单片机控制的全自动洗衣机毕业论文.doc
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1、毕业论文(设计)题 目: 单片机控制的全自动洗衣机 学 院: 应用技术学院 专 业: 电气自动化 姓 名: 指导教师: 2013 年 6 月 5 日单片机控制的全自动洗衣机摘 要随着数字技术的快速发展,数字技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以其体积小、功能全、价格低廉、开发方便的优势得到了许多电子系统设计者的青睐。它适合于实时控制,可构成工业控制器、智能仪表、智能电器、智能武器装置以及通用测控单元等。本文以AT89C51单片机为核心设计了全自动洗衣机控制系统,本系统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、脱水和结束报警四个阶段。控制系统主要由电源电路、单片机控制系统和外
2、部硬件电路三大模块组成。电源电路为单片机主控系统提供5v的直流电压;单片机主控系统负责控制洗衣机的工作过程,主要由AT89C51单片机、按键、蜂鸣器、LED指示灯、LM324电压比较器、NPN型差分放大器组成;外部硬件电路有继电器、三极管、LED灯组成。本系统的电路并不复杂,给AT89C51单片机载入软件程序后,能够实现全自动洗衣机的基本功能。关键词: AT89C51;用户参数;继电器;控制系统;电压放大器、比较器AbstractWith the rapid development of digital technology, digital technology has been widel
3、y applied in the field of intelligent control. Its small size, complete functions, low price, convenient development advantage by many electronic system designers favor. It is suitable for real-time control, can form industrial controller, intelligent instrument, intelligent appliances, intelligent
4、weapon device and universal measurement and control unit.This paper takes AT89C51 microcontroller as the core design of the automatic washing machine control system, this system has realized the control of the washing machine and the whole washing process, including user input parameters, washing, d
5、ehydration and end alarm four stages. The control system is mainly composed of a power circuit, SCM control system and the external hardware circuit is composed of three modules. The power supply circuit provides DC Voltage 5V for single-chip microcomputer control system; single-chip microcomputer c
6、ontrol system responsible for the process control of washing machine, mainly by the AT89C51 microcontroller, buttons, buzzer, LED lights, LM324 voltage comparator, NPN difference amplifier; external hardware circuit with a relay, a triode, LED lamp. The circuit of this system is not complicated, dow
7、nloading the program to AT89C51 microcontroller, to achieve the basic functions of automatic washing machine.Keywords: AT89C51; User Parameters; Relay; Control System; Voltage Amplifier;Comparator青岛大学专科生毕业论文(设计)目 录第一章 绪论11.1 课题开发背景11.2 国内外现状及水平11.3 设计的目的和意义2第二章 设计方案32.1设计参数32.2 设计任务32.3洗衣机的设计方案42.3.
8、1 按键42.3.2 洗衣程序42.3.3 设计总方框图52.4 控制系统的功能5第三章 元器件的选择63.1 洗衣机类型的选择63.2 洗衣机马达的选择73.3 单片机的选择93.4 水位开关与电磁进水、排水阀113.4.1 电磁进水、排水阀113.4.2 水位开关123.5传感器133.5.1 TS浊度传感器133.5.2 压力传感器143.6 蜂鸣器16第四章 控制系统及外部的电路174.1 控制系统的电路组成174.2 电源电路174.3 单片机控制电路184.3.1 单片机的复位电路184.3.2 单片机的时钟电路194.3.3 LED显示电路204.3.4 蜂鸣器报警电路204.3
9、5 电动机的控制电路214.3.6 进水/排水电路224.3.7 重量检测电路234.3.8 清洁度检测电路23第五章 单片机模拟程序245.1 主程序设计245.2 洗衣程序设计255.3 洗涤程序的设计275.4 漂洗程序的设计285.5 脱水程序的设计295.6 LED指示灯程序的设计305.7 单片机编程31总 结39谢 辞40参考文献41青岛大学专科生毕业论文(设计)第一章 绪论1.1 课题开发背景目前中国洗衣机市场正进入更新换代的时期,市场潜力巨大,人们对于洗衣机的要求也是越来越高。目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等几大功能,但是在许多方面还是满足
10、不了人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平设计出更节能、功能更齐全、更人性化的洗衣机。随着加入世贸组织,很多的国内外强势品牌加入,研究新的技术开发新的产品,洗衣机行业将爆发新一轮的以“绿色环保”、“节水节能”为主题的大战,而技术制高点则是未来的竞争焦点。在国内从洗衣机市场得到的商情显示由于受水资源不断减少自来水费有所提高等因素的影响,市场上那些用水量比较大的洗衣机销售受阻而具有节水功能的洗衣机的销路不断看好。针对市场需求的变化,一些生产厂家如小天鹅、小鸭、海尔等先后向市场推出了一批节水型全自动的洗衣机。作为未来技术发展方向之一,变频技术将带动整个洗衣机行业的技术提升,有利于洗衣机产
11、业的升级。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容,大多数的洗衣机生产的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长,突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能,洗衣机的各项功能都是由单片机控制实现的,因此设计出基于单片机的洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。并且随着单片机技术日新月异的发展,单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、可靠运行、价格低廉等特点在过程控制、机电一体化、智能化仪表、家用电器等方面得到了广泛应用。总之,每一项技术的进步极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。1.2 国内外现状及水平1. 洗衣机的分类普通洗衣机:其洗涤、漂洗、脱水等功能均须手工转换;半自动洗衣机:它能在洗涤、漂洗、脱水等功能之
12、间,实现某两个功能的自动转换;全自动洗衣机:它能自动实现洗涤、漂洗、脱水等所有功能。2.全自动洗衣机在国内外的现状及水平全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式全自动洗衣机(也叫套桶式全自动洗衣机)、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的33、52和15。搅拌式洗衣机目前还没有进入我国市场,以下仪对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论。(1) 滚筒式洗衣机更好地软化衣物纤维,减小洗涤过程中衣物的损伤和变形,并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬松。提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉,加快洗衣粉中弱酸性物质与污物化学反应速度,提高洗衣粉中酶的活性,
13、同时有利于溶解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的粘附作用,从而可在同样的洗净比下(注:洗净比是国家对洗衣机的质量考核标准中的一个基本指标)大幅度降低洗涤过程对机械外力的需求。(2) 波轮式洗衣机因为滚筒式机的价格远远高于波轮式机,况且波轮式机使用方便适合国人,所以受到普遍欢迎。关于程序控制器,新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器。各厂家生产的各种弓型的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同,最少的也有好几个控制项,每一项又有几种不同的洗涤程序可供选择,足以满足不同的洗涤要求,所以没有必要考虑这个问题。关于不锈钢内桶:采用不锈钢内桶的目的是为了减小衣物和内桶壁的摩擦力,从而减轻衣物的磨损,选
14、购时应予以考虑。关于同心洗:同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装,直接驱动。这样在洗涤和脱水的时洗衣桶震动减小,噪声得以降低。为了达到一定的洗净比,就必须有足够的机械力,而机械力对衣物是有损伤的,这就注定了波轮式洗衣机的磨损率远远高于滚筒式洗衣机。1.3 设计的目的和意义目前中国洗衣机市场正进入更新换代期,市场潜力巨大,人们对于洗衣机的要求也越来越高,这就要求设计者们有更高的专业和技术水平,能够提出更多好的建议和新的课题,将人们的需要变成现实,设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容,大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长,突出一两个与别的
15、洗衣机不同的个性化的功能。洗衣机的各项功能是由单片机控制实现的,单片机的体积小,控制功能灵活,因此,设计出基于单片机的洗衣机控制系统就具有很强的实用性。而本次设计的洗衣机也是为了满足某些用户的不同需求。同时也将单片机控制技术用到了实际生活中,提高我们的实践能力,为以后我们的发展做了个良好的开端,我相信通过亲身的设计,定会受益匪浅。 第二章 设计方案2.1 设计参数1. 标准洗涤(1)洗衣机的最大载重量6Kg;(2)衣物最佳洗涤时间20分钟;(3)漂洗3分钟(单次);(4)漂洗次数不超过5次,且漂洗2次后开始水的清洁度检测;(5)最终脱水时间5分钟;2. 快速洗涤(1)洗衣机的最大载重量3Kg;
16、 (2)衣物快速洗涤时间10分钟;(3)漂洗3分钟(2次);(4)最终脱水时间5分钟;2.2 设计任务1. 主要内容:计一个用单片机控制的洗衣机控制器。以单片机为主的控制器,扩展必要的外部电路,设计制作一个洗衣机控制器。2. 主要功能:(1)标准洗涤:洗涤20分钟;漂洗3分钟,2次;检测水的清洁度,达标就直接进入最终脱水,否则继续漂洗,再检测水的清洁度最多循环不超过三次;达标之后脱水5分钟。快速洗涤:洗涤10分钟;漂洗3分钟,只有2次;脱水5分钟。主要应用在一些轻薄衣物,且总重量不足3Kg的情况。(2)有四个启动暂停按钮。第一个是洗衣机启动键K1,控制洗衣机的启动和停止。第二个是标准洗涤启动键
17、K2,工作时按此按钮暂停,再按则恢复工作。洗涤、漂洗4秒正转,停2秒,反转4秒,停2秒。第三个是快速洗涤启动键K3,工作时按此按钮暂停,再按则恢复工作。洗涤、漂洗6秒正转,停3秒,反转6秒,停3秒。第四个是洗衣机脱水启动键K4,具有单独脱水的功能。(3)有脱水功能,并且在脱水时,如果打开盖板脱水暂停。(4)进水时进水指示灯亮;排水时排水指示灯亮;洗涤时洗涤指示灯亮;漂洗时漂洗指示灯亮;脱水时脱水指示灯亮。2.3 洗衣机的设计方案本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制,包括用户参数输入、进水、洗涤、漂洗、排水和脱水等阶段。控制系统主要由电源电路、单片机控制系统和外部硬件电路构成。电源采用三端集成
18、固定稳压器7805提供+5V电源。单片机控制系统负责控制洗衣机的工作过程,主要由AT89C51单片机、NPN型差分放大器、LM324电压比较器、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成。外部硬件电路有继电器、三极管、电动机、进水电磁阀、排水电磁阀、压力和浊度传感器组成。2.3.1 按键洗衣机面板上有4个按钮K1、K2、K3、K4。K2、K3、K4不能同时启动。K1洗衣机启动键;K2标准洗涤启动键;K3快速洗涤启动键;K4脱水启动键,具有单独脱水的功能;2.3.2 洗衣程序1. 洗涤过程通电后,洗衣机从洗涤过程开始。进入洗涤过程,首先进水阀接通,开始向洗衣机供水,当到达要求水位时,进水阀断电关闭,停止进水
19、电机M接通,带动波轮旋转,形成洗衣水流。电机M是一个双速正反转电机,可以形成往返水流,有利于洗涤衣物。2. 漂洗过程与洗涤过程操作相同,只是时间短一些。3. 脱水过程漂洗过程结束后,电机M停止转动,排水阀接通,开始排水。当排水结束后,电机M高速端接通,电机开始正转,带动内桶高速旋转,甩干衣物。该过程也可单独运行,此时由K4按键控制。2.3.3 设计总方框图单片机主控系统进水、排水电路电机控制电路LED指示电路复位电路清洁度检测电路时钟电路蜂鸣器报警电路电源电路重量检测电路图2.1 设计总方案图2.4 控制系统的功能基于单片机通过控制系统设定洗衣程序在洗涤脱水桶内自动完成进水、洗涤、漂洗、排水
20、和脱水全过程。按下洗衣机启动键,再标准洗涤启动键或快速洗涤启动键。洗衣机控制系统打开进水电磁阀开始进水,进水结束后,电机在系统的控制下进行正转、停、反转通过传动带动波轮执行洗涤程序;当洗涤时间结束,控制系统切断电机电路并且打开排水电磁阀开始排水;然后再次注水,洗衣机进入漂洗状态,完成漂洗程序(至少2次漂洗)后,开始排水,同时排水电磁阀的动作并且松开为脱水程序作好准备;排水结束后系统控制电机单方向高速运转完成脱水程序;当脱水程序终了系统控制排水电磁阀和电机断电,排水阀复位,同时蜂鸣器奏响,通知用户整个洗衣程序结束。第三章 元器件的选择3.1 洗衣机类型的选择1. 波轮上开门洗衣机的优点(1)洗净
21、度高,洗涤速度快省电、移动方便、使用简单、中途可随意添加衣物或者洗涤液、不论老少都可以使用、价格便宜且程序设置灵活方便。(2)洗衣方便适合国人,并且市场消量巨大。(3)内筒是塑料材料制成,噪音小,而且上开盖,使用比较方便。这种洗衣机适用于居住在绿化较差,空气尘埃量较大,平均每2至3天换一次衣服的家庭,主要以洗净度为主,服装面料以化纤、腈纶为主。2. 波轮上开门洗衣机工作原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下,将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液,在离心力的作用下被高速甩向桶壁,并沿桶壁上升。在波轮中心处,因甩出液体而形成低压
22、区,又使得洗涤液流回波轮附近。这样,在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下,作螺旋式回转,吸入中心后又被甩向桶壁,与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区,衣物易被吸在波轮附近,不断地与波轮发生摩擦,如同人工揉搓衣物,污垢被迫脱离衣物。其次,当衣物被放进洗涤液之后,由于惯性作用运动缓慢,在水流与衣物之间存在着速度差,使得两者发生相对运动,水流与衣物便发生相对摩擦,这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则,当旋转着的水流碰到桶壁后,其速度和方向都发生了改变,形成湍流。在湍流的作用下,衣物做无规则地运动并翻滚,其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长,衣物相互相摩擦,
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