09325231波轮洗衣机控制电路设计

波轮洗衣机控制电路设计

姓 名：章国明

学 号：09325231

专 业：电子信息工程

班 级：093252

指导教师：高浪琴

2011年 12月 20日

东华理工大学机械与电子工程学院 现代家电原理与维修课程设计

1 目 录

一、设计目的及要求 2

1.1本课程设计目的 2

1.2 本课程设计要求 2

二、设计系统方框图 3

三、设计方法 4

四、硬件电路设计 4

4.1 AT89C2051单片机 5

4.2错误！未指定书签。主要特性及管脚说明

5

4.2.1主要特性 6

4.2.2错误！未指定书签。管脚说明

6

4.3显示电路 7

4.4电机控制电路 9

4.5进水阀控制电路 11

4.6排水阀控制电路 11

4.7按键及报警电路 12

4.8洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式 13

五、软件程序设计 15

六、设计感想 16 东华理工大学机械与电子工程学院 现代家电原理与维修课程设计

2 七、参考文献 16

八、 评分表 17

一、设计目的及要求

1.1本课程设计目的

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。

单片机以体积小、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、智能接口、智能武器装置以及通用测控单元等。

作为一个价廉物美的微控制器，单片机被广泛应用在各种数字系统中。基于单片机的全自动洗衣机控制系统是单片机应用的一个典型例子。对基于单片机的套桶式单缸低波轮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，学会维修套桶式单缸低波轮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，所以本题课具有重大的意义。

1.2 本课程设计要求

本系统控制的对象为波轮全自动洗衣机，其功能要求如下：

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

2.洗衣工作程序是进水→洗涤→漂洗→排水→脱水，如此循环三次，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2分钟，具体是：第一循环为洗涤，时间为6分钟，第二、第三次循环为漂洗，时间分别为4分和2分。排水时间采用动东华理工大学机械与电子工程学院 现代家电原理与维修课程设计

3 态时间法确定，脱水时间为2分钟。经济程序与标准程序一样，只是循环次数为二次。单独程序是进水→洗涤（6分钟）→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.脱水期间安全保护和防振动功能。洗衣机脱水期间，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。

5.间歇驱动方式。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5秒，间歇2秒，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。

6.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，待启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。

7.声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声、光提示。

二、设计系统方框图

该控制系统的功能：

基于单片机洗衣机通过控制系统设定洗衣程序在洗涤脱水桶内自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和脱水全过程。洗衣时控制系统打开进水电磁阀开始注水；当洗涤脱

单

片

机

控

制

系

统 电机控制电路

进水阀控制电路

排水阀控制电路 时钟电路 数码管显示电路

按键控制及报警电路

复位电路 东华理工大学机械与电子工程学院 现代家电原理与维修课程设计

4 水桶内的水位达到系统设定值时单片机发送一个低电平通知控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机洗衣。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；当洗涤时间终了，控制系统切断电机电路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（通常为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。

三、设计方法

洗衣机控制系统是由AT89s51单片机控制，其主要控制的对象包括：进水阀、排水阀、电机及数码管显示。这些被控刘象是需要根据不同的洗衣程序来设定它们的不同工作状况和工作时间的，进水阀和排水阀的控制还需要水位检测，同时需要数码管显示洗衣的次第和每次洗衣电机正反转的次第及电机正反转所用的时间。发光二极管用来指示工作状态。部分电路简析如下：

（1）复位电路此电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，或电源出现过低电压时，将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的标准程序状态，以消除由于某种原因的程序紊乱。

（2）时钟电路由晶振元件与单片机内部电路组成，产牛的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时。

（3）按键输入电路按键开关按定的矩阵排列，当按键被按动时，其接通的信号将输送到单片机。单片机对应地调出内部软件进行工作，使洗衣机进入相应的洗涤程序。

（4）显示电路由发光二极管按一定的矩阵排列而成，它是程序控制系统向用户直接观察到洗衣机的工作状态的窗口。预设工作程序时，可根据指示灯的闪亮来判断洗衣机是否接受了指令；还可以通过批示灯的显示来判断洗衣机工作是否正常。

四、硬件电路设计

基于上述要实现软硬件结合，考虑到AT89C2051的特点，我们以AT89C2051作为核心器件，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东华理工大学机械与电子工程学院 现代家电原理与维修课程设计

5 控制。包括进水、洗涤、漂洗、排水和脱水五个阶段。控制系统主要由电源电路、数字控制电路[2]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；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89C2051单片机、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现水位检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位开关、电动机、进水排水电磁阀组成。

本系统控制的硬件电路（如图3-1）应包括七个部分：微控制器控制电路、显示电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路、按键及报警电路和洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能。通过这几个部分电路的协调工作，洗衣机能自动进行操作。电路中R5-R15均为5.6K，其余电阻均为1K。下面分别阐述各电路组成。

4.1 AT89C2051单片机

微控制电路我们采用ATMEL公司的单片机，价格便宜、功能齐全、可靠性高、使用普遍。AT89C2051单片机是ATMEL公司8位单片机系列产品之一，AT89C2051单片机是一种20引脚双列直插式芯片。它内含2KB可反复烧录的FLASH存储器，RAM字节也有128个，有15条可编程控制的I/O线，5个中断触发源，2个定时器/计数器，已经可以满足程序的需要，指令和MCS-51系列完全兼容。基于上述特点，在需要I/O线不多的控制场合，选用它作为核心控制芯片，可使电路极大简化，而且程序的编写及固化也相当方便、灵活。

AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中。

东华理工大学机械与电子工程学院 现代家电原理与维修课程设计

6

4.2错误！未指定书签。主要特性及管脚说明

4.2.1主要特性

·与MCS-51 兼容

·2K字节可编程闪烁存储器

·128×8位内部RAM

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源