。
在洗衣过程中,当暂停键K0按下时,引起外部中断1,转入中断1处理程序。
中断1处理程序将使洗衣机停止工作,并将停止前的状态存储起來。
当按下启动键K2时,洗衣机又恢复工作。
程序设计流程图
15
七工作过程分析
本设计采用常用的C8051F020单片机为控制核心,辅以电机、数码管等其他元器件,通过软,硬件的配合设计,很好的实现了洗衣机的控制功能。
本系统结构简单,控制功能强大,自动化程度高等特点。
(1)系统软硬件设计釆用模块化的设计方法,各模块功能相对独立,最后把它们整合在一起,大大的缩短了系统的设计周期。
(2)为保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣器报警电路。
(3)本设计还考虑半自动的设计,用户可以根据自己的需求自由选择洗衣机的工作方式,这一点是通过按键实现的。
本文设计的时候只考虑了洗衣机的实用功能,其他的功能可以在他上面进行扩展,使洗衣机功能更能强大。
16
八元器件清单
名称
型号
数量
普通电阻器
电容
整流二极管
1N4004
发光二极管
数码管
单片机
C8051F020
集成稳压器
LM7805
开关
CA
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