洗衣机自动控制电路设计

毕业论文

题 目 洗衣机自动控制电路设计

院 系 自动控制系

专 业 电气工程与自动化

学生姓名 蒋德锋

学 号 20072340940

指导教师 钱承山

职 称 副教授

二Ｏ一一年五月二十日

目 录

1 引言 ............................................................. 1

2 全自动洗衣机电路设计 ............................................. 2

2.1 方案选择 .................................................... 2

2.1.1 全自动洗衣机的控制功能要求： ........................... 2

2.1.2 实现方法 ............................................... 3

2.1.3 整机组成框图 ........................................... 3

2.2 硬件电路设计 ................................................ 4

2.2.1 全自动洗衣机的逻辑控制总电路 ........................... 4

2.2.2 AT89C51单片机 ......................................... 5

2.2.3 数码管显示电路 ......................................... 8

2.2.4 电机控制电路 ........................................... 9

2.2.5 进水阀控制电路 ........................................ 11

2.2.6 排水阀控制电路 ........................................ 11

2.2.7 按键及报警电路 ........................................ 12

2.2.8 洗衣机的暂停功能采用中断处理方式电路 .................. 14

2.3 软件设计 ................................................ 14

3 Proteus仿真 .................................................... 16

4 结论 ............................................................ 21

参考文献： ........................................................ 21

致谢 .............................................................. 22

I

1 洗衣机自动控制电路设计

蒋德锋

南京信息工程大学自动控制系，南京 210044

摘要:本文介绍了全自动洗衣机控制电路的设计，是以AT89C51作为核心元件，设计出了洗衣机的控制电路，特别是进行洗衣程序的控制设计。从这一角度出发，对洗衣机的功能进行分析，设计的全自动洗衣机的主要功能有一下七项：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；脱水期间安全保护功能；间歇驱动方式；暂停功能；声音显示功能。最后对设计的电路进行了仿真，仿真的结果证明了该电路的可行性、合理性，并且给出了图。

关键词：AT89C51；全自动洗衣机；控制电路；Proteus仿真

1 引言

洗衣机市场经历了最初单杠洗衣机，随后又发展了双杠洗衣机，半自动洗衣机，全自动波轮式洗衣机，滚筒式洗衣机，模糊全自动洗衣机等等，技术发展越来越成熟和稳定，但是也是存在着各自的缺陷。

在国内，双缸洗衣机购买的人已经是越来越少了，滚筒洗衣机和波轮洗衣机将成为市场的主流，使用洗衣机就是图个方便省力，现在的全自动洗衣机都符合人们的要求。全自动洗衣机的发明是洗衣机技术的一个重大革命，设计人员设计的洗衣程序使这款洗衣机更加智能化。它不仅大大节省了人力，而且还进一步扩大了机洗衣物的范围。羽绒服、羽绒被、面料结实的棉服等等都可省去手洗的麻烦和送到洗衣店干洗的费用。使用全自动洗衣机洗衣时可以根据衣物的质地、体积，在微电脑控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。所以从问世至今，全自动洗衣机一直都受到消费者的偏爱。 但是，由于全自动洗衣机的缸体仍旧以波轮式为主，所以在衣物甩干后极易发生缠绕，像羊毛、丝绸类的衣物则不能用此种洗衣机洗涤。此外，这类洗衣机对衣物的磨损程度也大于其他洗衣机。

在国外据说，欧美几乎100％的家庭使用的都是滚筒洗衣机。与中国消费者偏爱的波轮式洗衣机相比，滚筒洗衣机洗衣范围广，能够洗涤羊毛、丝绸之类的高档衣物，洗好的衣物不缠绕，对衣物磨损小。如春兰滚筒洗衣机衣物磨损率仅为普通波轮洗衣机的1／30；滚筒洗衣机转速快，最高每分钟可达1000转，还可将水加热，衣物洗净度很高；滚筒洗衣机同时利用特有的减震、平衡系统，将噪声降到了最低；因为技术先进、做工精湛，滚筒洗衣机的使用寿命是波轮洗衣机的2倍。滚筒洗衣机有两大优点：其一是省水。波轮洗衣机要在桶中注入大量的水来带动衣物；而滚筒洗衣机是使衣物落下与水拍打，需要水量较小。其次滚筒洗衣机对衣物的磨损度要低。滚筒洗衣机洗衣时颇似南方人洗衣用棒槌敲打衣物，而波轮洗衣机是使衣物来回搅动，因此，滚筒洗衣机对衣物的磨损度更低。此外，滚筒洗衣机还是环保先锋，这或许是它们在欧美大受欢迎的另一个重要原因。滚筒洗衣机不仅能节省一半以上的水，还能大量节约洗涤剂，减少生活污水的排放[1]。

尖端洗涤技术的革新，一直是洗衣机行业发展的主导力量。首先表现在洗涤方式发生巨大变化。原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在，超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运用，使洗衣机的去污

2 能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用，向更高层次的健康、环保洗涤方式转变，特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历史——洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂，减少化学品对皮肤的损害和对环境的污染。电解水、臭氧、蒸汽的杀菌除味及消毒功能倍受青睐，引发了洗衣机消费健康潮。另一变化就是高度自动化、智能化、人性化。从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按钮一切搞定！同时，用户可以按照自己的洗衣习惯，自主选择时间和方式，自编和记忆程序让用户真正做到随心所欲。人性化还表现在使用的方便和舒适，如子母分洗洗衣机可以做到不同衣物分开洗；斜桶和顶开滚筒可以做到取放衣物方便不需深弯腰；蒸汽烘干功能使得晾晒更加方便，DD直驱电机在节能降噪方面效果更加突出，等等。另外，大容量成为不变的消费趋势。前几年，洗衣机容量多为4-5公斤，6公斤的大容量尚很少见。现在，7公斤的容量已经很普遍，8公斤也正常。现代人居空间不断扩大，对宽敞、舒适、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣机一台可顶一套。业内人士表示，尖端洗涤技术的革新，所表现出的洗衣方式更加注重健康和个性化，已在市场发展中倍受欢迎[2]。 本设计采用物美价廉的ATMTEI单片机AT89C2051为控制核心,为保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣报警电路。因本设计输入按键较少,所以采用直接输入方式,使电路简单化。电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源。功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制。为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的电子元器件的基本功能。

本设计只设计了全自动洗衣机的基本功能,其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善。

2 全自动洗衣机电路设计

2.1 方案选择

2.1.1 全自动洗衣机的控制功能要求：

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。

对于一台套桶式单缸低波轮全自动洗衣机而言，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；保证高速运转时脱水的安全性等。所以，对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。

1．强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4s，间歇时间为1s，弱洗是正、反转驱动时间各为3s，间歇时间为2s。

2．4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。标准程序是进水→洗涤→漂洗→排水→脱水，如此循环3次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2min，具体

3 是：第一循环为洗涤，时间为6min，第二，第三次循环为漂洗，时间分别为4min和2min。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2min。经济程序与标准程序一样，只是循环次数为二次。单独次序是进水→洗涤（6min）→结束（留水不排不脱）。排水程序是排水→脱水→结束，时间确定与上述程序相应环节相同。

3．进、排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或者排水过程中，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。

4．脱水期间安全保护功能。洗衣机在脱水期间若打开机盖时，洗衣机就会自动停止脱水操作。脱水期间，如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5s，间歇2s，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。

5．暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机须停止工作，待驱动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。

6．声音显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声提示或显示[3]。

2.1.2 实现方法

基于上述要实现软硬件结合，软件控制硬件电路，考虑到AT89C51的特点，完全有能力控制实现上述功能，所以以AT89C51作为核心器件，控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块组成，电源电路为数字控制电路提供稳定的+5V直流电压，为电动机提供220V市电；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89C51单片机、两位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现水位监测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀组成[4]。

2.1.3 整机组成框图

针对上述，一方面涉及到硬件电路，另一方面要配合相应的软件，才能完成上述功能。下面为本设计的整机框图如图1所示。