全自动洗衣机控制系统设计 

东北大学秦皇岛分校自动化工程系

自动控制系统课程设计

全自动洗衣机控制系统的设计

专业名称 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间

自动化

2011.6.27~2011.7.8

东北大学秦皇岛分校自动化工程系 《自动控制系统》课程设计任务书

专业:自动化 班级: 姓名:

设计题目:全自动洗衣机控制系统的设计

一、设计实验条件

装有单片机仿真软件的电脑。

二、设计任务

全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。 1.正常运行

“正常运行”方式具体控制要求如下:

(1)将水位通过水位选择开关设在合适的位置(高、中、低),按下“启动”按扭,开 始进水,达到设定的水位(高、中、低)后,停止进水; (2)进水停止 2s 后开始洗衣;

(3)洗衣时,正转 20s,停 2s,然后反转 20s,停 2s;

(4)如此循环共 5 次,总共 220s 后开始排水,排空后脱水 30s; (5)然后再进水,重复(1)~(4)步,如此循环共 3 次; (6)洗衣过程完成,报警 3s 并自动停机。 2.强制停止

“强制停止”方式具体控制要求如下:

(1)若按下“停止”按扭,洗衣过程停止,即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水 电磁阀全部闭合;

(2)可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。

三、设计说明书的内容

1、设计题目与设计任务(设计任务书) 2、前言(绪论)(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语

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目 录

摘要 ........................................................ 3 1 绪论 ..................................................... 3

1.1 课题提出的目的和内容 ...........................................3 1.2 课题研究的内容 .................................................4

2 全自动洗衣机的设计方案 ................................... 5

2.1 开关与按键 .....................................................5 2.2 洗衣机自检 .....................................................5 2.3 洗衣程序 .......................................................5 2.4 显示 ...........................................................6

3 硬件电路的设计 ........................................... 6

3.1 总体方案设计 ...................................................6 3.2 器件及其原理介绍 ...............................................6 3.3 主控电路的设计 .................................................7 3.3.1 AT89C51的简介 ................................................ - 7 - 3.3.2 AT89C51外围辅助电路设计 .......................................... 7 3.4 各部分电路的设计 ...............................................9 3.4.1 水位选择电路设计 ................................................... 9

3.4.2 启动/停止电路设计 .................................................. 9 3.4.3 显示/报警电路设计 ............................................. - 10 -

4 软件系统的设计 .......................................... 10

4.1 主程序的设计 ..................................................10 4.2 各子程序设计 ..................................................11 4.2.1 洗衣功水位选择子程序 .............................................. 11 4.2.2 漂洗子程序 ........................................................ 12 4.2.3 脱水子程序 ........................................................ 13

5 总结 .................................................... 14 参考文献 ................................................... 15 附录Ⅰ 自动洗衣机控制系统总程序 ........................... 16 附录Ⅱ 自动洗衣机控制系统总硬件连接图 ..................... 20

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全自动洗衣机控制系统的设计

摘要:根据洗衣机的控制要求,从功能要求、硬件设计、软件设计三个方面描述了一个以51单片机为核心的洗衣机控制系统。硬件线路及控制程序的设计是该系统的重要组成部分。本系统研究的内容就是以单片机为中心的洗衣机控制系统设计,系统采用常见的价廉物美的ATMEL单片机AT89C51作为控制核心。本文围绕洗衣机系统的硬件和软件进行课程设计,设计了一个简单可行的洗衣机自动控制控制系统,包括进水,洗衣,排水,脱水,报警,强行停止等功能。硬件线路设计主要包括电源、功能及控制系统、洗衣机状态显示、输出控制电路的设计。控制程序设计主要包括主程序、外部中断服务程序的设计。

关键词:洗衣机,单片机,自动控制

1 绪论

1.1 课题提出的目的和内容

随着数字科技技术的快速发展,数字科技技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优点,在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了比较广泛的应用。

洗衣机是人们现代必备的日常生活家电,它的发明和应用使的洗衣工作变得省时又省力,比较好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。然而随着人对生活质不断追求,普通的洗衣机现在已经不能再满足部分人的需求,所以研究多功能全自动的洗衣机具有重大的意义。

现在中国洗衣机市场正进入更新换代期,市场潜力非常巨大,人们对于洗衣机的功能要求也越来越高,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,在许多方面还不能达到人们对于洗衣机的需求。这就需要设计者们有更高的专业知识和技术水平,能够提出更多更好的建议和新的课题,将人们的需求变成现实,设计出更加节能、功能更加全面、更加人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机功能都没有实现全方面的兼容,大多数洗衣机的生产厂家都只注重各自品牌的特长,突出一两个与别的品牌洗衣机不同的个性化的功能。因此,我们要设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。

基于单片机控制的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点。无论在提高产品质量还是产品数量,节约资源还是改善劳动条件等许多方面都显示出无比的优越性。对基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究,可使我们掌握全自动洗衣机这种重要家电的工作原理和控制系统,进一步了解单片机在不同领域的应用方法,学会维修全自动洗衣机的基本技术,同时也为将来从事电子信息行业打下一定基础,所以本课题具有重大的意义。

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1.2 课题研究的内容

洗衣机的洗涤原理是以模拟人工洗涤衣物为基础发展而来的,即通过翻滚、摩擦、水的冲刷等机械原理以及洗涤剂的表面活化清洁作用,将附着在衣物上的污垢除掉,以达到清洁衣物的目的。目前,大多数的洗衣机都以单片机为核心来控制电路来控制电动机、进水阀、排水阀及蜂鸣器的电压输出,使洗衣机根据程序进行工作。

本文在设计洗衣机的控制系统时,洗衣机通过控制系统设定洗衣程序,在内桶自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和脱水全过程。洗衣时,控制系统将打开进水电磁阀,开始注水;当洗涤脱水桶内的水位达到系统设定值时,水位检测器向单片机发送一个信号,通知控制系统关闭进水电磁阀,同时启动电机洗衣。电机在控制系统下进行正转、停、反转,通过传动机构带动波轮执行洗涤程序;当洗涤时间结束了,控制系统将切断电机电路,打开排水电磁阀,开始排水、脱水;然后再次注水,洗衣进入漂洗状态,完成漂洗程序(通常为2次漂洗);洗涤、漂洗排水结束后,系统控制电机单方向高速运转,完成脱水程序;当最后一次脱水程序终了,系统控制排水电磁铁和电机断电,排水阀和减速离合器的制动臂复位,同时蜂鸣器报警,通知用户整个洗衣过程结束。

本设计要实现的功能有:

(1)参数的输入:通过衣物的数量、重量和质地确定水位的选择,然后通过按键输入具体的参数。

(2)洗衣状态显示:运用发光二极管会带来许多方便,它可以用来显示用户所处的洗衣功能状态。

(3)洗衣过程的实现:一般的洗衣过程包括注水、洗涤、漂洗、排水和脱水这些步骤。在洗衣过程中,系统主要控制进水电磁阀、排水电磁阀的打开和关闭,电机的正转、反转和停止。

(4)强制停止状态:若按下“停止”按扭,洗衣过程停止,即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合;可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。

(5)洗衣完毕的通知:当洗衣过程结束后,蜂鸣器就会自动报警通知用户洗衣完毕。

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2 全自动洗衣机的设计方案

2.1 开关与按键

(1)水位开关S1、S2、S3

用户根据衣量和种类进行布量感知,根据需要调节适当的水位。其中,水位开关S1、S2、S3分别代表“低、中、高”水位。 (2)启动按键K1

接通电源后,要使本机开始工作,必须按下启动按键K1。 (3)停止按键K2

接通电源,本机开始工作后,按下停止按键K2,可以使正在工作中的洗衣机洗衣过程停止,即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。 (4)手动排水按键K3/手动脱水按键K4

按下停止按键K2后,可用手动排水按键K3/手动脱水按键K4进行手动排水和脱水。

2.2 洗衣机自检

洗衣机上电后,先进行自检,包括检查安全开关,排水阀状态,进水阀工作过程,电机的运转等,若发现异常现象则蜂鸣器响,报警灯亮。

洗衣机完成一次洗衣过程所要的步骤:

(1) 进水动作:在进行洗涤时,盛水桶内的水量必须达到水位系统预设。洗衣机的进水和水位判断,是通过水位进水阀和开关的开合来控制的,当桶内没有水没到预设水位时,单片机程序将控制进水阀打开,进行注水,当桶内的水位达到设定水位时,水位开关闭合,程序就可进入下一步处理。

(2) 洗涤动作:洗涤动作指的是电机周期性的“正转-停止-反转-停止”。

(3) 排水动作:进入洗涤动作后、脱水动作前应先排水。洗衣机能够根据实际水量对排水进行动态控制。

(4) 脱水动作:排水结束后进入脱水动作,脱水是通过电机的高速正转来实现的,同时要求排水阀一直打开。脱水结束后,发出报警,并自动关闭排水阀。

2.3 洗衣程序

(1)洗涤过程

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;电机接通,带动波轮旋转,形成洗衣水流。电机进行进行“正转—停—反转—停”循环运动,可以形成往返水流,有利于洗涤衣物。

(2)漂洗过程

洗涤过程结束后,洗衣机排水阀接通,排出并脱掉带有泡沫的脏水,排水脱水结束后,洗衣机进水阀再次接通,开始向洗衣机供水,当达到水位要求时,进水阀关闭,停止进水,电机接通,进行“正转—停—反转—停”循环运动。漂洗衣物,重复漂洗2次。

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