全自动洗衣机的设计

1、 XX职业学院 毕 业 论 文论文题目：全自动洗衣机的设计所属系别 机电工程系专业班级 XXXXXXXXXXX姓名： XXXXXX 学号： 201008030XXXXX 指导教师： XXXXXXX 撰写日期 2013 年 4 月摘 要 本文描述了全自动洗衣机控制系统的运作要求。实现了洗衣机进水、洗涤、排水、脱水、报警到自动停机的循环过程。设计了相应的系统软件，结合相应的硬件系统，并通过三菱的F1系列的plc仿真系统模拟出全自动洗衣机的运行过程。此项设计对提高学生的动手能力和帮助学生对一些理论知识的理解都具有积极作用。洗全自动洗衣机也从最初的采用机械电动式控制器的普通式全自动洗衣机，发展到采用微

2、电脑控制的微电脑控制全自动洗衣机，再到采用模糊控制技术的模糊控制全自动洗衣机。全自动洗衣机是一种同时具有洗涤、漂洗和脱水等功能，且它们之间的转换不用手工操作而能知道进行的洗衣机。 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。 关键词: PLC，洗衣机，全自动，控制程序器 Abstract Have described that the full- automatic washing machine controls the system magic operation request. Have come true the washing systematic operati

3、on request .Have come true the washing -entering , cleaning dehydration gives an alarm to the circulation cir ulati n process software , having put up full- washing machine operation procautomatic washing machine operation process combining sees combining with the corresponding hardware system , and

4、 the simulated PLC system imitate passing the of Mithe F1 of Mitsubishi company series this item designs that the ability and tsubishi company series .this item designs that the ability and understanding helping a student to a little theory knowledge all have the active effect to getting to work imp

5、roving a studenteffect to getting to work improving a student Key Words： PLC， Washing machine，full PLC，automatic，procedure contr目 录目 录41引言52全自动洗衣机的设计思路52.1全自动洗衣机的基本工作原理52.2主要采用的结构和实现的目的62.2.1 定时器62.2.2 进水电磁阀62.2.3 排水电磁阀62.2.4 直流电磁铁62.2.5 排水阀62.2.6水位开关72.2.7离合器72.2.8熔断器72.2.9蜂鸣箱73硬件设计思路74软件设计思路104.1单

6、片机I/O口分配104.2程序运行过程分析115全自动洗衣机的运行设计126总结12致 谢12参考文献141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,而全自动式洗衣机因使用方便更加得到大家的青睐,全自动即进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列过程自动完成,控制器通常设有几种洗涤程序，对不同的衣物可选择不同的洗涤方式。在今后一个时期内，家用电动洗衣机的产品性能质量将是企业竞争的焦点，开发新型的产品是竞争获胜的主要手段。今后，家用电动洗衣机将朝着多功能、节电、节水方向发展。多功能主要表现在以下几个方面：（1）去污能力的多样化。(2)洗涤容量的多样化。(3)控制方式的多样化。(4).外观造型多

7、样化。为适应不同消费层次的需求，洗衣机的外观形状及颜色将是各种各样的。随着生活水平的提高和生活节奏的加快，洗衣机作为一种代替人们手工洗涤衣服的家用电器已成为我们生活中不可缺少物品。全自动洗衣机就是在选定的工作程序内由机电式程序控制器或微电脑程序控制器适时发出各种指令，自动完成各个执行机构的动作，使整个洗衣过程自动化。以满足人们的各种需求。2全自动洗衣机的设计思路采用单片机作为主控芯片，对单片机进行编程，由程序执行相关过程的控制操作，四个I/O口充分指派给水位检测控制、电机正反转控制、进水与排水控制、数码显示等模块电路，各电路部分相互区分又构成统一整体，外加水容器、器件等形成最终的洗衣机控制模型

8、。2.1全自动洗衣机的基本工作原理 自动洗衣机是以电脑控制器上的单片机为主体，配以各种控制电路，构成全自动洗衣机的程序控制系统。程序控制系统接受来自操作面板的动作指令，直流电源电路将输入的220V交流电经过变压、整流、滤波、稳压后，变为稳定的低压直流电压（如+5V），送给单片机，单片机ROM内已掩膜固化了全自动洗衣机操作程序，单片机根据输入指令和检测信号，调出内部响应的操作程序，通过电路运算处理后，输出各种电路控制信号，全自动洗衣机开始工作前，进水系统接到程序控制器发出的指令打开进水阀，水位传感器对水位进行控制，从而保证洗衣机工作时的用水量，当洗衣机进水达到所设定的水位时，水位开关闭合，并将闭

9、合信号传输给单片机，这时单片机经过判断，一方面不再向进水电路输入触发信号，电路开关截止，进水阀关闭而停止进水；另一方面，单片机又通过另外的输出端将触发信号交替输入程序控制器内的电动机电路开关，使开关处于交替导通状态，使电机在电容器和电感线圈配合下，实现正转和反转，电机又通过机械传动，使波轮正转和反转，以完成洗涤和漂洗过程，洗涤和漂洗程序结束后，均应进行排水，这时，单片机通过输出口将触发信号输入排水阀电路开关，使开关转换为导通状态。这时，220V交流电经过程序控制器内的整流器转换为直流电，直流电经过回路，使排水阀们开启，洗衣机完成排水，结束后，单片机通过输出口将触发信号输入程序控制器内的电机电路

10、开关，使开关转换为导通状态，电流经过回路，使电机正向旋转。电机又通过机械转动使脱水桶在规定脱水时间内正向高速旋转，甩干衣物内的水分，全自动洗衣机的整个洗衣程序结束。2.2主要采用的结构和实现的目的 2.2.1 定时器一是控制洗涤电机和脱水电机运转时间的长短；二是控制电机预定的的程序自动的实现正反转、停转的时间。2.2.2 进水电磁阀在全自动洗衣机上，以内供用水阀来实现自动注水和停水。它与水位开关相互配合，对洗衣机水位高低仅系自动控制。2.2.3 排水电磁阀它是一个受程序控制的自动排水开关。除了排水功能外，还控制着离合器的状态。2.2.4 直流电磁铁直流电磁铁具有吸引力大、体积小、噪音低和安全性

11、能高等优点。2.2.5 排水阀将装配于排水阀体之外，为弹簧将橡胶阀压在阀体的底部，使橡胶阀的环形密封环产生少量的变形，保持水不从阀口泄露，橡胶阀的右端环形边被阀盖压紧。排水阀杆嵌在橡胶阀上，与橡胶阀成一体，装于排水阀拉杆内部的内弹簧与排水阀连接板连接，在排水阀关闭时，连接板抵在排水拉杆上，这时内弹簧的弹力对排水阀来说是内力。对排水阀不起作用，排水时，电磁铁通电，动铁心被吸入，牵引排水阀连接拉杆拉动内弹簧，同时连接板上的定位套推动制动杆使处于脱水状态。只要连接板的左端一离开排水拉杆，内弹簧就不再是排水阀的内力，而变成了外力，它要与外弹簧的弹力和橡胶阀的弹力相平衡，当内弹力的拉力（即连接不能的拉力

12、）大于外弹簧的弹力时，外弹簧被压缩，带动橡胶阀向右移动，把阀拉离阀座，排水开始。这些动作都是在电磁铁得电的瞬间完成的。因为内弹簧的刚度比外弹簧的刚度大，加上装配排水阀连接板时，内弹簧已有了一定的预紧力，因而在牵引排水过程中，内弹簧并不需要产生很大的拉伸变形，也就可以使橡胶阀向右移动较大的距离，从而保证足够的排水速度。处于正常的排水阀开启量时橡胶阀左端与阀体平面的距离应小于10mm。2.2.6水位开关水位开关也叫压力开关，是一种气压式电触点开关。它是利用洗衣桶内水位高低不同所产生的不同压力，来控制进水阀的开启和关闭。此外，它还负责进水与洗涤之间的转换。2.2.7离合器减速离合器就是全自动洗衣机中

13、完成降速并传递扭矩的部件。2.2.8熔断器时低压配电系统和电力拖动系统中起过载和短路保护作用的电器。使用时，熔体串接于被保护的电路中，当流过熔断器的电流大于规定值时，以自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现过载和短路保护。2.2.9蜂鸣箱洗衣机完成所有洗衣动作后会进行报警来提醒。3硬件设计思路硬件电路设计需要整体考虑：洗衣机进水、排水问题；水位显示、水位控制；电动机状态切换、可能抖动的问题；工作过程中的启动、暂停、复位及结束等问题。如图3-1所示:图3-1 硬件电路图(1)电源电路部分电压220V经过变压器T变压为12V交流电压，通过4只二极管IN4004全桥整流后，再经过电容C滤波

14、后得到直流电压，经过三端稳压器，稳压后得到稳定的+5V电压给各器件供电。(2)数字控制电路1) AT89S52单片机主控模块：AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级

15、中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。如图3-2所示：图32 AT89S52 I/O借口2) 数码管显示模块多功能LED显示驱动模块。它采用简单的三线SPI接口,内部自带时钟电路,无需任何外围元件,显示功能多样化等特点.每片PS7219最多可同时驱动8位8段共阴级LED

16、.当使用多于8位LED时,只需将N片级联,便可轻松实现N8位LED显示.当N8时,应考虑到提高总线驱动能通过对内部RAM及CON端口的控制,可令PS7219进入低功耗状态(V=5V,I=15mA)。3) 按键输入模块 采用键盘矩阵电路，键盘由4只按键组成22矩阵键盘，4只按键用于洗衣机的工作方式选择，指示灯配合按键工作。该键盘使用引脚INTO向CPU申请中断。2个端口为该键盘的行输出，2个端口为该键盘的列输。4) 蜂鸣器报警模块电路用一快六反相斯密特触发器IC和一个带有反馈端子的压电器蜂鸣器谐振时，件组成，反馈端在压电晶片的中央区域。当激励蜂鸣器谐振时，反馈信号达到最大值。如图33所示：图33

17、5)水位的检测是水位传感器受到细长的软管水位压力来工作的。水位压力的大小是根据洗衣桶水的多少在细长的软管产生的压强而定的。（3）电动机单相电容式电动机有主绕组和副绕组与外附电容构成90相差的旋转磁场，允许正反转运行的单相电容式电动机主副绕组的线径、匝数相同，只有这种单相电容式电动机允许正反转运行。 系统共有两个电极，即洗涤电机和脱水电机，完成洗涤和脱水的电机用的是相同的电路控制完成的，都是用单相电容式电动机来驱动。脱水电机电路用的是单个的电容运转电极驱动，而洗涤电机电路则是用的两个电容式运转电机驱动.（4）排水电磁阀采用的是直动式电磁阀,通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开

18、；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。4软件设计思路4.1单片机I/O口分配单片机P0.0为水位模式键，实现水位模式选择，可预设低、中、高水位；P0.1为进排水次数键，可设定进水、排水次数为15次；P0.2为电机循环次数键，循环次数为1-9次；P0.3为低水位检测；P0.4为中水位检测；P0.5为高水位检测；P0.6控制进水，P0.7为出水控制；P1.0为电机控制，程序调用P1.2进行电机启动，实现电机的正转、反转、停转等洗衣状态。蜂鸣器状态由P1.3指控，洗衣结束时，以报警的形式提示。P1.4、P1.5、P1.6和P1.7为数码管连接，指示水位模式、电机循环、洗衣次数和循环

19、次数的直观状态。P2.7口控制个位数码管，即电机转动的次数，而P2.6口控制十位数码管显示。P3.0为水位模式选择，P3.1为准备排水端口，P3.2为进排水计数端口。4.2程序运行过程分析初始化及按键扫描，系统上电复位后，首先执行初始化,接着进行按键扫描同时，数码管显示当前状态。按下水位模式按键后，单片机根据程序执行第一步，即检测水位高、中、低状态，单片机检测出某一水位状态后，会根据程序给出相应动作，此时电机开始工作，进行抽水机抽水；抽水到预定水位后，程序转为下一步准备状态。接着，启动洗衣电动机，程序会根据预先设置好的指令执行动作，电动机带动滚筒在水中转动，模拟洗衣机的各洗衣状态，即电动机正转

20、，停转，反转，再停转，每个循环周期为20秒，程序内部执行电机循环次数计数。与此同时，数码管也会显示相应的状态，兼有电机转动次数显示、洗衣重复次数显示。最后，洗衣过程结束之时，蜂鸣器会发出蜂鸣声，提示洗衣过程结束。如下图41所示：图415全自动洗衣机的运行设计外桶固定作为盛水桶，内桶可以旋转，作为脱水桶。内桶的四周有许多小孔，使内外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电阀和排水电阀控制。进水时，控制系统使进水阀打开，将水注入外桶，排水时，使排水阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗内桶。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转进行

21、洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干。水位高低分别由高低水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。启动时：首先进水，到高水位时停止进水，开始洗涤。正转12s，暂停2s后反转洗涤 13s，暂停2s后再正传洗涤，如此反复25次。洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水和排水，脱水时间为8s。这样完成完成一次从进水到脱水的大循环过程。6总结本次设计的是由单片机控制的全自动洗衣机，主要是针对我们所学过的知识联系实践进行综合性的电路设计，回顾整个设计。通过老师的讲解，我们了解了设计要点，从而使自己充分体会到了理论知识与实践的结合。在实际的电路的设计中，不仅对学过知识又重新加以巩固与学习，还对大学所学