智能洗衣机控制电路设计
1 绪论
1.1 概述
随着社会与国家经济的蓬勃发展，我国居民的生活水平越来越高，要求也越来越高，而在这个时期的智能洗衣机就作为把人们从繁忙的家务中解放出来的帮手的形象出现了，而且愈加受到人们的欢迎。
智能洗衣机是利用物理学的原理，将电能转化为机械能的家用电器。而且按照其规格的不同以及洗涤对象的不同，容量重量按Kg计算可分为家用洗衣机与集体用洗衣机。按我国的规定，洗衣机的容量在6Kg以下的属于家用洗衣机。洗衣机可根据结构原理的不同分为：①滚筒式（或称滚桶式）。②波轮式。③搅拌式(又称摆动叶式)。
现在一般的洗衣机主要由洗涤脱水桶、箱体、控制系统与传动等构建而成，有的洗衣机还装备有加热的器件。洗衣机的基本功能如洗涤脱水漂洗的控制常采用定时器所给定的时间程序来控制；洗衣机的驱动电动机提供动力。而智能洗衣机的电动机正反转和进出水阀的相应的时间转换由洗衣机的定时器来控制，在等所有程序结束以后，洗衣机发出声响用来提醒。定时器有几种类型的分别是电动式驱动式与电子式。而有电脑控制的新型定时器，则具有很多功能，它能根据被洗异物的质量和干净程度智能选择洗涤方式，洗涤时间并判断洗涤的效果进行调整改正。
洗衣机的未来趋向有很多种，在这里简单列取几种
1.电脑化。
2.塑料化。
3.新型化。
4.大容量化。
1.2 全自动滚筒式洗衣机的特点和洗涤原理
1.2.1 全自动滚筒式洗衣机的特点
目前在整个家用洗衣机市场上，滚筒式、波轮式、搅拌式洗衣机三足鼎立，其中滚筒式占60%，在欧美国家可高达90%以上。滚筒式洗衣机80年代末开始进入中国，由于滚筒式洗衣机在许多性能上优于传统的波轮式，如对衣物的磨损小、洗涤量大、节水、不缠绕等，特别适合大批量及高档服装的洗涤，因而愈来愈受
到广大家庭的青睐，所以本设计洗衣机的微机控制系统是往滚筒式洗衣机方向设计的。
滚筒式全自动洗衣机有如下特点：
⑴自动化程度比较高：用户只需要插上电源，放入衣物，调好程序选项，以后一切任务则交于全自动洗衣机了。预洗、主洗、漂洗、脱水及在主洗中加热，在漂洗中防皱等，洗衣机都将根据专家经验给以最好的洗涤效果。
⑵对衣物的磨损率低；洗涤容量大，洗涤范围广，滚筒式洗衣机采用滚动加微摩擦方法的洗涤方式，洗涤中较为柔和，对衣物的磨损小，尤其适合洗涤毛料织物、羽绒织物及大件衣物。
⑶节能节水节电：滚筒式洗衣机的耗电量小，洗一次最多耗点
0.3kW/h~0.4kW/h,洗涤过程中进水次数不超过7次，每次进水为20千克左右，整个洗涤过程下来不超过140千克。
⑷整机性能配置合理：由于机体内采取了整体吊装的方式，采取两个减震器支撑其内筒底，所以其工作非常的稳定，性能也比较好，震动也非常小，无摆动而且噪音非常低。而采用单片机控制器控制方式，使得洗衣机的抗干扰能力更加强大，洗衣机的使用寿命大大延长。
⑸使用寿命长：滚筒式洗衣机结构合理，用料讲究，并且由控制器统一控制。在整机性能上，具有使用方便，故障少，寿命长（可达15年）的优点。
1.2.2 全自动滚筒式洗衣机的洗涤原理
滚筒式洗衣机的洗涤原理与其他类型洗衣机不同，其主要利用洗涤剂和加热手段来达到洗净衣物的目的。衣物放入洗衣机洗涤液中。加入洗涤剂，通过滚筒不同强度的正反转，在转动过程中可以对洗涤进行加热。充分地利用机械作用，化学作用，热作用，对衣物进行洗涤、漂洗。离心式脱水方式可以采用不同的转速度来合理的洗涤衣物。
⑴机械作用：智能洗衣机的洗涤元器件的名字为外筒或盛水桶一卧式水桶，而且在其内筒壁上有许多滚珠与小孔。而小孔的作用就是流通洗涤液。衣物装入内筒之中，洗涤液盛放在外筒里。在内筒的一半高度处的水位，可以方便的使被洗异物处于半浸泡状态。电机开始工作以后，带动洗涤异物在筒内进行反转揉搓，而摔打揉搓衣物则依靠内筒的凸筋以及内筒的旋转来完成。
⑵化学作用；现代洗涤剂（也称洗衣粉、洗衣膏）的化学成分较为复杂/洗
涤剂主要起两个功能：一方面可以起到保护衣物，减小洗涤时对衣物的磨损作用；再一方面还起到溶解衣物的污垢，产生膨胀浸润的作用，使洗涤衣物中的污垢脱落并使其悬浮于碱性溶液中的作用。洗涤剂一般含有费皂和洗涤活性物质，降低水中石灰质的聚磷酸盐，以及增加洗涤效果的碱，增加洗衣香味的添加香料，此外还可以加入漂白、稳定剂等。
⑶热作用：全自动滚筒式洗衣机可以对洗涤液进行加热选择。加热洗涤时，不但可以增加分子运动的活性，还可以使洗涤剂充分发挥作用，特别是让洗涤剂中的富氧物质（达硼酸盐）发挥作用。但高温则会对衣物有损害，一般在40℃~60℃为宜，这样不但可以提高洗净度，还可以达到节能45％。
2 系统方案的论证与选择
2.1 总体方案的论证与选择
2.1.1 主要技术参数
额定洗衣量：3kg
电源：交流220V（50Hz）
洗涤功率：250W
脱水功率：250W
进水阀：交流220V
排水阀：直流220V
2.1.2洗衣机的主要功能
本设计全自动洗衣机的控制功能如下：
⑴洗涤功能。洗涤时其正反转的时间定为3S，其间歇的时间定为2S。
⑵排水程序、标准程序、单独程序、经济程序是洗衣机的四种洗衣方式。进水至洗涤/漂洗至排水至脱水是其标准程序，然后同样循环三次，具体来说的话第一循环为洗涤其时间定为3.5min, 第二次循环是漂洗，定的时间分别为3 min 与1.5min，采用动态时间法来去顶洗衣机的排水随需时间，其脱水所需时间定为2min.洗衣机的经济程序与标准程序基本相同，除了循环次数为两次。进水至洗涤—结束是智能洗衣机的单独程序。智能洗衣机的排水程序是排水至脱水至结束，时间
确定和上述的程序的相对应的环节是相同。（每个程序结束后都会报警）
⑶浸泡功能。在开启浸泡功能的情况之下，在上述的前三种洗衣机工作过程第一次进水以后，智能洗衣机会根据程序的设计进入浸泡的过程，先洗涤衣物一分钟，这是为了保证搅匀衣服和洗涤剂，完毕以后停机浸泡十分钟，然后退出浸泡程序转至洗涤程序。
⑷进、排水系统故障自动诊断功能。在此工作状态中洗衣机如果没有在规定的期限内进排水达到标准，据此可以表明系统有问题，智能洗衣机的控制系统检测出此问题以后告知使用者并通过警告程序发出报警提示，用来提醒使用者进行人工检修。
⑸安全保护和防振动功能。如果想打开洗衣机盖的话，在处于脱水状态，此状态就会被洗衣机自动终止。在脱水状态下，出现衣物放置不平衡以及由异物缠绕所引起的重心不稳的情况，智能洗衣机也会根据程序设定而自动终止脱水，从而避免震动幅度过大，然后等待使用着人工解决以后再次工作。
⑹间歇驱动方式。脱水状态下所采用的工作方式是间歇驱动方式，此目的是节省耗电。本系统的程序设计要求驱动4秒，间歇为2妙，脱水桶间歇期的高速旋转是考惯性来实现的。
⑺暂停功能。无论智能洗衣机出于什么工作状态，只要按下洗衣机的暂停键，洗衣机就会暂时停止所有工作，智能洗衣机待启动键按下后又能按原来所选择的状态继续进行[11]。
⑻声光显示功能。智能洗衣机的各种状态的选择和模式选择都是有声音、灯光说明和显示的。
依据智能洗衣机控制电路的技术限制和功能要求，综合考虑要选择51系列单片机AT89C2051
2.2模块方案论证与选择
2.2.1时钟电路
AT89C2051芯片内部有一个高增益反相放大器。用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL0，输出端为XTAL1，两端跨接石英晶体及两个电容可构成稳定的自激振荡器。本设计的时钟电路两个电容取30pF,可稳定频率并对振荡频率有微调作用。本设计选用JA95A型号石英振荡器，振荡脉冲频率选用6MHz。
2.2.2复位电路
在加电瞬间电容通过充电来实现来实现上电自动复位的。在通电一瞬间，电容通过电阻充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源VCC的上升时间不超过一毫秒，就可以实现复位。手动复位是通过接通复位开关，使智能洗衣机控制电路的单片机进入到复位的状态[10]。
参数的选定：在振荡稳定以后应该确定复位高电平持续的时间大于两个机器的周期。本设计的晶体频率为6MHz,取C=22μF，R=1K?。
2.2.3电源电路
电源电路是采用220V的交流电先经变压器降压,再经桥式整流电路整流，整个电路的控制器的工作电池使用三端稳压器所得到的5伏电压做为的。
本设计使用5V的电压作为整个控制器的工作电源，故选用CWM7805型稳压器，CWM7805型稳压器的输入电压为7~35V，为了保证稳压性能，电源电路接三端稳压器时，输入电压和输出电压至少要相差2V以上，但是也不能取得过大，因为太大则会增大器件本身的功耗以至于损坏器件，所以本设计在稳压器的输入电压取10V，在输入和公共端，输出和公共端之间分别接了0.1μF和0.33μF的电容，可以防止产生自激振荡。
2.2.4指示电路
系统的所有LED指示灯全部选用BT系列LED,型号为BT101， BT101型号LED 的反向击穿电压≥5伏，为了保证LED不被反向击穿，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R用下式计算：
R＝（E－UF）／IF
式中:
E -------------------- 电源电压，本设计E=5V
UF ------------------ 为LED的正向压降，BT101型号LED的正向压降UF≤2V，此处取1.5V，
IF ------------------- 为LED的工作电流，本设计取3.5mA.
所以LED的限流电阻 R＝（E－UF）／IF
＝ (5-1.5)/3.5×10-3
＝ 100?
其中译码器选用74LS139型号2-4线译码器。
2.2.5电机的正反转、进水阀和排水阀电路
电路的工作原理：当把P1.0~P1.3分别置于1时，控制电路的输出信号经过反相器之后变为0，固态继电器的输入端获得正五伏电压，使得输出端导通，实现进水阀、排水阀的开启和电机的正反转。当P1.0~P1.3分别置在0时，电路的输出信号经过反相器之后变为1，固态继电器的输入端的电压为0，固态继电器关闭，从而实现对洗衣机进水阀、排水阀的关闭和电机的停转。
本设计电动机选用XDS型洗衣机用单相电容电动机，型号为XDS-250，额定功率为250W，额定电流为2A，电容器容量为16μF。
因为电机是感性负载，所以选择固态继电器的额定电流取为电机额定电流的2.5倍，为此四种驱动电路全部选用GTJ2-5A220V AC型交流固态继电器。GTJ2-3A220V AC型交流固态继电器的额定电压为220V，额定电流为5A，控制电压为3~32V DC，关断电压为1.2V DC，开启电流为5mA，控制电流＜25mA。故本设计控制电压取4V DC，控制电流取10毫安
交流固态继电器的限流电阻R=(5-4)V/10×10-3A=100?
电动机正反转驱动电路中的二极管选用1N4148型硅开关二极管，其在IF=10 mA的测试条件下正向压降VF≤1.0V，由上面的计算可知，流过发光二极管的电流为3.5mA，故此处1N4148型硅开关二极管的正向压降VF取0.5V。
所以电机反转驱动电路中和发光二极管和开关二极管串连的限流的电阻：
R=(5-1.5-0.5)V/3.5×10-3A≈857?，所以限流电阻R取820?
固态继电器的电流为10mA，LED指示灯的电流为3.5mA，总共需要13.5mA的驱动电流，本设计选用7406型号的反相器来提高驱动能力。其低电平驱动能力达到40mA，足以满足要求。
在控制电路的固态继电器的输出端并联一吸收电路，从而可以有效的抑制加至继电器的瞬态电压和电压指数上升率，保护固态继电器。吸收电路的电阻R取
4.5K，电容取4700pF。
洗衣机的进水阀选用江阴市电磁阀厂生产的XJD系列电磁塑料进水电磁阀，型号为XJD—11。其适用电压为AC220V，适用压力为0.02~0.08MPa.
本设计洗衣机的排水方式为下排水方式，排水阀选用江阴市电磁阀厂生产的XFD系列电磁塑料排水电磁阀，型号为XFD—10，其适用电压为DC220V，适用压力为0.02~0.08MPa.
2.2.6时间显示电路
考虑到本设计所选择的CPU AT89C2051的I/O不多，时间显示器采用串行口静态扩展。选用74HC164移位寄存器。74HC164是串入并出移位寄存器，并带有清除端。
电路原理：串行口工作在方式0，即为同步移位寄存器输入/输出方式，串行数据通过RXD输入，TXD用于输出移位时钟，作为74HC164移位寄存器的同步信号。在发送过程中，当执行一条将数据写入缓冲器SBUF的指令时，串行口把SBUF中的8位数据以1/12的波特率从RXD端输出。发送完毕置中断标志TI=1。
四个共阳极显示器分别显示分、分、秒、秒。移位寄存器选用74HC164。可实现串行输入，并行输出。选用BS211A-B型号共阳极显示器，其最大工作电流IM 为10mA，正向压降UF≤2V，本设计共阳极显示器的每个LED发光二极管的工作电流取3.5mA，正向压降取1.5V。
固限流电阻R=(5-1.5)V/3.5×10-3A=1000?，限流电阻取1000 ?。
因为74HC164允许通过的电流为八毫安，故不必添加驱动电路。
2.2.7 蜂鸣报警电路
蜂鸣器选用P231906-C34型号压电式蜂鸣器。其额定电压为4~8V，本设计使用5V，故不必使用限流电阻；额定电流≤15mA.电路中P1.0接晶体管输入端。当.P1.0输出高电平1时，晶体管导通，压电式蜂鸣器两端获得正五伏的电压所以进行鸣叫；当P1.0输出低电平0时，晶体管中止，蜂鸣器中断发音。三极管选用2SC1815型号开关三极管。电路中的两电阻分别选用3.3K和5.6K。
2.3 系统总体设计方案
本设计全自动洗衣机的总体方案如图2-3所示：
图2-3 全自动洗衣机的总体系统方案图
本设计洗衣机控制方案是依据技术参数要求，本着线路简单，可靠性高和成本低的原则选择的。
3系统硬件设计
3.1 AT89C2051单片机介绍
AT89C2051功能特性和引脚功能
AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，功能强大，但它只有20个引脚。其主要功能特性为[19]：
?兼容MCS51指令系统
?15个双向I/O口
?两个16位可编程定时/计数器
?时钟频率0-24MHz
?两个外部中断源
?可直接驱动LED
?低功耗睡眠功能
?可编程UARL通道
?2k可反复擦写(>1000次）Flash ROM
?6个中断源
? 2.7-6.V的宽工作电压范围
?128x8bit内部RAM
?两个串行中断
?两级加密位
?内置一个模拟比较放大器
?软件设置睡眠和唤醒功能
按照功能可将硬件电路分为：
⑴单片机最小系统：包括CPU AT89C2051，按键和显示接口电路
⑵检测电路：包括水位检测电路和门状态检测电路
⑶驱动电路：包括电动机正反转驱动电路，进水阀、排水阀驱动电路和蜂鸣器驱动电路
⑷人机对话驱动电路：主要包括按键，显示器。其中按键用于洗衣机程序设定，并控制洗衣机的运行，发布有关指令信息。显示器为用户提供直观的洗涤时间显示。
⑸直流稳压电源电路
3.2 各部分硬件介绍和说明
3.2.1控核心部分
采用AT89C2051作为控制核心。其中P1.0用于控制洗衣机的进水阀和P1.1用于控制洗衣机的排水阀；P1.2用于控制洗涤电机正转和P1.3用于控制洗涤电机的反转；P1.4和P1.5用作译码器74LS139的输入线，74LS139译码器的四个输出线分别用于连接LED1、LED2、LED3、LED4四个LED灯。P1.6用于驱动LED5。串行口VXD和TXD用于扩展四个LED显示器。外部中断口INT0和INT1分别用做盖开关K4和暂停/启动键K3的中断口，P3.7用于驱动蜂鸣器。
3.2.2按键和开关部分部分
⒈程序选择键K1 本设计的洗衣机有四种工作程序，循环选择洗衣机的四种工作程序使用该键即可。
⒉暂停/启动键K2 该开关因为采用分时复用技术而具有三个功能。其中一个
是智能洗衣机处于停用或工作的状态，用K2启动智能洗衣机进入工作状态或原来状态；其二是洗衣机处于工作状态，按下这个开关则进入暂停的状态；其三是在故障报警期间，按下K2开关停止报警，然后回到初始的待命状态[11]。
⒊盖开关/平衡开关K3 在洗衣机脱水期间，若出现打开机盖或者转动不平衡时的情况，则应该使K3闭合，引起中断，从而实现洗衣机自动停止脱水操作，而在合上盖或者恢复不平衡以后又继续脱水。
⒋水位开关K4 在水满的时刻，K4会闭合。在进水期间，系统会不断的检测K4，若在2.5分钟内检测到K4闭合。则会停止进水。否则认为进水出故障，并发声提示，关闭进水阀；在排水期间，系统会一直检测K4，若在一分钟内检测不到K4的断开，则认为是排水系统出故障，从而发声警示，然后会关闭排水阀，否则的话按正常处理[11]。
⒌开启/关闭浸泡键K5 该键用于开启或者关闭洗衣机的浸泡功能。
⒍强制复位键K6 按下该键可以使单片机强行复位。
3.2.3 LED指示灯
LED1，LED2，LED3，LED4分别用来指示排水程序，单独程序，经济程序，标准程序四种洗衣工作程序；LED5用于指示浸泡功能开启，闪烁时表示正在浸泡衣物；LED6，LED7，LED8，分别用来表示洗涤，排水，进水三种状态。
3.2.4译码器
74LS139为双2-4线译码器，之所以选用它是因为AT89C2051单片机只有20个引脚，I/O线不足，选用它可解决CPU I/O线数量的不足。本设计洗衣机有4种不同的工作程序，分别要用四种不同的显示来加以区别。74LS139双2-4线译码器仅占用CPU的P3.0和P3.1两口线即可提供4种不同显示的驱动，其逻辑关系是：P3.0，P3.1为“11”时LED1亮，指示标准程序；为“10”时LED2亮，指示经济程序；为“01”时LED3亮，指示单独程序；为“00”时LED4亮，指示排水程序。
3.2.5固态继电器
交流固态继电器是一种无触点通断电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端, 交流固态继电器内有发光二极管及光触发双向可控硅，输入输出之间电气隔离是用光电隔离,。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。选择这个器件的原因是，它既可以使控制电路更加的简洁，还可以使强、弱两类电完全被分开，从而
确保主板的安全，不被损坏。
3.2.6反相器
选用反相器是防止AT89C2051型号单片机的驱动电流不足，4个反相器可分别驱动4个交流固态继电器。
3.2.7移位寄存器
本设计CPU的I/O数量不是很多，考虑到这个问题，所以本设计时间显示电路采用串行口扩展，通过移位寄存器的输出控制，可实现四位LED显示器的驱动控制。
3.2.8 LED显示器
四个共阳极的LED显示器分别显示分、分、秒、秒。用来作为显示屏幕，从而使使用者观察更加方便。
3.3各部分电路
3.3.1控制逻辑电路模块
全自动洗衣机的控制原理图如图3-1所示。它由单片机AT89C2051为核心加上有关集成电路及元器件组成。
图3-1 洗衣机的控制原理图
本设计全自动洗衣机有3个工作部件：电机、进水阀与排水阀。洗衣机的动力源是电机，洗衣机滚筒的转动是靠它的转动带动，从而实现对衣物的洗涤。控
制洗衣机的进水量是用进水阀来控制的。智能洗衣机的排水使用排水阀控制的。电机在脱水时还继续旋转带动衣物以便脱水。电机有3种状态，即正转.反转和停止状态。电机一般工作就在这三种状态的不断转换之中，从而实现洗涤。但在脱水时，只工作在正转状态。
开.关这两种状态是进水阀和派排水阀仅有的两种状态。
3.3.2时钟电路
全自动洗衣机的微机控制系统的时钟电路如图3-2所示：
图3-2时钟电路
AT89C2051用于构成振荡器。本设计选用JA95A型号石英振荡器，振荡脉冲频率选用6MHz。
3.3.3复位电路
本设计微机控制系统的复位电路采用手动复位和上电复位组合，其电路图如图3-3所示。
图3-3 复位电路
加电瞬间电容通过充电来实现上电自动复位的。在通电瞬间，电容通过电阻充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源VCC的上升的时间不超过1毫秒，就可以实现复位。手动复位是通过接通复位开关，使单片机进入复位状态。
参数的选定：在振荡稳定后应保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。本设计的晶体频率为6MHz,取C=22μF，R=1K?。
3.3.4电源电路
电源电路如图3-4所示：
图3-4电源电路
电源电路是采用220V的交流电先经变压器降压,再经桥式整流电路整流，最后用三端稳压器稳压得到5V的电压作为整个控制器的工作电源。
本设计使用5V的电压作为整个控制器的工作电源，故选用CWM7805型稳压器，
CWM7805型稳压器的输入电压为7~35V，为了保证稳压性能，电源电路接三端稳压器时，输入电压和输出电压至少要相差2V以上，但是也不能取得过大，因为太大则会增大器件本身的功耗以至于损坏器件，所以本设计在稳压器的输入电压取10V，在输入和公共端，输出和公共端之间分别接了0.1μF和0.33μF的电容，可以防止产生自激振荡。
二极管的选型：
根据式Uo =1.2 Ui
式中：
Ui --------------- 整流电路的输入电压
Uo --------------- 整流电路的输出电压
因为电源电路中的三端稳压器CWM7805的输入电压取10V，所以整流电路的输出电压Uo=10V。
由式 Uo =1.2 Ui
可得：Ui =Uo/1.2=10/1.2=8.333 V
整流二极管所承受的最高反向电压URW= 2Ui =11.783 V
选用2CZ52A型硅二极管，其最大整流电流为100mA,反向工作峰值URWN为25V，URWN ＞URM，
考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变压器的二次侧电压大约要高出10%，即8.333×1.1=9.1663≈9V。
3.3.5指示电路
本系统的指示电路设计如图3-5
图3-5 指示电路
系统的所有LED指示灯全部选用BT系列LED,型号为BT101， BT101型号LED 的反向击穿电压≥5伏，为了保证LED不被反向击穿，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R用下式计算：
R＝（E－UF）／IF
式中:
E -------------------- 电源电压，本设计E=5V
UF ------------------ 为LED的正向压降，BT101型号LED的正向压降UF≤2V，此处取1.5V，
IF ------------------- 为LED的工作电流，本设计取3.5mA.
所以LED的限流电阻 R＝（E－UF）／IF
＝ (5-1.5)/3.5×10-3
＝ 100?
其中译码器选用74LS139型号2-4线译码器。
3.3.6电机的正反转、进水阀和排水阀电路
电动机正反转、进水阀和排水阀电路如图3-6所示：
图3-6 电动机正反转、进水阀和排水阀电路
电路的工作原理：当P1.0~P1.3分别置于1时，输出信号经过反相器之后变为0，固态继电器的输入端获得+5V电压，使得输出端导通，实现进水阀、排水阀的开启和电机的正反转。当P1.0~P1.3分别置0时，输出信号经过反相器之后变为1，固态继电器的输入端的电压为0，固态继电器关闭，实现对洗衣机进水阀、排水阀的关闭和电机的停转。
本设计电动机选用XDS型洗衣机用单相电容电动机，型号为XDS-250，额定功率为250W，额定电流为2A，电容器容量为16μF。
GTJ2-3A220V AC型交流固态继电器的额定电压为220V，额定电流为5A，控制电压为3~32V DC，关断电压为1.2V DC，开启电流为5mA，控制电流＜25mA。故本设计控制电压取4V DC，控制电流取10mA
交流固态继电器的限流电阻R=(5-4)V/10×10-3A=100?
电动机正反转驱动电路中的二极管选用1N4148型硅开关二极管，其在IF=10 mA的测试条件下正向压降VF≤1.0V，由上面的计算可知，流过发光二极管的电流为3.5mA，故此处1N4148型硅开关二极管的正向压降VF取0.5V。
所以电机反转驱动电路中和发光二极管和开关二极管串连的限流的电阻：
R=(5-1.5-0.5)V/3.5×10-3A≈857?，所以限流电阻R取820?
固态继电器的电流为10mA，LED指示灯的电流为3.5mA，总共需要13.5mA的驱动电流，本设计选用7406型号的反相器来提高驱动能力。其低电平驱动能力达到40mA，足以满足要求。
吸收电路的电阻R取4.5K，电容取4700pF。
洗衣机的进水阀选用江阴市电磁阀厂生产的XJD系列电磁塑料进水电磁阀，型号为XJD—11。其适用电压为AC220V，适用压力为0.02~0.08MPa.
本设计洗衣机的排水方式为下排水方式，排水阀选用江阴市电磁阀厂生产的XFD系列电磁塑料排水电磁阀，型号为XFD—10，其适用电压为DC220V，适用压力为0.02~0.08MPa.
3.3.7显示电路
时间显示电路如图3-7所示：
图3-7 时间显示电路
考虑到本设计所选择的CPU AT89C2051的I/O不多，时间显示器采用串行口静态扩展。选用74HC164移位寄存器。74HC164是串入并出移位寄存器，并带有清除端。
电路原理：串行口工作在方式0，即为同步移位寄存器输入/输出方式，串行数据通过RXD输入，TXD用于输出移位时钟，作为74HC164移位寄存器的同步信号。在发送过程中，当执行一条将数据写入缓冲器SBUF的指令时，串行口把SBUF中的8位数据以1/12的波特率从RXD端输出。发送完毕置中断标志TI=1。 [16]。
四个共阳极显示器分别显示分、分、秒、秒。移位寄存器选用74HC164。可实现串行输入，并行输出。选用BS211A-B型号共阳极显示器，其最大工作电流IM为10mA，正向压降UF≤2V，本设计共阳极显示器的每个LED发光二极管的工作电流取3.5mA，正向压降取1.5V。
固限流电阻R=(5-1.5)V/3.5×10-3A=1000?，限流电阻取1000 ?。
因为74HC164允许通过的电流为8 mA，故不必添加驱动电路。
3.3.8蜂鸣报警电路
蜂鸣报警电路如图3-8所示
图3-8蜂鸣报警电路
蜂鸣器选用P231906-C34型号压电式蜂鸣器。其额定电压为4~8V，本设计使用5V，故不必使用限流电阻；额定电流≤15mA.电路中P1.0接晶体管输入端。当.P1.0输出高电平1时，晶体管导通，压电式蜂鸣器两端获得+5V的电压而鸣叫；当P1.0输出低电平0时，晶体管截止，蜂鸣器停止发声。三极管选用2SC1815型号开关三极管。电路中的两电阻分别选用3.3K和5.6K。
3.3.9本章小结
⑴从程序图4-1主流程图中可以看出本程序设计的基本流程，系统上电复位后，首先要进行初始化，标准的洗衣工作程序是以默认的洗衣工作程序为标准的，然后扫描程序选择键K1，开启浸泡键K5和启动键K2，这时洗衣机处于待命状态。通过K1可修改洗衣工作程序，通过K5可开启洗衣机的浸泡功能，扫描过程中当发现启动键K2按下时，洗衣机即从待命状态进入工作状态[11]。
⑵洗衣机进入工作程序后，系统首先根据RAM中57H单元的特征字判断洗衣机的洗衣工作程序，若特征字为0F0H，为排水程序，程序直接跳转进入排水操作，而 01H为单独程序，02H为经济程序，03H为标准程序。如果57H单元的特征字为01H，02H或者03H，则进入进水操作，P1.0置位驱动进水阀开启。进水期间系统不断检测水位开关K4的状态，当检测到K4闭合时，说明进水以达到预定水位。若在规定的2.5min极限内没有检测到K4闭合，说明进水系统发生故障，此时洗衣机退出工作状态，程序跳转到GUZHANGCHENGXU为标号地址的故障处理程序段进行报警，本设计洗衣机的故障处理方法是：将P1.0~P1.3位全部置“0”，中止洗衣机的各中操作，然后洗衣机以响1s停2s的规律不断地发出报警信号，直到人工干预即按下K2（暂停/启动键）键后为止（按下K2后，程序跳转回主程起始地址，洗衣机又回到待命的初始状态0）[11]。
⑶在正常情况下，进水期间检测到K4闭合时，说明进水已经达到预定水位。这时洗衣机通过判断55H单元中的内容是否为01H，如果是则执行浸泡功能，执行浸泡功能后设置55H单元为00H，似的后面的漂洗环节不会再次执行浸泡功能，执行浸泡功能后即进入洗涤工作程序；如果不是则洗衣机直接进入洗涤工作程序。因为电机在洗涤或漂洗工作时有三中状态，分别是正转、反转和间歇状态，所以用P1.2，P1.3两线来实现对惦记这三种状态的控制是合理的。其逻辑关系是：P1.3，P1.2为“00”时电机间歇，为“01”时正转，为“10”时反转。洗涤时间为4.5min.洗涤结束后，判断是否排水。由控制要求可知，若不排水则为单独程序，这时程序直接跳到结束，否则进入排水程序[11]。
⑷本程序设计采用动态时间法来确定洗衣机的排水时间，其原理是：根据常用的空气压力水位开关的特性（即在进水中当水位达到预定水位时水位开关就接通；在排水中当桶内水位下降11cm 后，水位开关才断开），在排水过程中若从开始到开关断开所需时间为D，则整个排水所用时间为2D+50s（查海尔洗衣机经验
北京工业大学 课程设计说明书 题目：全自动洗衣机控制设计 学院：电子信息与控制工程学院 专业：自动化 学号： 姓名：指导教师：张会清刘红云 成绩： 年月
目录 一．课程设计题目………………………………………——全自动洗衣机控制的设计及组态……………………二．课程设计目的………………………………………——天工组态软件调试与设计……………………………三．课程设计任务……………………………………… 四、课程设计地点及设备……………………………… 五、课程设计整体方案………………………………… 六、系统设计…………………………………………… （一）硬件接线、控制程序设计与调试……………… （二）上位机组态软件设计………………………………… （三）下位机设计与调试…………………………………… .控制要求…………………………………………… 地址表……………………………………………… 接线图……………………………………………… .程序流程图…………………………………………… .梯形图………………………………………………… .设计说明………………………………………………… .调试过程………………………………………………… 七、总结及感想…………………………………………… 八、参考资料………………………………………………
一．课程设计题目——全自动洗衣机控制的设计及组态现在，全自动洗衣机已经进入了千家万户之中，极大的方便了人们的日常生活，提高了人们的生活质量，使人们从那繁重的体力劳动中解脱出来。所谓全自动洗衣机，就是将洗衣的全过程(泡浸洗涤漂洗脱水)预先设定好个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由扬声器发出响声。本文是基于三菱系列的全自动洗衣机梯形图系统的设计，设计完善的全自动洗衣机控制系统，以满足控制要求，实现洗衣自动化的控制。 二、课程设计目的： 在先修课程《现代电气控制技术》中可编程控制器部分学习与实验的基础上，通过松下系列对全自动洗衣机洗涤过程进行控制的编程设计与调试，进一步熟悉并掌握的工作原理，了解控制对象的工艺流程和技术要求, 运用所学知识进行系统设计，初步掌握控制系统设计的基本方法，培养灵活运用专业知识解决工程技术问题的能力。通过使用天工组态软件，掌握组态设计的方法及调试方面的知识。 三．课程设计任务： .用实现全自动洗衣机运行控制，完成框图及梯形图控制程序的编制，并画出硬件接线图，进行软硬件的联调，并用组态软件进行监控。 .具体动作过程要求如下： （）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，直到高（中、低）水位，然后关水； （）秒后开始洗涤； （）洗涤时，正转秒，停秒，然后反转秒，停秒； （）如此循环次，总共秒后开始排水，排空后脱水秒； （）开始清洗，重复（）～（），清洗两遍； （）清洗完成，报警秒并自动停机； （）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。
目录 1. 智能洗衣机的设计方案 0 2. 单元模块设计 0 2.1 主控制器简介 0 2.1.1 STC89C52单片机特点 (1) 2.1.2 STC89C52最小系统电路设计 (2) 2.2洗衣机电机驱动电路设计 (4) 2.3 显示电路设计 (4) 2.3.1 数码管简介 (4) 2.3.2 数码管显示电路设计 (6) 2.4 水位检测模块设计 (7) 2.5 按键控制模块设计 (8) 2.6蜂鸣器模块设计 (10) 3.系统软件设计 (10) 3.1 系统软件结构 (10) 3.2 主程序流程图 (10) 3.3 控制程序流程图 (12) 4.系统调试 (13)
4.1 测试环境及工具 (13) 4.2 硬件调试 (13) 4.3 软件调试 (13) 5.设计总结 (15) 6.参考文献 (15) 附录1：作品实物图 (17) 附录2：作品原理图 (19) 附录3：作品PCB图 (20) 附录4：作品仿真图 (19) 附录5：作品程序 (22)
1. 智能洗衣机的设计方案 智能洗衣机系统主要由水位采集模块、驱动模块、显示模块、控制模块四部分组成。控制模块由按键控制组成，用于实时时间的设置，洗衣机根据控制模块的输入值选择不同的工作状态。 显示模块用于人机信息交换，显示当前工作时间和工作状态。水位采集模块用于采集当前洗衣机水的深度。智能洗衣机系统的设计方案图如图1所示。 图1 智能洗衣机系统的设计方案图 2. 单元模块设计 2.1 主控制器简介 本设计主控制器采用软件编程自由度大，外围模块丰富，硬件电路简单的可编程控制芯片STC89C52。STC89C52一类具有8位总线的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐。 2.1.1 STC89C52单片机特点 STC89C52芯片具有如下特点：
全自动洗衣机控制系统的设计 1. 论文（设计）选题的目的和意义 洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中应用也十分广泛。但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。而随着单片机技术的发展，用单片机来作为控制器，就能很好地满足洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。 单片机又称微控制器,或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的，所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小，故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。而家用电器品种多，功能差异也大,所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能，完全可以满足家用电器的需求。 2. 国内洗衣机现状及其发展趋势 洗衣智能化 相对于传统洗衣机而言，智能洗衣机可以模仿人的感觉，包括思维和判断能力。在您投入衣物后的几秒钟之内，智能洗衣机即可自动判断出衣物的重量，并结合衣物的衣质，为您选择最适合的水位。还可以根据水位和衣物的脏污程度，决定洗涤剂的用量、洗涤时间的长短和洗涤方式。另外，智能洗衣机通过模糊控制电脑操作智能波轮与内桶，产生各种不同方向的水流，像无数只手一样，对污垢、进行分解和扭曲，从而达到洗净衣物、减少缠绕、降低磨损、节约时间和水量的功能，水流方式多样化 目前时常上洗衣机的水流方式也是多样化，如“悬浮”。悬浮即使是改变传统的喷水方向，水流是从桶的底部喷出，巨大的立体水流力量能将衣物“托起”，使
目录 一、设计课题： 全自动洗衣机控制电路设计。 二、课题内容： 全自动洗衣机运行框图及梯形图控制程序的编制，并进行硬件接线。 三、设计目的： 1．进一步掌握和巩固PLC控制的基本知识； 2.掌握PLC程序的设计及调试方法； 3. 熟练掌握PLC的硬件接线； 3．学会查阅有关专业资料及设计手册； 四、程序设计任务及要求 1．控制要求 （1）按下启动按钮及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水；（2）2秒后开始洗涤； （3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒； （4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒； （5）开始清洗，重复（1）-（4），清洗两遍； （6）清洗完成，报警3秒并自动停机；
（7）若按下停车按钮，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。五、PLC机型 日本三凌公司的F系列PLC:FX1N系列。 六、控制全自动洗衣机的课题思路 按下电源开关，选择水位高低，当水位到达固定液位后洗衣机开始洗涤衣服。要使用P LC来实现洗衣机的全自动，它的输入设备主要有电源按钮，启动按钮，水位选择按钮（高、中、低），排水和脱水按钮等。输出设备主要有电源指示灯，水位选择按钮信号灯（高、中、低），进水、排水指示灯，洗涤电动机由控制要求，首先打开电源，用户根据衣服的多少和大小进行水位的选择，当水位达到固定液位，电动机开始正转、反转进行洗衣，第一遍洗衣 完成后自动排水、脱水开始再次洗涤，洗衣结束后蜂鸣器报警。七、全自动洗衣机控制程序流程图 全自动洗衣机控制流程图 八、全自动洗衣机I/O分配图
I/O地址分配表 九、PLC端子接线图 PLC外部接线图 十、全自动洗衣机控制梯形图 十一、程序运行功能简要分析 1.按下X1启动按钮，洗衣机开始运行； 2.如果按下X1,X2,X3其中下一个进水感应开关，选择高中低水位由行程开关X7、X10、X11控制水位高低，当水位到达开关快关闭合进入下一步骤。
山西职业技术学院电气工程与自动化系 毕业设计（论文）任务书 题目名称：基于PLC的全自动洗衣机 学生学号：1012100317 指导教师：****** 学生姓名：王堃学生专业：电气自动化 山西职业技术学院电气工程与自动化系 2012年12月 1日
基于PLC的全自动洗衣机控制 摘要 随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。 传统洗衣机基于电器的控制，已经不能满足人们对其自动化程度的要求了。洗衣机要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。自动化技术的飞速发展，使得洗衣机由最初的半自动式发展到现在的全自动式，并正在向智能化洗衣机方向发展。 洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益广泛，本次设计利用西门子公司生产的PLC控制全自动洗衣机，与传统的继电器逻辑控制系统相比较，洗衣机可靠性、节能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，与此同时系统维修简单、维修时间缩短。 本文首先介绍了洗衣机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图及编程软件进行了说明，最后对系统进行了仿真。PLC采样按钮及限位开关外部输入信号的变化，执行相应的程序，然后输出控制电机正反转及脱水处理，控制方式灵活多样。 最后就本课题所做的工作进行了总结，并对进一步的研究提出了自己的看法。本次设计的全自动洗衣机工艺要求有待改善，不可以单独脱水及洗衣时间的设置；由于时间有限，没做进一步的改善。基于全自动洗衣机在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛的推广价值。 关键词：全自动洗衣机, PLC, 控制
全自动洗衣机控制系统 设计 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
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 专业名称自动化 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间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 目录
全自动洗衣机电路原理图 全自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。 全自动洗衣机由洗衣系统和控制电路组成。其控制电路分为机械和电脑型，电脑型控制电路是以单片机作为控制电路的核心。图1给出单片机Z86C09组成的全自动洗衣机的控制电路。 Ⅰ.自动洗衣机的洗衣程序 洗衣机面板上有4个按钮K1、K2、K5和K6。 K1用于水流选择，分两档：普通水流与柔和水流； K2用于洗衣周期选择，可以选择洗涤、漂洗和脱水三个过程； K5是暂停开关； K6是洗衣程序选择键。洗衣程序分为标准程序和经济程序。 洗衣机的标准洗衣程序是：洗涤——脱水——脱水——漂洗——脱水——漂洗——脱水。经济洗衣程序少一次漂洗和脱水过程。 1．涤过程 通电后，洗衣机进入暂停状态，以便放好衣物。若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。当按暂停开关键K5时，进入洗涤过程。首先进水阀FV通电，打开进水开关，向洗衣杨供水；当到达预定水位时，水位开关K4接通，进水阀断电关闭，停止进水；电机MO接通电源，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机MO是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。 2．脱水过程 洗涤或漂洗过程结束后，电机MO停止转动，排水阀MG通电，开始排水。排水阀动作时，带动离合器动作，使电机可以带动内桶转动。当水位低到一定值时，水位开关K4断开，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。 3．漂洗过程 与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。 全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。 Ⅱ.洗衣机控制器的硬件组成原理 洗衣机控制器由单片机Z86C09作为控制器的核心所构成，该控制器具有以下特点： （1）具有较强的抗干扰能力，当受到外部强干扰，程序出错时，可以自动使系统复位重新执行程序。 （2）采用无噪声、无电磁干扰的双向晶闸管作为控制元件，控制电磁阀和电机。 （3）具有欠压和过压保护，欠压时，控制器不工作；超压时，保护电路起作用。 （4）具有瞬间掉电保护功能，电源短时间停电后，电压恢复时，能够维持原运行程序的工作状态并继续完成洗衣程序。
洗衣机洗涤控制电路设计 姓名： 学号： 专业：集成电路工程 2010年11月17日
洗衣机洗涤控制电路设计 一、洗衣机洗涤控制电路的性能要求 1．强洗、标准、轻柔三种洗涤模式 强洗周期水流控制：正向电机接通5秒后，停2秒；再反向电机接通5秒，停2秒；然后又正向电机接通5秒。如此循环控制电机，直到洗涤定时结束。 标准洗周期水流控制：其过程与强洗周期水流控制相同，不同的是正向接通时间为3.5秒，停止时间为1.5秒，反向接通时间为3.5秒。 轻柔洗周期水流控制：正向接通时间为2.5秒，停止时间为1.5秒，反向接通时间为2.5秒。 2．三种洗涤定时 洗衣机洗涤定时可有三种选择：5分钟、10分钟、15分钟。 3．上电复位后的初始设定 初始设定为标准模式，定时时间为15分钟。如需修改可按模式选择按键和定时选择按键。每按一次按键转换一次，可多次进行循环选择。当某一次洗涤过程结束后，自动返回初始状态，等待下一次洗涤过程开始。 4．启/停控制 洗涤过程由启/停键控制。每按一次启/停键，状态转换一次。 5．洗涤定时精度 洗涤定时误差要求不大于0.1秒。 为简化设计洗衣机洗涤控制电路，只要求输出正向和反向的电机控制信号。 二、洗衣机洗涤控制电路的结构 根据上述对洗衣机洗涤控制电路的性能要求，可以画出如图1所示的结构框图。 该控制器由四大部分组成：主分频器、主控制器、洗涤定时器和水流控制器。
图1 洗衣机洗涤控制电路的结构框图 1．主分频器 主分频器用来产生1秒和0.1秒的时钟供主控制器使用。因DE2开发板上只有27MHz和50MHz时钟，故本设计为简单起见采用开发板自带的50MHz晶振，50000000分频后得到1HZ的时钟和5000000分频后得到10Hz的时钟。 图2 主分频器的结构 2．主控制器 主控制器的输入信号和输出信号如图1所示，分别叙述如下。 (1) 输入信号: reset：上电复位； start_stop：启/停按键输入； mode_sel：洗涤模式选择按键输入； 系统时钟输入(sysclk)：50MHz主时钟； time_sel：洗涤定时选择按键输入； timer_down：定时到输入。 (2) 输出信号： s5min_out：5分钟定时控制； s10min_out：10分钟定时控制；
合肥学院 计算机科学与技术系 微机原理与接口技术 课程设计 课程设计科目全自动洗衣机控制系统 学生姓名 学号 班级 指导教师高玲玲、肖连军
1、题意分析与解决方案 1.1 题意需求分析 根据以上题目所给的提示，我们对其进行解析：首先，刚开始的时候系统处于初始状态，准备好启动，然后一声蜂鸣表明洗衣机已经进入工作状态。当按下暂停键之后，9s的放衣服时间，然后选择洗衣周期，然后我们进入了洗衣状态。在洗涤的过程时，打开进水阀（此过程就是注水的过程），当到达预定水位时，按下水位开关，然后电机MO转动，在洗涤的过程中电机正反转三次后停止转动。然后进入脱水的过程，此时我们要打开排水阀，然后使电机正转，脱水结束后，电机停止转动。漂洗过程和洗涤的过程相似，只是在漂洗的时候，是把电机转动的次数改成正反转两次。甩干的过程和脱水的过程相似，只是电机转动的时间比脱水过程长一些。 从题意需求分析本课程设计需要解决的问题如下： （1）怎样用程序实现电机的正转反转； （2）我们怎么样在全速运行的条件下知道程序已经进入到哪一个步骤； （3）怎样分配按键，使程序尽可能的全自动化。 1.2 解决问题方法及思路 1.2.1硬件部分 本课程设计具体要求如下： （1）进水阀由继电器模拟； （2）洗衣流程进展过程由LED等指示； （3）预设水位由按键控制； （4）波轮旋转由电机控制。 此次课程设计中，我们在程序运行时，需要用到按键，所以对按键的分配如下：
表1-1 按键分配表 K1 暂停开关0 关闭 1 开启 K2 洗衣程序选择0 标准洗衣 1 经济洗衣 K3 水位开关0 低水位 1 高水位 本实验中我们要用到的硬件主要是8255A、LED指示灯、继电器、八路二进制开关、步进电机、蜂鸣器。 我们将LED指示灯接在8255A的PA口，而LED指示灯在此次实验过程中的作用就是指示洗衣流程进展（第5个灯亮表示在洗涤的过程，第6个灯亮表示在脱水的过程，在第7个灯亮表示在漂洗的过程，第8个灯亮表示在甩干的过程）和提示我们下一步应该怎样按键。将八路二进制开关接在8255A的PB口上，八路二进制开关在本实验中的作用是模拟洗衣机面板上的按键和水位开关的作用。将步进电机的A、B、C、D四相分别按顺序接到PC口的PC0~PC3上，本次实验过程中采用的是四相八拍的步进电机。将蜂鸣器接在PC口的PC4上，蜂鸣器的作用主要是提示我们洗衣机已经启动和洗衣结束。将继电器接入到PC口的PC5上，继电器在本次实验过程中的主要作用是模拟进水阀。 1.2.2软件部分 8255A是一个可编程芯片，我们可以通过程序对8255A芯片进行编程来实现本次课程设计所要求实现的所有功能。在本次实验中我们需要在程序中实现对电机的转动。为了能实现洗涤过程（此过程要求电机正转和反转），所以我们采用的是步进电机，实际应用中步进电机的类型有很多种，然而我们的实验箱上是四相的步进电机，在实验中我采用的是四相八拍的控制，当我们使其从A→AB→B →BC→C→CD→D→DA,这样可以实现电机的正转，当使他从DA→D→CD→C →BC→B→AB→A，这样就可以实现电机的反转，这个过程就是通过程序对PC 口的PC0~PC3进行设置的。排水阀我们是用继电器来模拟的，实验箱上的继电器是低电平工作，所以如果我们要用到继电器即要打开进水阀时，我们只要对PC口的PC5进行设置。在本实验中，我们要使用蜂鸣器来提示洗衣机工作和洗衣结束，这个过程也是通过程序来实现的，我们只要将PC4设置成低电平，蜂鸣器就开始工作了。
分数： 华南理工大学广州学院 课程设计任务书 题目：全自动洗衣机的PLC控制系统设计 课程：PLC技能培训课程设计 专业：自动化 班级： 姓名： 学号：
第一部分任务书
《PLC技能培训》课程设计任务书 一、课程设计目的 编程序控制器（PLC）于20世纪60年代在美国诞生，在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高工业装备电气自动化水平的重要设备和强大支柱。因此，PLC技术已成为电气自动化专业技能型人才必不可少的重要技能,《PLC技能培训》课程是《电气设备与PLC》课程实践教学环节，通过实践，可以帮助学生加深对理论知识消化吸收，提高PLC编程技能。 该课程设计的主要目的是通过运用三菱FX3U 系列PLC设计一控制系统，掌握PLC控制系统设计原则、方法、过程和具体设计步骤。通过设计还有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备及控制系统的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 二、PLC应用系统设计的内容和步骤 1．设计原则 （1）系统应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。 （2）在满足控制要求的前提下，应力求使系统简单、经济，操作方便。 （3）保证控制系统工作安全可靠。 （4）考虑到生产发展和生产工艺改进，在确定PLC容量时，应适当留有裕量，使系统有扩展余地。 2．设计内容 ）拟定控制系统设计的技术条件。1（． （2）确定电气传动控制方案和电动机、电磁阀等执行机构。 （3）选择PLC的型号。 （4）编制PLC输入、输出端子分配表。 （5）绘制输入、输出端子接线图。 （6）根据系统控制要求，用相应的编程语言（常用梯形图）设计程序。 （7）设计操作台、电气柜及非标准电气元件。 （8）编写设计说明书和使用操作说明书。 3．设计主要步骤 （1）分析被控对象的控制要求，确定控制任务. （2）选择和确定用户I/O设备. （3）选择PLC的型号.
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, 当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。 当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。当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 1.电脑程控器的基本电路框图 交流11V+12V+5V 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
一．设计总体思路，基本原理和框图 1.设计总体思路 课程设计要求实现电机的正传、反转、暂停，用两个LED灯的三种状态来表示，当显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，如此一来，周期恰好是60秒，正好一个60秒减计数器可以构成一个循环结构。循环的总时间可以用一个外围100进制减计数器解决，并用两个数码管显示时间。这样一个电路的主体电路就构造出来了，然后一步步实现其具体的功能。用一个74LS74触发器控制整个电路的停止和清零以及连接蜂鸣器计构成报警模块。信号发生器仿真时就直接用方波信号代替，安装电路的时候就直接用脉冲信号。设置两个开关以控制电路的启动和随时停止。现在大体上就这样计划，下面说说基本原理。 2.基本原理 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，LED灯表示出电机运转状态；当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；同时电机指示灯熄灭。 3.系统设计框图
二．仿真设计： （一）.单元电路的设计 1.分、秒计数器模块 一百进制分计数器和六十秒计数器的原理是一样的，不同的只是它们的输入脉冲和进制不同而已，我们用四片74LS192来实现分计数和秒计数功能，我们要的只是减计数，所以我们把它的UP端接到高电平上去,DOWN端接到秒脉冲上；十分秒位上的输入端B、C端接到高电平上，即从输入端置入0110（十进制的6），秒十位的LD端和借位端BO联在一起，再把秒位的BO端和十秒位的DOWN 联在一起。当秒脉冲从秒位的DOWN端输入的时候秒计数的192开始从9减到0；这时，它的借位端BO 会发出一个低电平到秒十位的输入端DOWN，秒十位的计数从6变到5，一直到变为0；当高低位全为零的时候，秒十位的BO发出一个低电平信号，DOWN为零时，置数端LD等于零，秒十位完成并行置数，下一个DOWN脉冲来到时，计数器进入下一个循环减计数工作中。 对于分计数来说，道理也是一样的；只是要求，当秒计数完成了，分可以自动减少，需要把秒十位的借位端BO端接到分计数的DOWN端作为分计数的输入信号来实现秒从分计数上的借位。当然，这些计数器工作，其中的清零端CR 要处于低电平，置数端不置数时要处于高电平。这是一个独立工作的最高可以显示101分钟的计时器。把四个192的QA/QB/QC/QD都接到外部的显示电路上就可以看到时间的显示了。作为洗衣机控制器的一个模块，它还得有一定的接口来和其他的模块连接在一起协调工作，分计数的清零端LD是接在一起的；秒的清零端LD又是接在一起的，所以当要从外部把它们强制清零时，可以用一个三极管（NPN）或者两个或门就可以实现该功能。还有我们可以利用分计数的UP 端来进行外部置数，当把它们各接到一个低触发（平时保持高电平，外部给一个力就输入一个低电平）的脉冲上就可以实现从0－9的数字输入。
摘要 中文摘要： 该毕业设计介绍了可编程序控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的定义、特点、分类、技术指标、基本结构、工作原理、硬件知 识及PLC控制系统等相关知识。采用三菱公司的FX2N系列的PLC，设计了 一个简单的全自动洗衣机控制系统。全自动洗衣机通过了可编程序控制 器来实现洗涤过程，省时省力。 英文摘要： Abstract The graduation design introduces the programmable logic controller( PLC) and PLC to control the basic knowledge of the system, include PLC definition ,characteristics, arrange ,the technique target, basic structure, the work principle, the hardware knowledge and control of PLC the system related knowledge. The design adopt the PLC of the series of FX2N of the San Ling company, design an in brief control system of full-automatic washing machine .The full-automatic washing machine passes the programmable logic controller to carry out the wash process, save time labor-saving.
分数：华南理工大学广州学院 课程设计任务书 题目：全自动洗衣机的PLC控制系统设计 课程：PLC技能培训课程设计 专业：自动化 班级： 姓名： 学号：
第一部分 任 务 书
《PLC技能培训》课程设计任务书 一、课程设计目的 编程序控制器（PLC）于20世纪60年代在美国诞生，在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高工业装备电气自动化水平的重要设备和强大支柱。因此，PLC技术已成为电气自动化专业技能型人才必不可少的重要技能,《PLC技能培训》课程是《电气设备与PLC》课程实践教学环节，通过实践，可以帮助学生加深对理论知识消化吸收，提高PLC编程技能。 该课程设计的主要目的是通过运用三菱FX3U 系列PLC设计一控制系统，掌握PLC 控制系统设计原则、方法、过程和具体设计步骤。通过设计还有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备及控制系统的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 二、PLC应用系统设计的内容和步骤 1．设计原则 （1）系统应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。 （2）在满足控制要求的前提下，应力求使系统简单、经济，操作方便。 （3）保证控制系统工作安全可靠。 （4）考虑到生产发展和生产工艺改进，在确定PLC容量时，应适当留有裕量，使系统有扩展余地。 2．设计内容 （1）拟定控制系统设计的技术条件。
全自动洗衣机控制电路 摘要自19世纪中叶，美国人史密斯研制出世界上首台洗衣机至今，洗衣机的发展已经历了一个多世纪。1910年世界上第一台电动洗衣机问世，标志着人类家务劳动自动化的开始。在数字技术风行的今天，大多数的家用电器实现了数字化控制。1922年世界上第一台搅拌式洗衣机在美国诞生。1937年世界上第一台全自动滚筒式洗衣机投放市场。1957年三洋公司推出世界上第一台涡流式波轮洗衣机。从此，确立了搅拌式、滚筒式和波轮式三种工作方式洗衣机三足鼎立天下的局面。 关键词全自动洗衣机定时器 1 引言洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，全自动式洗衣机因使用方便得到大家的青睐，全自动即进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列过程自动完成。它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时又省力，很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。而在家电市场竞争日益激烈和利润下降的今天，各大家电生产厂商均致力于开发出能满足用户各种要求的智能家电产品，并努力降低生产成本以增强竞争力。 2 方案设计 洗衣机的主要控制电路是一个定时器,它按照一定制洗涤程序控制电动机 作正向和反向转动.定时器可以采用机械式,也可采用电子式.这里采用电 子定时器来控制洗衣机的运转（图A）。
图A 定时器来控制洗衣机的运转 2.1 设电动机用k 1和k 2两个继电器控制，继电器驱动电路如下图B 所示。洗涤定时间在0~10min 内由用户任意设定。 2.2 用两位数码管显示洗涤的预置时间，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直至时间到而停机。 如果定时时间到，则停机并发出音响信号。 2.3 当定时时间到达终点时，一方面使电动机停转，同时发出音响信号提醒用户注意。 2.4 洗涤过程在送入预置时间后开始运转。 图B 洗衣机电动机驱动电路 3 总体方案与工作原理 3.1 本定时器实际上包含两级定时的概念，一是总洗涤过程的定时，二是在总洗涤过程中又包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至所设定的总定时时间到为止；依据上述要求，可画出总定时T 和电动机驱动信号Z1、Z2的工作波形如下图C 所示。 正转(10S) 暂停(10S) 反转(10S) 暂停(10S) 停止 定时未到 定时启动 定时到 Z 111Z 2 R b1 R b2 VT 1 3DG12 VT 2 3DG12 VD 1 VD 2 K 2 ~220 K 1 正转 反转
毕业设计（论文）题目：全自动洗衣机电气控制系统设计 学生姓名：朱岷 学号：2010010652 所在学院：机械与电子工程学院 专业班级：电气1003 届别：2014届 指导教师：马玲
皖西学院本科毕业设计（论文）创作诚信承诺书 1.本人郑重承诺：所提交的毕业设计（论文），题目《》是本人在指导教师指导下独立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容； 2.毕业设计（论文）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已标注说明来源； 3. 毕业设计（论文）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改数据的情况； 4.本人已被告知并清楚：学校对毕业设计（论文）中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业设计（论文）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果； 5.若在省教育厅、学校组织的毕业设计（论文）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学校按有关规定给予的处理，并承担相应责任。 学生（签名）： 日期：年月日
目录 1绪论 (1) 1.1背景意义 (1) 1.2洗衣机发展历史 (1) 1.3课题研究的目的与意义 (1) 1.4本课题研究的主要内容 (2) 2 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定 (2) 2.1 总体控制方案确定 (2) 3 全自动洗衣机的基本结构 (4) 3.1 全自动洗衣机的原理和构造 (4) 3.2 洗涤脱水系统 (5) 3.3 排水和进水系统 (5) 3.4电动机及传动系统 (5) 4 电气控制系统 (6) 4.1 控制系统结构 (6) 4.2 控制系统原理 (7) 4.3 检测电路系统 (7) 5 主要器件的选择 (8) 5.1 电动机的选择 (8) 5.2 可编程控制器外部设计 (8) 6 软件设计 (10) 6.1 系统的顺序功能图设计 (10) 6.2 全自动洗衣机的控制要求 (10) 6.3 控制系统顺序功能图 (10) 6.4 控制系统的梯形图设计 (12) 6.4系统资源分布 (15) 7总结： (16) 参考文献： (17)
武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计 课程设计任务书 学生姓名：杜炳谦专业班级：通信1006 指导教师：付琴工作单位：信息工程学院 题目: 洗衣机自动控制电路设计与实现 初始条件： 通过学到的知识，利用定时器、数码管、LED等数字电路器实现系统设计。要求完成的主要任务: 1.电路原理说明以及原理图的设计 2.设计电路的仿真，并给出仿真结果及分析 3.设计报告的撰写 时间安排： 指导教师签名： 2012年 6月 7 日系主任（或责任教师）签名： 2012年 6月 7 日
目录 目录........................................................................................................................ I 摘要.................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. I I 1.引言 (1) 2.设计要求和实现的功能 (2) 3.设计原理与方案 (3) 3.1 方案选择 (4) 4.单元电路的设计 (5) 4.1秒脉冲发生器 (5) 4.2 分秒计数器 (6) 4.3 控制电路部分 (10) 4.4循环电路 (11) 4.5 总电路图 (13) 5.电路仿真结果 (14) 5.1 秒脉冲发生器 (14) 5.2 显示电路仿真结果 (15) 6心得体会 (19) 参考文献 (19) 附录 (21)
本科生毕业设计（论文）题目基于PLC的全自动洗衣机控制系统
基于PLC的全自动洗衣机控制系统 摘要：随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。 根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控制器PLC实现控制,说明了PLC控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编程。该论文就怎样利用PLC来控制全自动洗衣机进行了调查，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。 关键词：PLC；自动；定时；控制
Entire automatic washer control system design Undergraduate：Qiu Yun qiao Supervisor：Yuan Liang Abstract:Along with the social economy development and the science and technology level enhancement, the family electric appliance entire automation becomes the inevitable development tendency. Entire automatic washer production enormous convenience people's life. The washer is the domestic electrical appliances industry does not only hit the profession which the price fights, passes through several year steady development, the domestically produced washer regardless of in quality or in function all with world leading horizontal synchronization. Looks over the washer market, the highly effective energy conservation, the province water, the province electricity, the environmental protection washer continuously occupy the dominant position in the market. How does this paper study controls the entire automatic washer using PLC, to question and so on software design, hardware design has carried on the analysis and the discussion, has realized the entire automatic washer normal operation and compulsory stops the function. Keywords: PLC; control; delay;entire automatic
芜湖职业技术学院 毕业论文 题目：基于单片机的智能洗衣机控制系统设计 院系名称：芜湖职业技术学院信息工程系 专业班级：嵌入式技术与应用 学生姓名： XXXX 学号： XXX 指导教师： XXXX 2012 年 5 月 6 日
摘要 本设计是利用89C51单片机微处理器来实现对智能洗衣机的控制，利用主程序选择按钮、启动按键和增减按键作为输入参数，通过Keil 软件编程来控制电机旋转、LED数码管显示等主要动作。在实现具体的洗衣程序时通过洗涤和脱水子程序代码来完成整个过程的控制。本设计可以实现洗衣代码选择显示、洗衣倒计时显示、进水指示、排水指示、电机旋转等主要显示过程。 关键词 89C51单片机智能洗衣机电机旋转
目录 第一章绪论 (5) 1.1 研究目的 (5) 1.2研究意义 (6) 1.3研究价值与应用 (6) 第二章系统总体设计 (8) 2.1功能需求分析 (8) 2.2硬件设计方案 (8) 2.3软件设计方案 (9) 第三章硬件电路设计 (11) 3.1 基于AT89C51单片机控制的智能洗衣机原理 (11) 3.2 原理图的说明 (11) 3.2.1.主芯片电路 (11) 3.2.2.LED数码管显示电路 (12) 3.2.3.按键电路部分 (12) 3.2.4蜂鸣电路和电机控制电路 (13) 3.2.5指示灯电路 (14) 第四章系统软件设计 (15) 4.1 Keil c51集成开发环境 (15) 4.2 仿真软件Proteus介绍 (19) 4.3 Keil与Proteus的在线联合仿真 (20) 4.4 主程序设计及各子程序模块 (20) 4.4.1.主程序 (20) 4.4.2. INT0中断模块 (22) 4.4.3. 进入待机状态 (22) 4.4.4. 设置洗涤次数模块 (23) 4.4.5 设置洗涤时间模块 (23) 4.4.6.设置脱水时间模块 (24) 4.4.7. 开始脱水模块 (25) 4.4.8. 开始洗涤模块 (25) 第五章系统调试 (27) 5.1硬件调试 (27) 5.2 程序加载 (28) 5.3系统调试结果 (28)