智能洗衣机控制系统设计

江苏城市职业学院毕业设计（论文）（2012届）设计（论文）题目智能洗衣机控制系统设计分工项目硬件部分办学点（系）淮安电子工程系专业电子信息工程技术班级09电子（大）学号090801350521学生姓名何红梅起讫日期2011年12月20日—2012年3月10日地点淮安指导教师张姮职称讲师2012年3月10日1目录摘要关键词.......................................................................2第一章简介.....................................................3第二章电路部分................................................................42.1智能洗衣机的设计方案分析..................................42.2单片机设计方案..............................................42.3单元电路设计................................................62.4原理图和元件清单...........................................10第三章：硬件部分.............................................................123.1单片机简介.................................................123.2L298.......................................................143.3电磁继电器.................................................153.4三极管9012和9013的比较及原理。...........................15第四章焊接与调试...........................................................174.1元器件检测.................................................174.2电路板的焊接...............................................174.3电路板的调试工艺。.........................................174.4调试故障...................................................184.5数据记录...................................................19致谢..............................................................................20参考文献...........................................................................212摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统洗衣机的更新。在现代新型家电产品系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本设计是以AT89C51作为核心元件，与直流电机、蜂鸣器等构成全自动洗衣机系统，利用了单片机的延时电路、时钟电路，设计的洗衣机具有实时显示洗衣机各种工作状态的特点，同时还利用C语言编程，使其实现一些基本的功能。设计的全自动洗衣机的主要功能有七项：具有强、弱洗涤功能；四种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序；进、排水系统故障自动诊断功能；脱水期间安全保护；间歇驱动方式；暂停功能；声光显示功能。对于一台智能洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户的不同要求设置几种不同的洗衣程序；还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情况；另外，还要对洗衣过程出现的故障进行诊断；保证高速运转是脱水的安全性等。关键词：智能洗衣机；延时电路；声光显示3第一章简介洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。除了正常的洗涤和脱水方式外,本设计的洗衣机还具有其它的功能如进排水系统故障自动诊断功能﹑脱水期间安全保护以及声光显示等特殊功能。1.1设计目的⒈使我进一步巩固和加深所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握，使之系统化、综合化。2.培养我综合运用所学的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力。3.培养我的设计计算、Protel2004、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书使用等基本实践能力以及外文资料的阅读和翻译的基本技能，使我初步掌握科学研究的基本方法。4.培养我严谨负责、实事求是、刻苦钻研的精神。并使其具有创新意识。能理论联系实际。5.培养我和同组人员的团队协作能力。6.培养我利用单片机进行应用系统开发的能力，掌握单片机系统开发、研制的过程，硬件设计的方法、内容以及步骤，达到能够进行单片机系统设计的目的。1.2设计要求本设计智能洗衣机主要功能有：1.具有洗、漂、脱的功能；2.具有报警功能；3.电路具有感应水位和启动暂停开关的设计；4.掉电后无需重新设置洗衣时间；5.采用直流稳压电源。4第二章电路部分2.1智能洗衣机的设计方案分析智能洗衣机可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬件结合的方式来实现。通常有以下两种方式：（一）采用中小集成芯片设计数字控制定时器方案。它的原理是：首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，电机运转；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机停止。它的原理框图如图2.1所示：图2.1洗涤时间一百进制分减计数器六十进制秒减计数器电机运转总控制循环控制报警控制蜂鸣器秒脉冲计数器5采用中小规模的数字集成芯片设计的全自动洗衣机，成本高，电路不易分析与焊接，给后来的调试带来相当大的困难。为了便于焊接与调试因此采用单片机控制方案。（二）采用单片机控制方案。电路工作原理：针对上文的功能，硬件电路应包括五个部分：单片机电路、显示电路、电机和进水阀、排水阀控制电路以及报警电路。通过这几个部分电路以直流电机为基础，AT89C51单片机为核心，外加继电器，通过LED灯显示洗衣状态和进水排水状态。能够实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等状态。从而使洗衣机能够模拟人脑进行操作。工作框图如图2.2所示：图2.2工作框图注：①电源电路采用外接+5V稳压电源；②“”代表电源电路给报警、显示、进水排水阀、电机以及单片机电路供+5V电源；电源电路报警电路显示电路进水排水阀电路电机电路单片机电路6③“”代表单片机电路控制电机、进水排水阀、显示和报警电路。2.3单元电路设计2.3.1显示电路该电路图是由单片机控制、10个LED灯等主要元件组成，10个LED灯接单片机的P1.0到P1.7以及P2.0口为了限流在单片机和LED灯的阴极加上100欧姆的电阻。显示电路图如图2.3所示：图2.3显示电路表2.1LED灯代表的状态LED灯LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10状态电源指示标准洗经济洗单独洗排水强洗弱洗洗涤漂洗脱水2.3.2电机和进水排水控制电路智能洗衣机的工作部件有3个，这就是电机.进水阀和排水阀。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和波轮的转动，从而实现对衣物的洗涤。进水阀用于控制洗衣机的进水量。排水阀用于控制排水。电机在脱水时还高速旋转带动衣物脱水。电机的状态有3种，即正转.反转及停止状态。电机一般工作在这三种状态的不断转换之中，从而实现洗涤。但在脱水时，只工作在正转高速状态。进水阀和派排水阀则只有开.关这两种状态。三极管的基极接单片机的P2.3、P2.4、P2.5以及P2.6口，三极管Q1和Q2的发射极接线圈的一脚，集电极接地。继电器RL1和RL2的中间触点接集电极，常开触点接电阻，三极管Q3和Q4发射极接地，集电极接线圈的一脚。继电器RL3和RL4常开触点接地，常闭触点接+5V电源。L298的5、7脚接继电器RL3和RL4的中间触点，2、3脚接直流+5V电机如上图2.4所示：7图2.4电机和进水排水控制电路2.3.3报警电路洗衣机在进水或排水过程中，若在一定的时间范围内进水或排水未能达到预定的水位，就说明进排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。报警电路主要使用单片机P2.1口，三极管在这里起到放大的作用，发射极接蜂鸣器。如图2.5所示：8图2.5报警电路2.3.4单片机电路1.289C51的最小系统单片机的最小系统由单片机，晶振（12MHz）和电容组成。单片机是智能洗衣机的核心部件，控制显示电路，电机和进排水控制电路，同时当洗衣机出现故障时能够让报警电路报警。如图2.6所示：图2.6单片机的最小系统2.3.5按键/开关洗衣机面板上有5个按钮K1、K2、K3和S1、S2。K1、K2和K3接单片机的P3.0到P3.2口，P3.6和P3.7接S1和S2。如图2.7所示：标准洗衣程序：进水－洗涤－排水－进水－漂洗－排水－进水－漂洗－排水，相应灯亮，经济洗衣程序：进水－洗涤－排水－进水－漂洗－排水，相应灯亮单独洗衣程序：进水－洗涤排水程序：排水－脱水相应动作时需要配合S1、S2动作9图2.7按键/开关各按键功能见表2（注：按键当按下时是进行加1操作）：按键功能数字洗涤方式K1程序选择键0标准洗1经济洗2单独洗3排水K2强弱选择键0强洗1弱洗K3运行/暂停/解除报警0运行1暂停2解除报警S1水位拨下到指定水位拨上水位未到S2盖开关拨下盖开拨上盖关表2102.4原理图和元件清单﹙1﹚总原理图：如图2.8所示：11图2.8﹙2﹚智能洗衣机控制系统元件清单名称代号数量104C3130PCY1,CY22电机DJ11继电器JK14程序选择键K11强弱选择键K21运行/暂停/解除报警K31标准LED11经济LED21单独LED31排水LED41强洗LED51弱洗LED61洗涤LED71漂洗LED81脱水LED91电源显示灯LED101进水状态显示灯LED111排水状态显示灯LED121报警LS119013Q1;Q2Q3,39012Q4110KR1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,131KR14,R15,2L298U21水位S11盖开关S2189C51U411212M晶振Y11第三章硬件部分3.1单片机简介单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。它的硬件特性主要有：1.单片机集成度高。单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128B容量的RAM、2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。2.系统结构简单，使用方便，实现模块化;3.单片机可靠性高;4.处理功能强，速度快。而本设计用的是AT89C51单片机它的引脚如下图3.1所示：图3.189C51引脚