基于單片機的洗衣機智能控制系統(已修改)

　

【正文】 全自動洗衣機的設計一、設計要求 洗衣機的洗滌原理是由模擬人工洗滌衣物發展而來的，即通過翻滾、摩擦、水的沖刷等機械作用以及洗滌劑的表面活化作用，將附著在衣物上的污垢除掉，以達到洗凈衣物的目的。全自動洗衣機是常見的家用電器。它能夠按照預設模式自動地完成衣物的洗滌、漂洗和脫水，也可以單獨地進行洗滌、漂洗和脫水操作，這些過程一般按時間進行控制。通常在給定的模式下，根據衣物多少允許用戶設置不同的水位，當洗衣機啟動后，上水電磁閥打開注水，當水到達設定的限位時，上水電磁閥斷電，注水過程停止，啟動電機，即可開始洗衣操作，為了提高洗衣效率，電機一般先正轉若干秒，然后再反轉若干秒。另外，每個洗衣機都有容量限制，當洗衣量大于它的額定容量容量時，控制系統報警并且不啟動。本設計要實現的功能有：（1）用戶參數的輸入：用戶根據衣物的數量和質地確定洗滌時間、漂洗次數、脫水時間，然后通過按鍵輸入具體的參數。（2）參數和時間的顯示：靈活地運用數碼顯示管會帶來許多方便，它可以用來顯示用戶實時所處的洗衣功能狀態以及所剩時間。（3）實時控制的實現：單片機在獲取了用戶輸入的參數后，對其進行分析處理，然后按照計算結果對洗衣過程進行實時控制。（4）水位檢測的實現：水位的高低影響著整個洗衣過程的進行，因此需要水位檢測器將水位的變化發送給單片機，單片機根據水位的情況確定下一步應該做什么。（5）洗衣過程的實現：一般的洗衣過程包括注水、洗滌、漂洗、排水和脫水這些步驟。在洗衣過程中，系統主要控制進水電磁閥、排水電磁閥的打開和關閉，電機的正轉、反轉和停止。（6）洗衣完畢的通知：當洗衣過程結束后，蜂鳴器就報警通知用戶洗衣完畢。二、設計分析本設計在設計洗衣機的控制系統時，洗衣機通過控制系統設定洗衣程序，在內桶（洗滌脫水桶）自動完成注水、洗滌、漂洗、浸泡、排水和脫水全過程。洗衣時，控制系統打開進水電磁閥，開始注水；當洗滌脫水桶內的水位達到系統設定值時，水位檢測器向單片機發送一個低電平，通知控制系統關閉進水電磁閥，同時啟動電機洗衣。電機在系統的控制下進行正轉、停、反轉，通過傳動機構帶動波輪執行洗滌程序；當洗滌時間終了，控制系統切斷電機電路，打開排水電磁閥，開始排水；然后再次注水，洗衣機進入漂洗狀態，完成漂洗程序（通常為2次漂洗），再注水進行浸泡；浸泡完，開始排水，同時，排水電磁鐵的動作帶動減速離合器制動臂，使離合器棘輪與棘爪分離，制動帶松開，為脫水程序作好準備；排水結束后，系統控制電機單方向高速運轉，完成脫水程序；當脫水程序終了，系統控制排水電磁鐵和電機斷電，排水閥和減速離合器的制動臂復位，同時蜂鳴器奏響音樂，通知用戶整個洗衣程序結束。具有如下基本功能。 （1）不同模式時的弱強洗滌功能。要求強洗時正 反轉驅動時間各為4S，間歇時間為2S；弱洗時正 反轉驅動時間各為3S，間歇時間為2S。 （2）6種洗衣工作程序，即標準程序，輕柔洗衣，快洗，單次洗衣，單漂和脫水程序。標準程序是進水—洗滌—排水脫水，如此循環3次，具體是第一循環為洗滌，時間為15min,，脫水時間第一二次為2 min的短脫水，下來是調漂洗程序。，只是采用弱洗洗滌，循環同樣為三次。快洗同標準差不多，只不過洗滌6min，循環2次；單洗程序是進水—洗滌（15 min)—結束（留水不排不脫）。單漂為進水—洗滌（10s)—排水如此循環3次；單脫程序是脫水（5min）—結束，時間確定與上述程序相應環節相同。（3）進水系統故障自動診斷功能。洗衣機在進水過程中，若超過預定的水位，就說明進水有故障，系統自動調整到預定水位。（4）脫水期間安全保護和防振動功能。洗衣機脫水期間，若打開機蓋時，洗衣機就會自動停止脫水操作。脫水期間，如果出現衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機也會自動停止脫水，以免振動過大，發出警報待人工處理后恢復工作。 （5）間歇驅動方式。洗滌期間采取間歇驅動方式，以便節能。本系統要求正反轉之間停2s，間歇期間靠慣性力使洗衣桶桶保持旋轉。 （6）聲光顯示功能。洗衣機各種工作方式的選擇和各種工作狀態均有聲 光提示和顯示。 （8）過容保護功能：洗衣機在啟動前若過容則報警提醒用戶解決，待解決后才能啟動洗衣。三、 硬件設計總體方案本設計以MCS51單片機為核心，設計由電源、數字控制電路和機械控制電路三大模塊構成的控制系統，實現對洗衣機整個洗衣過程的控制。洗衣過程主要包括洗滌過程、漂洗過程、脫水過程。根據洗衣過程的要求，控制程序設計主要包括主程序、內部定時中斷服務程序、外部服務中斷程序的設計。根據設計要求。器件及原理簡介采用51系列單片機作為控制核心，主要包括電源部分、功能設置及控制電路、洗衣機狀態顯示及輸出控制電路。主要組成部件有：單片機、74LS138譯碼器、指示燈、LED顯示器、電動機、蜂鳴器、電磁閥以及按鍵等。根據洗衣機的基本功能，硬件電路設計需要考慮洗衣機的進水、洗滌、漂洗、排水、脫水等問題，及時間設定長短、工作時間或剩余時間的顯示、工作過程中的暫停、啟動、復位、洗完后的報警等問題。通過單片機的P0口連接數碼管發送段碼，~P7口通過三極管擴大電流去控制數碼管的位，顯示時采用動態掃描方式，輪流循環掃描。~，并通過二極管連接到單片機的中斷入口引腳，當有鍵按下，就會產生中斷，執行相關按鍵的功能。LED顯示電路水位檢測暫停鍵K0強度選擇鍵K1洗衣狀態設定鍵K2時間設定鍵K3漂洗次數設定鍵K4MCS51變壓器整流濾波穩壓洗衣機狀態顯示指示燈D0~D7電機正轉電機反轉進水閥排水閥 雙向晶閘管 觸發電路蜂鳴器時鐘電路+5V+12V啟動鍵K5 系統組成框圖四、 軟件設計單片機應用系統的軟件設計是系統設計中最基本而且工作量較大的任務。與系統機上操作系統支持下的純軟件不同，單片機的軟件設計是在裸機的條件下進行的，而且隨應用系統的不同而不同。在軟件中一般需考慮以下幾個方面：1）根據要求確定軟件的具體任務細節，然后確定合理的軟件結構。一般系統軟件的主程序和若干個子程序及中斷服務程序組成，詳細劃分主程序、子程序和中斷服務程序的具體任務，確定各個中斷的優先級。主程序是一個順序執行的無限循環的程序,不停地順序查詢各種軟件標志，以完成對事務的處理。在子程序和中斷服務程序中,要考慮現場的保護和恢復，以及它們和主程序之間的信息交換方法。2）程序的結構用模塊化結構，即把監控程序分解為若干個功能相對獨立的較小的程序模塊分別設計，以便于調試。具體設計時可采用自底向上或自頂向下的方法。3）在進行程序設計時,先根據問題的定義描述出各個輸入變量和輸出變量之間的數學關系，即建立數學模型,然后繪制流程圖，再根據流程圖用匯編語言進行具體程序的編寫。4）在程序設計完成后，利用相應的開發工具和軟件進行程序的匯編，生成程序的機器碼。，匯編語言是一種常用的軟件工具，具有簡單的語法結構和強大的處理功能，具有運行速度快、編譯效率高，移植性好和可讀性強等多種優點，可以實現對系統便件的直接操作。用C語言來編寫目標系統軟件，可以大大縮短開發周期，且明顯地增加軟件的可