基于8051单片机的全自动洗衣机控制系统的设计与实现.doc
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1、 毕业设计(论文) 专业 微电子 班次 06241 姓名 指导老师 成都电子机械高等专科学校 二零零九年三月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。洗衣机是国内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。该论文就怎样利用单片机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: 全自动;洗衣机;控制Abs
2、tractAlong 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 peoples life. The washer is the domestic electrical ap
3、pliances 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 en
4、ergy 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 o
5、n the analysis and the discussion, has realized the entire automatic washer normal operation and compulsory stops the function.Key word: automatic; washer; control前言随着数字技术的快速发展,数字技术被广泛应用于智能控制的领域中。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。 本文以8051单片机为核心,设计了全自
6、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控制,包括用户参数输入、洗衣、脱水和结束演奏四个阶段。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构成。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AT89S51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检测、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。 本系统的电路并不复杂,给AT89S51单片机载入软件程序后,能够实现全自动洗衣机的基本功能。虽然不能与电器市场上的洗衣机控制系统
7、媲美,但也具有一定的实用性目录第一章 概述 1.1 课题研究和意义 1.2 洗衣机的发展 1.3 全自动洗衣机1.4 全自动洗衣机的发展以及待解决的问题第二章 洗衣机的工作原理第三章 硬件设计与具体实现 3.1 洗衣机的组成原理 3.2 洗衣机电路图第四章 软件设计 4.1 流程图 4.2 软件源代码 4.3 过程分析与代码解析 4.3.1 显示程序解析 4.3.2 主程序解析 4.3.3 T0中断解析 4.3.4 T1中断解析 4.3.5 外部中断0解析 4.3.6 外部中断1解析第五章 设计总结参考文献谢辞第一章 概述1.1 洗衣机的发展 自19世纪中叶,美国人史密斯研制出世界上首台洗衣机
8、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。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。20世纪60年代以后,洗衣机在一些发达国家的普及率迅速上升。70年代,日本生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期,日本又生产出微电脑控制型波轮式套桶全自动洗衣机。80年代后,“模糊控制”开始应用于洗衣机,生产出智能型模糊控制洗衣机,使洗衣机的功能更加完善,其洗衣程序更
9、随人意,其使用操作更简单化。进入90年代,由于电机调速技术的提高,实现了洗衣机宽范围大调速比的转速变换与调节,诞生了各种新水流洗衣机。20世纪末到21世纪初,变频洗衣机问世,使洗衣机的功能更具人性化,实现了真正意义上的智能化控制。1.2 全自动洗衣机 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目前市场上出售的全自动洗衣机大体分为三。发明最早的是前置式侧开门滚筒式洗衣机,这种洗衣机是欧洲发明的,擅长洗涤真丝、棉毛等面料,不缠绕无磨损,在洗涤时证衣物不受损害,而
10、且有良好的加温措施。但也有它不好的一面,由于不缠绕无磨损洗涤方式等因素,这种洗衣机洗涤时间长、洗净度差、用水用电量大,是其它洗衣机的几倍,尤其是采用了不锈钢内筒,产生的噪音较大。这种洗衣机适用于生活水平较高,穿着大体以真丝、纯毛、棉毛之类较高档的面料为主,而且更换衣服较勤的家庭。洗衣特点:微电脑控制所有功能衣物无缠绕。最不会损耗衣物的方式 缺点:耗时,时间是普通的几倍,而且一旦关上门,洗衣过程中无法打开,洁净力不强. 适合洗涤衣物:羊毛、羊绒以及丝绸、纯毛类织物。 流行于欧洲、南美等主要穿毛、绵为主的地区,几乎100的家庭使用的都是滚筒洗衣机。发明最晚的洗衣机是亚洲人发明的波轮上开门洗衣机。市
11、场上有多种品牌,如“小天鹅”、“海棠”、“荣事达”等,这种洗衣机的特点是洗涤时间短,用水量小,洗净度高,是滚筒式的很多倍,由于内筒是塑料材料制成,噪音小,而且上开盖,能使洗涤液反复利用,价格也比较经济。这种洗衣机适用于居住在绿化较差,空气尘埃量较大,平均每2至3天换一次衣服的家庭,主要以洗净度为主,服装面料以化纤、腈纶为主洗衣特点:微电脑控制所有功能衣物无缠绕。最不会损耗衣物的方式 洗衣特点:微电脑控制洗衣及甩干功能、省时省力。 缺点:耗电耗水、衣物易缠绕、清洁性不佳, 适合洗涤衣物:除需要特别洗涤之外的所有衣物。 轮式洗衣机流行于日本、中国、东南亚等地另外一种是美洲人发明的“搅拌式”洗衣机,
12、由于美洲风沙比较大,人们主要穿着牛仔服装之类粗厚面料的服装,所以他们适用搅拌式洗衣机,这种洗衣机洗净度非常高,是波轮式洗衣机的十几倍,但由于洗净度和磨损率成正比,所以很损伤衣物,这种洗衣机市场上很少见。洗衣特点:衣物洁净力最强,省洗衣粉 缺点:喜欢缠绕 相比前两种方式损坏性加大,噪音最大 适合洗涤衣物:除需要特别洗涤之外的所有衣物。 北美普遍使用。1.3 本课题的研究和意义 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。作为一个价廉物美的微处理器,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。洗衣机是现代人必备的日常生活家电,它的发明和
13、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。作为家电市场中的重要成员,全自动洗衣机的市场竞争更是趋于白炽化。对基于单片机的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。1.4 全自动洗衣机的发展前景及待解决的问题 国外先进技术及开发前景当今世界
14、是技术、知识大爆炸的年代,只要人们有需要,就有可能生产出某种产品来满足人们的需要。洗衣机的发展正是这样,人们在生活中发现了它的某些不便,就会在实际中不断地改进和完善它,新型的洗衣机正是在这种情况下诞生的。1、超声波洗衣机超声振动产生空穴现象,在洗涤中通过边生产气泡边消失的运动,产生强水压,再加入小量洗衣剂,振动纤维,超声乳化,去污,水中气泡上升,产生了从洗涤桶中央向外侧翻动的水流,使衣服之间相互摩擦,并与洗涤剂充分接触产生很有效的洗涤作用。这种洗衣机洗涤桶小,桶内无运动部件,无机械电气故障,修理方便。词典均匀性好,不缠绕,不伤布料,洗净效果好,省水,省电。2、电磁洗衣机这种洗衣机洗涤桶内有4个
15、洗涤头,上面各有有个夹子,把衣物伸展夹住,每个洗涤头上有有个电磁线圈,接通电源发生2500次/秒的微击振动,使衣物在洗涤液中洗涤。因不用电机驱动,无噪声,省水50%,省电75%。3、高温泡沫洗衣机日本大阪大研制的一种不用水用高温泡沫来洗净衣物的洗衣机。洗涤剂罐于洗衣机低部,放衣物后拨动开关,开始鼓风,将空气送入罐中产生泡沫,由加热到70oC高温泡沫洗净衣物,然后进入洗衣桶旁边的消泡装置,一般洗510分钟/次,21L/1kg干衣。4、真空洗衣机原苏联研制的衣中不用洗衣粉或洗涤剂的洗衣机,真空泵将洗衣桶内吸成真空状态,桶中水运动产生气泡爆破并去污。洗净度高,不损衣、无噪声、造价高。实际上是采用冷沸
16、腾洗涤原理,在几秒钟内从洗涤桶的上部那空气抽空出。稀薄空气与水如沸腾壮,衣物在泡沫旋涡钟搅动,1.52分钟就能洗净衣物,一般洗衣服710分钟即可完成全过程。5、喷射式洗衣机意大利扎努西公司研制一种将洗涤剂不断喷向衣物的洗衣机,似乎无水,可以省水20%,省洗涤剂30%,省能35%,省时间10%。这种洗衣机完全不同于前装式滚筒洗衣机,安装在喷淋系统内的喷射装置持续不断地将水和洗涤剂喷淋在衣物上进行洗涤,并在不锈钢桶内搅动衣物。衣物在液体中不停地搅动,就像桶内根本没有水一样。然而水却渗透过衣物流入位于滚筒底部的一个储水槽中。在槽中,水被从新加热再次循环喷射到衣物上去,洗涤桶做周期性脱水,以排去水和污
17、物,随后漂洗3次,最后脱水洗完。洗衣机待解决的一些问题由于我国洗衣机厂起步晚,加上技术方面的一些问题,不可避免底再现有的机型中出现一些弊病。主要弊病有:噪声大,麻电和漏水,进水不畅或进水不止或排水不畅,工作周期不平稳、振动大,损伤洗涤物,洗涤效果不佳,脱水桶自动性不佳,脱水不良,重量大,容量不合理。具体来说,洗衣机的问题存在于结构、质量、原材料和模具及管理方面。1、结构类型方面我国洗衣机多属波轮式。今后波轮式仍然是主要型式。为了适应国外市场的不同需求,要适当地生产些新型式的滚筒式和搅拌式洗衣机,进而生产具有波轮式、搅拌式两种洗衣机优点的新机型。为了使波轮式洗衣机洗涤更合理,应努力将全自动洗衣机
18、提高到电脑型的水平。双桶洗衣机再提高漂洗的条件下,以重点生产全自动型喷淋式洗衣机为宜。同时要注意避免新水流洗衣机一味地提高波轮式的转数极其转动时间或增高波轮筋高的倾向,以免损伤衣率和缠绕率回升增高,降低了新水流洗衣机的优越性。2、质量方面我国洗衣机的质量问题,具体反映再功能、外观和可靠性三方面,与国外存在再较大的差距。把国内外洗衣机放再一起,从功能、电源插头、面板装饰、旋钮结合,塑料件的光整度(光洁、毛刺和变形),外箱和螺丝钉的成形及防锈,皮带的耐磨及噪音进排水阀和水位开关发质量,电脑控制各种功能的能力,电脑的抗电压波动、抗干扰防静电的能力,以及传感器的灵敏度等方面,很容易看出哪几台是国产货,
19、再加上装配工艺较落后,致使我国洗衣机的质量稳定性差,出口有一定的困难。目前我国洗衣机无故障运行水平约为250500小时,而国外同类产品达15002000小时,即十年不需修理。我国的洗衣机出口,切不可立足于搞好售后服务,否则将带来很多麻烦。因此提高洗衣机的质量要从提高零部件的质量入手。关键电器件和传动件应组织专业分工,制定标准,组织攻关,进行认证,在改进功能方面、外观质量和可靠性三方面,进行全面整理,提高水平。3、原材料和模具方面洗衣机的原材料主要是塑料和薄钢板,目前均供不应求,需进口。一旦进口受阻,生产便要停滞下来。质量好的原材料生产的塑料件注塑工艺和塑料模具的质量问题。另外,塑料的各种规格来
20、源也不足,靠进口,成本就降不下来,以每台洗衣机10公斤塑料件计,年产1000万台需塑料10完吨,现在远远不能满足需求。薄钢板若以6公斤台粗计,年产1000万台每年需薄钢板6万吨,目前50%还供应不上。我国洗衣机要维持生产,大型模具的设计、制造和使用寿命,应组织攻关解决。4、管理方面各洗衣机厂从国外引进的设备和技术的消化吸收还没有落在实处,有的厂只是计划了一下,软件技术既没有消化,也没有吸收,照老办法生产,甚至买来就一直锁在柜子里。现在出口洗衣机和前几年引进类似,盲目自我竞争,各自为政,因此在出口管理方面,应协调一致,出口业务进行,统一对外。1.5 本课题主要任务 第二章 洗衣机的工作原理洗衣机
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