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洗衣机设计平台一、产品概述随着人们的生活水平的日益提高，洗衣机的使用也越来越普及，目前全国的洗衣机的年产量已超过1000万台。洗衣机的分类较多，根据不同的角度大致可分如下几类：洗衣机从不同洗衣的原理来说可分为波轮洗衣机、滚筒洗衣机、以及搅拌式洗衣机。洗衣机从结构上又可分为：单缸和双缸洗衣机；洗衣机从水流方式上又可分为：瀑布水流、手搓水流、悬浮水流等；洗衣机从电机的驱动方式上又可分为：间接驱动和直接驱动（DD型洗衣机）；从洗衣机的电机的驱动电源的不同可分为：普通洗衣机和变频洗衣机，其中变频洗衣机又可分为：直流变频洗衣机和交流变频洗衣机；从洗衣机的显示方式来分有：LED灯显示、数码管显示、LCD显示、以及VFD显示。目前在国内波轮洗衣机占洗衣机用量的大部分，滚筒洗衣机和搅拌式洗衣机在国内很少，主要在欧美的家庭大量使用。但近几年滚筒洗衣机洗衣机在国内的市场呈快速增长。二、主要功能波轮洗衣机主要功能完成洗衣过程中的进水、排水、洗涤、漂洗、脱水、自动跳电、故障自检等功能。目前市场推出的健康型洗衣机还要完成消毒、杀菌功能。滚筒洗衣机的主要功能除上面提到的波轮洗衣机的主要功能外，还有给水加热和温控，以及烘干衣物等功能。三、产品硬件1.结构图及功能划分变压器交流220V整流交流11V滤波稳压驱动显示部分+12V+5V驱动发光二极管单片机IC功能键输入安全开关水位传感器(或水位开关)双向可控硅驱动电磁铁电机进水阀检测报警继电器复位电路振荡1.电脑程控器的基本电路框图2．硬件功能模块全自动洗衣机的电路包含220V交流负载驱动电路，IC和蜂鸣器工作用的低压直流电路及高低压共路的电路。电脑程控器一般由下列九部分电路组成：(1)单片机程控器控制中心单片机IC是程控器的控制中心，IC的ROM中固化了预定程序，一般均采用8位微处理器（CPU）的IC，它由算术逻辑单元ALU、可掩膜程序存储器ROM、数据存储器RAM、输入输出接口以及控制计时、定时逻辑单元等组成。IC工作时，对各功能键进行扫描处理，根据功能键设置情况输出响应的控制信号。(2)直流电源电路电气控制系统一般需两种直流电源：+5V和+12V，其中+5V作为IC、LED显示电路、三极管放大器驱动双向可控硅的直流电源；+12V直流电压供给蜂鸣电路及继电器。在控制器中，输入的电源为交流220V±15%，50HZ。为提高整个控制器的抗干扰能力，一般在电源L与N之间加上一104M275V的X2安规电容，该可有效吸收大部分外来干扰，另外为提高整个控制器的抗雷击能力，在交流输入侧加上一个压敏电阻，以吸收大部分因雷击带来的外来能量，保护整个控制器不被损坏。考虑到成本，在洗衣机控制器中的压敏电阻一般采用10D621K。控制器中的电源主要向继电器、可控硅、LED灯、以及蜂鸣器等供电，负载电流较大，为有效抑制滤波后的电源的纹波，我们在稳压片7805的输入和输出端各加一个电解电容，一般在7805输入端加电容较大为1000uf/25V(如果整个控制器所驱动的负载较多时，为保证通过电压跌落实验需将该电容选得大一些2200uf/25V)，7805的输出端一般加一个100uF/16V的电解电容。另外为提高整个电源部分的抗干扰能力，一般在7805的输入和输出端还须各加一个高频电容（以吸收外来的各种高频干扰信号。在洗衣机控制器的设计过程，对高频电容的选取，一般不选用瓷片电容和独石电容，而选用纸介电容，如涤纶电容和金属聚脂膜电容。洗衣机控制器整个电源部分的电路如附图1所示。RV510D621KC20.1uF/27512CN12.36-2T110.5v/250MAD2IN4001D4IN4001D3IN4001D5IN4001D6IN4001C3103+EC1000uF/25VVin1GND2Vout3U17805C4103+EC470uF/16V图1电源电路（3）过零检测电路由分压电阻及脉冲信号电路组成，将交流电过零点所产生的同步信号输入给IC，以作为双向可控硅过零触发的同步触发信号。（见附图2）R24.7kR44.7k9013TR1C5103C6103R310K外部过零中断交流电源11V图2过零电路+5（4）按键电路功能键电路是将选择开关按一定的顺序排列而组成的电路。按下不同的功能键时，不同的键扫脉冲有该键所在的行输入到IC接口中，由IC判断处理，以设定不同的功能并转入相对应的工序，由IC的输出端输出控制信号。从键按下到接触稳定要经过数毫秒的抖动，键松开时也有同样的问题。为了解决按键抖动的问题，在硬件上采用了RC滤波器来克服抖动；在软件上采用了动态扫描按键延时的方式来避免因键抖动而造成的重复键问题。（见附图）K5K4K6K2K1K3R810KR710KC10102C9102+5D71N4148D91N4148D41N4148D61N4148D51N4148D81N4148图8功能按键电路（5）显示电路显示电路一般由发光二极管（或LED、LCD组成），由IC输出端巡回输出显示信号，使显示电路发光二极管（或LED、LCD）交替发光显示，以显示洗衣机的运转状态。发光二极管的电路一般采用的是三极管的驱动放大来使得发光二极管的亮灭。对于LED必须采用直流电压驱动，LED是电阻性负载，动态响应快。工作电压为1.5-5V。（见附图4）对于LCD必须采用交流（方波）驱动电压，以防止液晶材料分解失效，LCD是容性负载，动态响应慢。工作电压为2-6V。（见附图5）R13200LED1LED11LED13LED14LED15LED16LED21LED23LED24R39200R40200ABCTR18050TR28050TR38050+5R31KR11KR21K图4LED显示电路（6）复位电路复位电路一端接于直流电源的三端稳压器输出，一端接于IC，当电源出现低电压或电源有间断时，稳压输出端的直流电压不正常，复位电路便将IC内部存储器清零，使IC始终处于初始状态，以防止工作状态混乱。目前采用的复位电路是RC充放电电路，其中二极管D是用于电源电压跌落时对电容上的电荷快速放电。其中电阻R最好小于40000欧姆，这样才能确保R两端的电压将不超过0.2V,以免在复位引脚上压降过大而影响引脚上的高电平。（见附图6）121110912345678w8s4s5w4w7s3s6w3w6s2s7w22a2b2ch12d2e1ch21d1e1g1b2g2f1a1fw1s8s1w5LCD1LCDR22100KR23100KR25100KR29100KR21100KR24100KR26100KR28100K+5图5LCD显示电路R110K+C14.7uF/50VD1IN4148+5图6复位电路（7）LC振荡电路(时钟电路)LC元件和IC内部电路组成的振荡电路为LC提供了几兆赫的时钟信号，程控器的一切程序功能都是在时序脉冲控制下，严格地按指令周期完成。（8）报警电路三极管、电阻和陶瓷蜂鸣片等构成报警电路，当有信号给蜂鸣片使之发声，表示按键按动有效，程序执行终了以及异常运转状态等。（见附图7）R132KTR29012R410KR2220R14470C347uF/25VBUZZ1R154.7K图7报警电路报警电路+5到ULN2003驱动电源到ULN2003波形输出（9）负载驱动电路以双向可控硅为电源开关的电路。按钮选择开关发出操作指令给IC，IC根据指令按预定的程序向各个双向可控硅控制极输出控制信号，使各双向可控硅按程序导通，电机等按程序运转，洗衣机按程序工作。与各个触发电路上相连的是ULN2003反向驱动放大芯片，是总控门，只有它发出信号，各个可控硅才可能导通或截止。与双向可控硅驱动电路并联的压敏电阻，是用以吸收瞬间高压，保护双向可控硅的安全。在保护回路是一个并接在双向可控硅阳极之间的RC网络。可控硅的负载都是小电感负载，他们容易受到机器内外的干扰而误动作，这样保护回路中的小电阻R不仅不会影响对负载的控制，而且还可以起到限制电容通过双向可控硅的放电电流，同时负载电感和电容构成了高频滤波器，从而保证了可控硅的正常工作。（见附图8）12CN3SCR2T830800WSCR1T830800WSCR3Z0110NA蓝2.36-2SCR4Z0110NA1CN4黄2.36-1C4104C5104C11104C12104R11120R12120R31150R30150URV310D621KURV410D621KRV114D681RV214D681灰+51CN5图8负载电路到ULN2003正转到ULN2003反转TextTextText到ULN2003进水阀Text到ULN2003排水阀火线目前我们公司设计洗衣机控制器中所采用的可控硅主要有：T8300-800W，T435-800W、Z0110NA、BT134-800等几款。洗衣机控制器中所采用可控硅一般都要求耐压为800V，而且门电流加大（大约在25mA~35mA之间），选用较大门电流的可控硅主要为提高控制器的抗干扰能力，防止在有干扰条件下可控硅误通。在洗衣机控制器的设计过程中，为提高抗干扰能力，一般在可控硅的门极要加上一个104的电容，在做PCB板时应尽量将该电容靠近可控硅的门极，否则将减少其效果。可控硅的驱动在没有采用78012时，其驱动电源尽量采用+5V电源来驱动，该方式可避免因网络电压的波动影响可控硅的驱动。另外，在计算可控硅的门极电流时，将其电流值靠近该可控硅的最大门极电流，这样可避免在低温条件下可控硅的导通情况。四、电脑控制器的软件流程1.总体框图及功能划分总体框图音乐蜂鸣按键功能故障处理显示功能洗衣过程自检功能2.软件框图1）主要完成各个子程序的调用任务。开始主程序处理过程系统初始化call蜂鸣子程序call显示子程序判断是否有键?Ycall按键处理子程序N电源键按下否?NY是否启动状态?NY是否有故障?call故障处理子程序是否处在自检?YNcall自检处理子程序是否不平衡处理?call不平衡子程序call洗衣子程序NY2)主要完成洗衣机电机的运行过程、时间定时、水位检测、微动检测、按键扫描、LCD显示驱动等。中断入口中断类型识别定时器中断(4ms)水位检测外部过零中断(10ms)可控硅触发信号处理callLCD显示驱动call按键扫描中断返回水流处理时钟处理中断返回call微动检测3）主要完成有键按下，按了哪一个键以及键值处理等。3.按键处理子程序开始电源键按下否?call电源按键子程序Y启动/暂停键否?Ncall启动/暂停子程序Y水位按键否?call水位按键子程序过程按键否?YNNcall过程按键子程序YN程序按键否?call程序按键子程序YN预约按键否?Ycall预约按键子程序N自检按键否?call自检按键子程序返回YN4)故障报警是洗衣机的自我保护功能，可防止进水阀、电磁铁长时间通电而被烧坏。发出故障报警后需人工排除异常。4.故障处理子程序开始初始故障蜂鸣参数判断有解除故障标志?解除故障标志Y返回N水位传感器故障否?NY5）不平衡修正是指在桶内脱水衣物偏于一边而使安全开关频繁通断而出现撞桶。在进行不平衡修正过程中，即先进水后在漂洗3分钟进行不平衡处理，目的是使脱水衣物重新分布均匀，然后再脱水。不平衡修正子程序：开始开始进水到设定水位值水位到否？NY进行3分钟的漂洗不平衡修正次数减一恢复模式单元值还回正常洗衣过程RET6）控制器的所有运行显示、暂停显示、自检显示、故障显示都在显示处理子程序里体现。6.显示处理子程序开始判断有故障否?显示故障代码判断有自检否?显示自检代码YN判断预约否?YN显示预约时间判断运行否?YN判断闪烁否?YY对相应单元置闪烁标志结束7）主要检测正常运行至脱水时，如果安全开关没接通则运转停止，并发出报警。这是因桶盖没关造成的。7.微动检测子程序开始判断是否开合一次?开盖次数+1Y判断开盖0.5s?置开盖次数为常数清合盖次数返回判是否有故障?NYNY判是否预约状态?N置预约未合盖故障Y置开盖故障N合盖次数+1判断合盖0.5s?置清除故障标志YN主要用于门开合的检测,不平衡是否进入不平衡过