【《基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计研究10000字》（论文）】.docx

《【《基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计研究10000字》（论文）】.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【《基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计研究10000字》（论文）】.docx（17页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计1绪论21.1 课题开发背景21.2 国内外现状及水平31.2.1 洗衣机的分类31.2.2 全自动洗衣机在国内外的现状及水平32设计方案42.1 设计参数42.1.1 标准洗涤模式42.1.2 轻柔洗涤模式42.2 设计任务52.2.1 主要设计内容：52.2.2 主要功能：52.3 洗衣机的设计方案5231按键62.3.1 洗衣程序6233设计总方框图62.3.4 控制系统的功能63元器件的选择73.1 洗衣机类型的选择73.1.1 波轮上开门洗衣机的优点73.1.2 波轮上开门洗衣机工作原理73.2 洗衣机马达的选择73.3 蜂鸣器84控制系统及外部电

2、路94.1 控制系统的电路组成94.2 电源电路94.3 单片机控制电路104.3.1 单片机的复位电路104.3.2 单片机的时钟电路104.3.3 显示电路114.3.4 蜂鸣器报警电路124.3.5 直流电梯区动电路125程序设计135.1 主程序设计135.2 洗涤程序的设计146实物制作与调试156.1 印制电路板设计156.2 印刷板制作工艺流程156.3 整机装配与调试16结论17参考文献18附录1实物照片19摘要：随着我国人民总体生活水平的逐渐提高和科学技术的飞速发展，在智能控制的范畴中越来越多的应用到数字电子技术。以其全面的功能、小巧的体积、低廉的价格、方便于开发的优势，单片

3、机逐渐得到了广泛电子工程设计者的青睐。对于实时控制系统，单片机可谓特别适用。本次设计采用型号为AT89C51的微控制芯片为核心设计了一套全自动洗衣机的控制系统，该系统基本上能够模拟消费者日常的整套洗衣流程，其中包括四个用户日常的洗衣阶段，分别是洗涤时间的设置、洗涤模式的选择、随时暂停洗衣以供中途添加衣物或洗衣液和洗衣结束提醒。本次洗衣机控制电路系统主要由三个大的模块构成，它们分别是电源电路模块、单片机控制电路模块和外部扩展硬件电路模块,其中单片机主控电路直流电压由电源电路模块提供，而洗衣机的工作过程由主控电路模块负责，外部过账硬件电路则由微控制器芯片、轻触按钮、蜂鸣器、1ED指示灯、继电器、三

4、极管、1ED数码管构成。本系统的电路结构简单，在供AT89C51微控制器写入编写好的软件程序后，全自动洗衣机的所有功能也就得以实现。关键词：用户参数；继电器；控制系统；电压放大器、比较器1结论1.1课题开发背景就当今国内洗衣机消费市场而言，洗衣机市场具备强大的潜力，该市场发展势头迅猛，消费者对洗衣机的需求和洗衣机功能的要求也可谓水涨船高。目前市面上的洗衣机主要具备仅仅的几项功能,如具备标注洗涤和轻柔洗涤模式可选功能以及随时暂停洗涤以供中途添加衣物的功能等等。但是,在生活中的很多方面，人们的日常生活需求仍不能满足。这就要求工程师和设计者们具备更高的技术和专业水准以设计出更加节能、更加完备、更加符

5、合大众需求和更加人性化的智能洗衣机。随着大量的国外品牌加入到国内洗衣机消费市场中以及随着中国加入WT0,国产家电企业在开发新洗衣机产品和研发新的洗衣技术上可谓刻不容缓,该行业将以“绿色环保”、“节能减排”为主题，进入新一轮的技术战争中，未来竞争的焦点仍然是技术的制高点的争夺。洗衣机在国内市场上的消费情况表明：由于我国水资源持续紧缺和用户平均用水费的持续增加等因素的共同作用下,市场上一大批大量用水的洗衣机的销售情况逐渐受到阻碍，销售量也逐步降低，研发节能省水的洗衣机已逐步受到国内消费者的青睐。针对正在变化的消费者需求，一些生产厂家如美的，三洋，TC1等陆续推出了多款省水节能型的全自动洗衣机。作为

6、未来技术发展方向之一，变频技术将促进整个洗衣机行业技术的进步，这无疑将更新换代洗衣机的整体行业。目前，所有洗衣机都不兼容所有方面。大多数洗衣机制造商都会关注自己品牌洗衣机的特点，并与其他洗衣机作对比强调一种或两种不同的个性化特性，走差异化路线。洗衣机的功能均由微控制器控制，单片机控制电路系统非常实用，随着飞速发展的单片机技术，其具有的集成度高，运行速度快，占用空间少，运行可靠和经济实惠等优点,使得单片机在机电一体化和家电等领域得到了较为广泛地运用。总而言之，每项技术的进步都极大地促进了洗衣过程自动化的改进。1.2国内外现状及水平1.2.1 洗衣机的分类普通洗衣机：普通洗衣机采用交流电机，因技术

7、的原因，它们不具备变频功能，其洗涤、脱水、漂洗、晾干等功能均需由人工操作，不仅耗能、噪声大，人工操作也很不方便；半自动洗衣机：半自动洗衣机就是在放置完毕衣物、洗衣液和足够的水后，再人工设定好洗衣程序，就能实现自动完成洗衣、甩干、排水的全过程，等洗衣过程完毕就自动提醒用户，然后取出晾晒。全自动洗衣机：在无需人工干预和监督的情况下，全自动洗衣机能独自自动地完成洗涤、漂洗和脱水的所有过程。1.2.2 全自动洗衣机在国内外的现状及水平当今市面上的全自动洗衣机大体可分为三个大类，分别是搅拌式全自动洗衣机、滚筒式全自动洗衣机和波轮式全自动洗衣机，它们分别占全球洗衣机市场份额的15%、52%和33%。以下仅

8、对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论：(1)滚筒洗衣机滚筒洗衣机具有质量可靠的基本结构和美观的外形设计，一般采用不锈钢内筒，制作精巧紧凑，占用空间小，方便安全，而且滚筒洗衣机大多都采用节水技术，其缺点是添加和取出衣服较为麻烦而且相对于其他洗衣机而言，滚筒洗衣机更为耗电，洗衣时间也较久，时间一般在一小时左右。波轮式洗衣机由于滚筒式机器的价格远远高于波轮式机器，因此使用波轮式机器对我们来说更经济更实用性价比也更高，因此它普遍受到我国消费者的青睬。关于市面上新推出的波轮式洗衣机采用的控制器，它们多以微控制器的程序控制器为主。各厂家生产的各种波轮自动洗衣机拥有不同的控制程序。至少有几个控件，每个控件都有

9、几种不同的洗涤程序可供选择，这些程序足以用于不同的洗涤需求。使用不锈钢材质作为洗衣机内桶的目的也很明确，就是为了让衣服和筒壁之间的摩擦有一个较好的缓冲，这样就可以有效地减少衣物的损耗，用户在购买洗衣机时应把它计算在内。关于同心清洗：同心清洗是将电机轴直接安装到清洗缸轴上并直接驱动。这减少了洗涤和脱水过程中浴缸的振动，并也降低了噪音。为达到一定的清洁效果，要求有一定程度上的搅拌力，但过大的搅拌力对衣服也会造成一定的损伤，这使本款洗衣机的衣物损耗率要比传统的滚筒洗衣机要高出不少。2设计方案2.1 设计参数本次设计的全自动洗衣机具备标准洗涤模式和轻柔洗涤模式,其共同点是在洗衣过程中电动机都是进行周期

10、性的正转-停止-反转运转，都需要用户预先设定洗涤时间，洗衣结束后都会提醒用户，唯一的不同点是轻柔洗涤模式会在电机作周期性运转的时候转动和停止的时间会相比较于标准洗涤模式来说更短，但在这种模式下给衣物的缓冲空间会更大，衣物的耗损也会降低，无论从洗衣机的使用寿命还是被洗涤的衣物的清洗情况,该新增的轻柔模式无疑是一个较为人性化的功能。以下是两种模式的详细介绍：2.1.1 标准洗涤模式(1)最大可调洗涤时间20分钟；(2)洗衣过程为电机正转20秒暂停10秒后电机反转20秒如此反复运行直到到达指定的时间；(3)到达预先设定的洗衣时间后，电机停止转动，洗衣机停止洗衣，通过蜂鸣器提醒用户洗衣完毕。2.1.2

11、 轻柔洗涤模式(1)最大可调洗涤时间20分钟；(2)洗衣过程为电机正转10秒暂停5秒后电机反转10秒如此反复运行直到到达指定的时间;(3)当到达预先设定的时间后，电机停止转动，洗衣机停止洗衣，通过蜂鸣器提醒用户洗衣完毕。2.2 设计任务2.2.1 主要设计内容：以AT89C51/52单片机控制器为主，扩展必要的外部电路，设计制作一个可以模拟全自动洗衣机的控制器电路系统。2.2.2 主要功能：(1)具有标准洗涤模式和轻柔洗涤模式两种模式可选；(2)单片机控制电路板上有五个轻触按钮，它们分别是：第一个是标准洗涤和轻柔洗涤模式选择和切换按钮K1,当洗衣机工作时可通过此按钮选择洗衣机是工作在标准洗涤模

12、式或者是轻柔洗涤模式，其中标准洗涤模式功能为正转20秒暂停10秒后电机反转20秒如此反复运行直到到达指定的时间；轻柔洗涤模式功能为正转10秒暂停5秒后电机反转10秒如此反复运行直到到达指定的时间。第二个是洗衣机的启动按钮K2,通过该按钮可随时启动和停止洗衣机的工作状态。第三个是增加洗涤时间按钮K3,它主要提供洗衣机用户在洗衣开始前进行增加洗涤时间的功能；第四个是减少洗涤时间按钮K4,它主要提供洗衣机用户在洗衣开始前进行减少洗涤时间的功能；第五个是复位按钮K5,通过这个按钮可以实现单片机控制器的复位操作，让单片机控制系统恢复到刚上电时候的初始状态。(3)电动机旋转方向是通过两个继电器控制的，当继

13、电器通电时对应的1ED灯亮起，表示相应的继电器线圈处于通电状态，对应继电器开关工作；(4)当倒计时完毕也就是洗涤全过程结束后，控制系统电路上的蜂鸣器工作报警，提醒用户洗衣完成。23洗衣机的设计方案采用微控制器设计，以AT89C51/52微控制芯片为本次设计的核心元器件,扩展的外部电路模块主要有显示电路、复位电路、按键电路、时钟电路、电源电路和电机控制电路。利用两个继电器控制电机的正转和反转进而实现对电机控制电路的控制。而采用两位一体的共阳极数码管使其与单片机相连组成洗衣机控制系统的数字显示电路,洗衣机洗涤倒计时的计算和设置洗涤时间等数字显示功能则借助C语言编程实现。而且此方案设计的洗衣机具有标

14、准和轻柔洗涤两种模式可供用户选择。2.3.1按键洗衣机控制系统上有5个轻触按钮，分别实现不同的功能，它们分别是K1洗涤模式切换键，切换标准洗涤模式和轻柔模式；K2开始洗涤键；K3洗涤时间加键；K4洗涤时间减键；K5复位键2.3.2 洗衣程序1 .洗涤过程给洗衣机通电和设定洗涤时间后，洗衣机从洗涤过程开始，电机M通电，波轮被带动旋转，洗衣水流形成。电机M是一个转向可逆的电机，可以形成正向和反向的水流，这有利于更好地洗涤衣物。用户先通过模式选择按键选择洗涤模式,也可在默认为标准洗涤模式下直接进行洗涤时间设定,设定好洗涤时间后,洗涤过程开始，等待洗涤时间到达用户所设定的时间后，电机M停止转动，蜂鸣器

15、工作提醒用户洗衣完毕。设计总方框图234控制系统的功能电源电路+图2-1设计总方框图基于单片机控制洗衣程序以实现洗衣机洗涤桶内洗涤的全过程。通过洗涤时间噌加和减少按键来设定洗涤时间，再选择洗涤模式，洗衣机开始运作，洗衣机控制系统控制电机进行正转、停止、反转运动,通过传动带动波轮执行洗涤指令；当洗衣机控制系统到达预先设定的洗涤时间，控制系统切断电机电路同时蜂鸣器奏响，通知用户洗衣完毕。3元器件的选择3.1 洗衣机类型的选择3.1.1 波轮上开门洗衣机的优点(1)很轻易地就能把衣物洗干净，省时省电、空间占上。、操作简单、在洗衣的途中可以随时添放衣服或洗衣液、快速上手、经济实惠且灵活方便。(2)与当今国民经济相符合，在国内波轮上开门洗衣机的消费量可谓是最大的。(3)洗衣机内筒由塑料制成，几乎是在静音情况下完成洗衣过程，上开盖的设计，使用起来也更加快捷方便。所以波轮上开门洗衣机适用于频繁清洗衣服的家庭，以洗净为主。3.1.2 波轮上开门洗衣机工作原理以把衣物洗干净为目的,波轮上开门洗衣机的洗涤过程主要是由机械运动产生的冲刷和洗涤液的渗润、散布等共同作用下使污垢脱离衣物。散布在波轮叶片之中的洗衣溶液在翻滚中朝桶壁被抛出，并同时随着洗衣桶的内壁攀升。在脉动器中心，由于