单片机在全自动洗衣机中的应用实例

1、 单片机应用设计 实习报告专业：机电一体化 班级：机电091 姓名：姚绍伟 学号： 一、实习时间：十七周二、实习地点：校外三、实习性质与目的：单片机应用设计课程是一门与实际工程紧密结合的应用性设计。在单片机应用设计课程进行的同时开展这项设计，目的就是配合单片机的教学和实践，以达到巩固消化课程的内容，进一步进行综合应用训练，提高啊电脑偏激应用系统开发和设计的能力，了解单片机技术在实际设备中的应用，掌握机电产品对单片机的使用与维护能力。实习要求：1、 根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，了解单片机在设备中的作用。2、 根据应用系统结构规律的要求，分析了解单片机系统的组成与外部扩充

2、硬件的基本结构3、 根据任务要求和设备功能要求。分析了解单片机每个引脚的作用与检测。4、 掌握单片机应用系统在调试的过程中的作用，对整个系统的控制作用。5、 掌握Proteus软件的使用，用Proteus软件绘制单片机应用原理图或手工绘制。6、 分析了解设备中单片机系统故障检测方法与维修方法。四、实习内容：1、 读懂设备的电气控制原理图与单片机控制应用电气原理图2、 掌握Proteus软件的应用。3、 绘制单片机控制系统的原理图，并进行分析说明单片机的控制作用，每个引脚的控制作用。4、 详细说明控制系统单片机的型号与应用特点五、主要内容：单片机在全自动洗衣机中的应用实例全自动洗衣机由洗衣系统和

3、控制电路组成。其控制电路分为机械和电脑型，电脑型控制电路是以单片机作为控制电路的核心。图15.6给出单片机AT89S051组成的全自动洗衣机的控制电路。 l 自动洗衣机的洗衣程序洗衣机面板上有4个按钮K1、K2、K5和K6。K1用于水流选择，分两档：普通水流和柔和水流；K2用于洗衣周期选择，可以选择洗涤、漂洗和脱水三个过程；K5是暂停开关；K6是洗衣程序选择键。洗衣程序分为标准程序和经济程序。 洗衣机的标准洗衣程序是：洗涤脱水脱水漂洗脱水漂洗脱水。经济洗衣程序少一次漂洗和脱水过程。1   涤过程通电后，洗衣机进入暂停状态，以便放好衣物。若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开

4、始。当按暂停开关键K5时，进入洗涤过程。首先进水阀FV通电，打开进水开关，向洗衣杨供水；当到达预定水位时，水位开关K4接通，进水阀断电关闭，停止进水；电机MO接通电源，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机MO是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。2   脱水过程洗涤或漂洗过程结束后，电机MO停止转动，排水阀MG通电，开始排水。排水阀动作时，带动离合器动作，使电机可以带动内桶转动。当水位低到一定值时，水位开关K4断开，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。3   漂洗过程与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。全部洗衣工作完成后

5、，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。l 洗衣机控制器的硬件组成原理 洗衣机控制器由单片机AT89S051为控制器的核心所构成，该控制器具有以下特点：（1）         具有较强的抗干扰能力，当受到外部强干扰，程序出错时，可以自动使系统复位重新执行程序。（2）         采用无噪声、无电磁干扰的双向晶闸管作为控制元件，控制电磁阀和电机。（3）       &

6、#160; 具有欠压和过压保护，欠压时，控制器不工作；超压时，保护电路起作用。（4）         具有瞬间掉电保护功能，电源短时间停电后，电压恢复时，能够维持原运行程序的工作状态并继续完成洗衣程序。（5）         各种操作和洗衣机的运行状态均用LED显示。下面分别介绍各部分的特点及组成原理。1  单片机AT89S051AT89S051内部含有2个多功能定时/计数器，2K字节的ROM和144字节的寄存器阵列

7、。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。主要性能特点:1、4k Bytes Flash片内程序存储器； 2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）； 3、32个外部双向输入/输出（I/O）口； 4、5个中断优先级、2层中断嵌套

8、中断； 5、6个中断源； 6、2个16位可编程定时器/计数器； 7、2个全双工串行通信口； 8、看门狗（WDT）电路； 9、片内振荡器和时钟电路； 10、与MCS-51兼容； 11、全静态工作：0Hz-33MHz； 12、三级程序存储器保密锁定； 13、可编程串行通道； l 低功耗的闲置和掉电模式。管脚说明VCC：电源电压输入端。 GND：电源地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验

9、时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。    PDIP封装的AT89S51管脚图P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2

10、口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /IN

11、T0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入） P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入） P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其

12、他的功能。 RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在

13、外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端

14、。2   电源电路部分控制器的电源由变压器B、整流二极管D14D19、滤波电容C1和稳压集成电路7806组成。7806输出的电压分三路分别用于晶闸管触发，提供键盘输入和LED显示，以及提供单片机的电源。后两路各经过一个二极管和一个电容，当7806的输出电压下降时，还可以依靠电容保持的能量，持电路再工作一段时间。晶体管T11、T10和稳压管DW组成欠压保护电路。当电源电压不足，T11的基极电压小于3.9V时，T11截止，T10也截止。AT89S051的P3.1端没有电压，常为低电平。T12截止，造成T5T9的发射极均悬空，因此T5T9截止，不受AT89S051控制。这时，虽然

15、AT89S051能够正常工作，但外围控制元件全部关断，洗衣机不工作。单片机的P3.1端输入判别欠压保护电路工作状态的信号，只有当电压正常后，单片机才开始执行洗衣程序。 当电源电压超过使用电压时，压敏电阻MR的阻值会突然变小，使电压不能超过保护电压值，当过压时间较长时，则会烧断保险丝RD。3   过零检测电路过零检测电路由晶体管T14，变压器B和二极管D17D19组成。D17起隔离作用，在电压为零时，脉动电压为零，T14截止。由于T14的集电极电阻接到T10的集电极，只有在T10导通，即电源电压正常，T14才能在电源电压过零时输出高电平。AT89S051的P3.1端检测过零信

16、号。4   键盘和显示电路键盘由K1K6组成，其中K3、K4是检测开关，按键状态的检测采用扫描方法，由单片机的P3.4P3.6输出扫描信号，使晶体管T1T3轮流导通，T1T3输出的高电平通过二极管D1D6后扫描每个键。6个键分为两组，按键信号由P3.2和P3.3输入。P3.2和P3.3常态为低电平，当按下某一键，并且高电平扫描到这个键时，P3.2或P3.3输入才变为高电平。AT89S051检测到这个高电平，再根据当前扫描到哪一位，即可判别出哪个键按下，D1D6的作用是防止多个键同时按下时，对三条扫描线产生的短路。 显示电路由LED1LED7组成。显示方式采用动态扫描方式，列

17、扫帚信号线与行扫帚线共用，行显示信号直接由AT89S051的P2.4P2.6驱动。由于LED要求的亮度不，所以驱动电流不大，约9mA。每个LED显示的时间是总的显示时间的1/3，平均电流约为3mA。5   双向晶闸管触发电路双向晶闸管采用直流触发，晶闸管的门极由晶体管T5T8控制，晶体管导通时，触发双向晶闸管导通，第象限触发，T5T8的集电极电阻用于限流。由于1A和3A的双向晶闸管所需要的触发电流较小，容易受外界的干扰。为了提高系统的抗干扰能力，在1A和3A的双向晶闸管触发回路中各并联一个0.01uF的电容，抑制瞬时的干扰信号。两个8A的双向晶闸管用于控制电机MO正转和反转

18、。这两个晶闸管在任何时候最多只允许一个导通，如果两个同时导通，则会损坏晶闸管。两个8A双向晶闸管的两个主电极上并联一个100的电阻和0.01uF的电容组成阻容回路，用来吸收双向晶闸管两主电极之间的瞬时电压脉冲,保护双向晶闸管。l 故障检测机维修1、故障现象：洗涤和脱水功能均正常，但报警无声。检测与判断：由于洗涤和脱水均正常，说明故障只限于在报警电路。对该电路的VTl、VT2、HTD、Cl、C2、VD1、Rl、R2、R3、R4、R5等相关元器件进行逐步检查，发现晶体管VT1、VT2各极工作电压均不正常，经检查为VT1 的c、e间已击穿短路。维修方法：更换同型号晶体管VT1后，试机，故障排除2、故障现象：脱水功能失效，其他功能正常口检测与判断：从现象分析，此故障可能发生在脱水电气电路。排完水后，洗衣机开始脱水工作，此时，触点T3a在凸轮控制下进入T3b，洗衣机开始间歇脱水，衣物在离心桶内充分散开，保持脱水平衡，衣物之间残留的水大部分排到机子外，有利于高速脱水时降低噪声。分别检查程序控制器Tl、T3、T4、T9各组触点均无异常，指示灯L及水位选择开关触点正常，检查微型电动机TM正常，估计问题在安全开关上。检查安全开关，发现安全开关已损坏。维修方法：更换安全开关后，加电试机，故障排除。 3、故障现象：洗衣机洗涤时，波轮只能单向