全自动揉搓式洗衣机的设计

1、山东大学 自学考试本科毕业论文 设计(论文)题目：全自动揉搓式洗衣机的设计姓 名： 考 号：系 部：物理与信息工程系 专 业：机电一体化 年 级：2010级 指导教师： 2013年03月12日 摘 要现有的洗衣机中最为常见的为波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机。波轮式洗衣机是依靠波轮的转动来带动衣物和洗涤液进行洗涤；而滚筒式洗衣机是依靠滚筒的连续转动或定时反向来洗涤衣物。由此可看出，这两种类型的洗衣机都是依靠单一的运动方式来洗涤衣物，而在此设计中将这两种洗涤方式揉和起来，将两种运动方式结合起来，增加了衣物在竖直方向上的运动。使衣物既能像在波轮式洗衣机中那样由波轮带动衣物进行洗涤又能像滚筒式洗衣机那样依

2、靠水流的力量洗涤衣物，并且还可以像手洗那样对衣物进行揉搓，集各种洗涤方式于一身，对衣物进行更为彻底的洗涤。由于洗衣机的基本功能是对衣物的洗涤，关键在于进行洗衣程序的控制。所以,本文就洗衣机的机械设计和电气控制进行了探讨,实现全自动揉搓式洗衣机的设计关键词：波轮 滚筒 揉搓 全自动Abstract In what the existing washer is most common is the impeller type washer and the roller washer. The impeller type washer is depends upon impellers rotati

3、on to drive the clothing and the cleaning solution carries on the wash; But the roller washer is depends upon drums continuous rotation or fixed time reverse washes the clothing. From this may see, these two types washer is the dependence sole mode of motion washes the clothing, but kneads together

4、in this design these two wash way, unifies two modes of motion, increased clothings in vertical direction movement. Enables the clothing both to look like in the impeller type washer such drives the clothing by the impeller to carry on the wash and to be able to look like the roller washer such depe

5、ndence current of water the strength wash clothing, and may also look like the hand to wash such carries on to the clothing rubs, the collection each wash way in a body, carries on a thorougher wash to the clothing. Because washers basic function is to clothings wash, therefore, the key lies in carr

6、ies on washes clothes the procedure control. Therefore, this article has carried on the discussion on washers machine design and the electric control, realizes the completely automatic to rub type washers design keywords: The impeller drum rubs the completely automatic 第一章绪论31.1 洗衣机的发展史31.2 国内洗衣机的发展

7、方向413设计思想6第二章 洗衣机的原理、分类和驱动方式621洗衣机的原理622洗衣机的分类723洗衣机的驱动分类8第三章 电动机的选择931概论932洗涤电动机9第四章 整机设计1241波轮的分类1242波轮的参数及性能1243波轮形状及参数的选用1344带传动的设计（一）1345带传动的设计（二）1546螺纹轴的设计1747波轮轴的设计20第五章 电气部分设计215.1设计概述215.2系统总体框图215.3 元器件介绍225.3.1 AT89C2051225.3.2 W7805235.3.3 74LS139235.4 洗衣机功能分析245.5 全自动洗衣机的控制功能255.6 电路图中各

8、部件的分析265.7全自动洗衣机的部分电路分析275.8洗衣机控制程序设计29结论38参考文献39 第一章绪论1.1 洗衣机的发展史 1858年，一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。同年史密斯取得了这台洗衣机的专利权。但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机，当捣衣杵上下运动时，装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，

9、衣服洗净后，由轧液装置把衣服挤干。 1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快. 1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程

10、，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。与普通滚筒洗衣机在洗涤时需要加热整个滚筒的水不同，蒸汽洗涤是以深层清洁衣物为目的，当少量的水进入蒸汽发生盒并转化为蒸汽后，通过高温喷射分解衣物污渍。蒸汽洗涤快速、彻底，只需要少量的水，同时可节约时间。对于放在衣柜很长时间产生褶皱、异味的冬季衣物，能让其自然舒展，抚平褶皱。“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。水力洗衣机包括洗衣筒、动力源和与船相连接的连接件，洗衣机上设有进、出水孔，洗衣

11、机外壳上设有动力源，洗衣筒上设有衣物进口孔，其进口上设有密封盖，洗衣机通过连接件与船相连。它无需任何电力，只需自然的河流水力就能洗涤衣物，解脱了船民在船上洗涤衣物的烦恼，节约时间，减轻家务劳动强度。 1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。 1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结

12、构科学合理，受到人们的普遍欢迎。 1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种前置式自动洗衣机。靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。到了40年代便出现了现代的“上置”式自动洗衣机。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。 1955年，在

13、引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成， 60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。 70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。 80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚。 90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了

14、电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。 之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。1.2 国内洗衣机的发展方向 洗衣机是国内家电业惟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。纵观省会的洗衣机市场，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。 洗衣机无论在质量、技术、功能还是在外观上面，谁能接近于为人们的生活服务这一主题，谁就能得到长足的进步和发展。今后一段时间，以下几种洗衣机将是市场

15、和消费者的最爱。 高度自动化 ，从最初的单桶洗衣机到双桶、套桶洗衣机、全自动洗衣机，再到智能全模糊控制洗衣机。总之，每一次技术的进步都极大地推动了洗衣机自动化程度的提高。 品种多样化 ，波轮式、滚筒式和仿生搓洗式洗衣机满足了不同偏好的消费者的需求。 节能和健康化，现在的消费者在节能方面对家电提出了更高的要求，对于健康型洗衣机更是人们趋之若鹜的首选。大容量和微型化，大容量洗衣机满足了人们洗大件衣物的需求。同时，微型化洗衣机也备受青睐，如市场上出现的15公斤、25公斤不等的海尔小小神童洗衣机，可以满足少量衣物即时洗的需要。 洗衣机大品牌当霸主，近年来，根据对全自动洗衣机销售的品牌监测情况看，两大主

16、导品牌占据主要市场地位。牢牢地占据一定的市场份额。两大品牌高居前10位品牌之先，市场综合占有率分别为2744和2357。 国外品牌的实力不可忽视。虽然目前国外品牌市场综合占有率还不很高，但在前10位品牌中已占据了5位，一些国外品牌根据中国市场的情况改变了价格策略，在定价上充分参考了国产品牌的价格，有些甚至比国产品牌还要低，而在功能上又比较先进，因此吸引了一部分消费者的目光。 我国家用电动洗衣机产品的发展已进入成熟期，全国家用电动洗衣机年产量超过10万台的企业超过100家。就品种而言，波轮式、搅拌式、滚筒式洗衣机满足了不同消费者的需求。 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

17、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。如去除蛋白质、皮脂、血渍、奶渍、咖啡、果汁的能力。2洗涤容量的多样化。洗涤容量可以从05kg到13kg。3控制方式的多样化。如机械定时器、电动程控器、电子程控器、模糊电脑控制。4外观造型多样化。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。 节电、节水是今后我国家用电动洗衣机发展的主流。目前，我国正 在修订的国标GB4288已将用电量、用水量指标列入了其考核的主要指标。另外，为了引导消费和指导洗衣机制造企业的设计和制造，新国标GB

18、4288将洗净比、用电量、用水量、噪声、含水率、寿命这6个主要性能指标进行分等级考核，即以上6个指标分别分为A、B、C、D4个级别。消费者可根据自己的需要选择不同级别的产品。13设计思想现有的洗衣机中最为常见的为波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机。将两种运动方式结合起来，增加了衣物在竖直方向上的运动。使衣物既能象在波轮式洗衣机中那样由波轮带动衣物进行洗涤又能象滚筒式洗衣机那样依靠水流的力量洗涤衣物，并且还可以象手洗那样对衣物进行揉搓，集各种洗涤方式于一身，对衣物进行更为彻底的洗涤。是衣物的洗涤更加的干净跟快捷，满足人们生活的需要。利用单片机进行控制来完成洗衣的整个自动化的过程。 第二章 洗衣机的原理、

19、分类和驱动方式 21洗衣机的原理 （1）洗衣机洗涤原理洗衣机的洗涤原理是以模拟人工搓洗衣物的动作而发展起来的，当然，它与人工搓洗的动作并不完全相同 ，洗衣机（以波轮式为例）以波沦为动力带动洗衣机中的洗涤液和衣物，实质发生相对运动，从而达到洗净衣物的目的。在洗衣机中，整个洗净衣物的过程，也就是在预定的时间内，波轮在电动机的带动下，通过正反相交替运行，推动水流，是洗涤桶中的衣物不断翻滚、摩擦，并实质产生相对运动，从而将衣物洗净的过程。（2）洗衣机的漂洗原理将衣物搓洗以后，还要将衣物表面的污水冲洗干净，这就是漂洗。漂洗可分为以下四种方式：1普通漂洗2溢水漂洗3喷淋漂洗4顶淋漂洗（3）洗衣机的脱水原理

20、洗衣机的脱水，主要是应用离心力原理。当脱水桶以较高的速度转动起来后，衣物中的水在离心力作用下，就会向水桶的四周运动，到达脱水桶壁，穿过脱水桶上的孔，进入脱水外桶，随之排出脱水机。22洗衣机的分类 一、按结构形式分单桶、双桶、多桶型二、按洗涤方式结构原理分1滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，滚筒内凸筋把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，进行洗涤。类型：（1）前装式滚筒洗衣机（2）顶装式滚筒洗衣机2波轮式（涡卷式）洗衣机：也称日本式洗衣机。优点：结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，损衣率高。3搅拌式或摆动（叶）式洗衣机：洗衣机有一

21、根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度。4其他：喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。三、按自动化程度分1普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停*定时器控制，而进水、排水、脱水等完全手动。2半自动型洗衣机：（1）半自动单筒型：洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行，没有脱水机。（2）半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。3全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作，无看管。类型：（1）机械全自动型：由电动程控器控制。（2）电脑全自动型：由电脑

22、程控器控制。23洗衣机的驱动分类（1）间接驱动：通过皮带连接电机轴和离合器输入轴来传递动力。（1）电容式单向感应电机+离合器（2）双速电机+离合器（3）三相交流变频电机+减速离合器（2）直接驱动（DD）（1）电机输出轴直接和负载连接。（2）电机的输出轴和离合器的输入轴连在一起，通过离合器的输出轴和负载连接。 在此设计中考虑到洗衣机的内部结构和功能要求选择第一种驱动方式。为满足洗涤脱水转速的要求，电机设计成2P/8P，采用电容式感应电机。电机输出两种（高，低）转速，通过皮带减速便可得到所需洗涤脱水转速。（3） 缺点：1） 皮带减速传递效率低故障率高。2）由于电机偏置，易震动，需加配。3）皮带易打

23、滑磨损。 第三章 电动机的选择31概论目前在家用电器中使用的电机分为直流电机、单相串激式电机。直流电机使用干电池供电，通常在电动剃须刀、录音机、电动儿童玩具等小型器具中。单相串激式的电机结构上与直流电机相似。由于其转子上带有换向器，电机运转时使得换向器极易磨损，因而寿命短，常用在转速要求较高而单次使用时间短的电动器具上，如吸尘器、食品加工机等。单相感应电机应用最广，根据起动方式的不同又分为罩极式、分相起动式、电容起动式及电容运转式，分别用于电冰箱、电风扇、微波炉、洗衣机等家用电动器具上。由于电容运转式电机具有起动扭矩大、运行稳定、功率因数高、过载能力强等特点，并能较好的满足洗衣机正反两个方向运

24、转的工作要求，所以被广泛的应用于洗衣机中。 洗衣机在正常工作状态洗涤桶内应装有水和衣物，因此，洗衣机的电动机总是在有负载的条件下运行，由于洗衣机工作时要求波轮正反转，这就要求电动机带载正反频繁起动，洗衣机电动机的负载不能看成恒转矩负载，因为洗衣机的波轮直接接触水和衣物，在起动的初始时刻，阻转矩较小32洗涤电动机(1)电动机的选用。 洗衣机中使用的电动机可分为单向异步电动机、永磁式直流电动机、单向串激式和直线型驱动电机。 国家标准对洗衣机的主要性能指标作了相应的规定，表3-1就是波轮洗衣机用的XD型洗衣机电动机的性能指标。根据我国条件，电动机的电源电压为220V，频率为50Hz，同步转速为150

25、0r/min，额定转速为1350r/min，表3-1 XD型洗衣机电动机的性能指标输入功率（W）堵转转矩倍数堵转电流（A）最大转矩倍数效率（%）功率因数900.952.01.7490.951200.92.51.7520.951800.84.01.7560.952500.75.51.7590.95洗衣机电动机的功率应根据洗衣机的规格而定，洗衣机的规格大小是按每次最大洗涤的干配用的电容器,衣物重量来确定的.表3-2列出了不同规格的洗衣机所配用的电动机的功率及电动机所配用的电容器。洗衣机的洗衣量（）1.5-22-33-44-5配用电动机（W）90,120120180250配置电容器（F）6,88,1

26、010,1216 表3-2 洗衣机所配用的电机 设计以2.5千克为容量进行设计，所以选用电机功率为120W，配置电容器为8F。其中，堵转转矩倍数为0.9，堵转电流为2.5A，最大转矩倍数为1.7，效率为52%，功率因素为0.95。（2）双速变极电机结构速变极电动机是采用改变极数来获得两种速度的电容运转式电动机。接通12级绕组，电动机低速运转，完成洗涤、漂洗功能。接通两极绕组，电动机高速运转，完成脱水功能。洗涤电机的结构简图如下图3-1所示：图3-1 洗涤电动机的结构简图（3）主要技术参数 项目 内容分类性能指标2极12极效率（%）3025功率因数0.840.90堵转电流（A）7.01.8堵转转

27、据（Nm）1.01.7最大转矩（Nm）1.82.4温升（K）8080噪音（dB）7460 洗衣机在洗涤运转时，受力极大。因此对传动机构的波轮轴、轴承套等零件要求具有一定的强度、刚度、耐疲劳性能。同时，传动机构上部分在洗涤时，长期受水的侵蚀，使得各零件要求有很高的耐腐蚀性和耐冷热冲击性能。YXG162/2/12型双速变极电动机为中国济南洗衣机厂生产，主要技术指标见上表。启动和运转配用14微法/450伏电容器，2极额定输出功率200瓦；12极输出功率为120瓦。 第四章 整机设计41波轮的分类1.常见的几种波轮形式：（1）掌形波轮（2）碟形波轮（3）搅拌棒形波轮2.较有特点的新水流波轮:日本公司的

28、棒式波轮三洋公司的手搓式波轮 （3）松下公司的碟形波轮42波轮的参数及性能波轮形状和尺寸与洗涤性能的关系如下图所示：1波轮直径：波轮直径与洗净比、织物磨损、织物缠绕和洗涤不均匀度的关系见图4-1。图4-1 波盘直径与洗涤性能的关系波盘直径（mm） 如图所示，增大波轮直径对洗涤物的洗净比、织物缠绕和洗涤不均匀度都有利，仅对织物磨损略有增大。2波轮叶片筋：它的作用是在波轮正反旋转时，产生水平和上下回转的复合水流，使洗涤物受到三维冲击力的作用。波筋条数一般设计成38条，实验表明，波筋6条时洗涤性能较好。43波轮形状及参数的选用本设计中，波轮要推着衣物向上运动，因此，碟形波轮比较适合，故选用碟形波轮，

29、波盘直径选为360mm，波筋选为6条。44带传动的设计（一） 在此部分主要对洗衣机中主要传动机构包括两个带传动和一个螺纹传动以及波轮轴的设计及计算。 此部分将完成连接洗衣机内筒的带传动计算。 1.双速电动机功率为120W，转速，波轮轴转速，传动比确定计算功率由表查得工作情况系数，故2.选取V带带型根据，确定选用Z型3.确定带轮基准直径 取主动轮基准直径 从动轮基准直径 取验算带的速度所以带的速度合适。4.确定V带的基准长度和传动中心距根据，初步确定计算带所需的基准长度 带的基准长度 计算实际中心距5.验算主动轮上的包角得主动轮上的包角合适。6.计算带的根数Z由公式由得 查表得，查表 得，则取根

30、。7.计算预紧力由公式 ，故8.计算作用在轴上的压轴力Q由公式得9.带轮的结构设计波轮式洗衣机洗涤部分的传动方式，均采用三角皮带传动，其中，小皮带轮与电机转轴的伸出部分连接，其转速较高，因此要求强度高，有较好的耐磨性能。选用塑料皮带轮就能够满足要求了。45带传动的设计（二）此部分将要完成与螺纹轴连接的带传动设计。 电动机功率为25W，转速，螺纹轴转速，传动比 1.确定计算功率查得工作情况系数，2.选取V带带型根据，确定选用Z型3确定带轮基准直径取主动轮基准直径 从动轮基准直径 取验算带的速度所以带的速度合适。4.确定V带的基准长度和传动中心距根据式，初步确定计算带所需的基准长度带的基准长度计算

31、实际中心距5.验算主动轮上的包角由公式得主动轮上的包角合适。6.计算带的根数Z由得 ， ，则取根。7.计算预紧力由公式知 ，故8.计算作用在轴上的压轴力Q46螺纹轴的设计1.初步确定轴径选取轴的材料为40Cr，调质处理。取。于是得2螺纹轴的结构设计1).拟订轴上零件的装配方案 采用下图所示的装配方案图4-2 螺纹轴的装配方案2）.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了使螺纹盘获得较高的移动速度，螺距P应取大值，此处取P=2mm，对应的公称直径.2面左端装轴承，根据手册选用202的深沟球轴承，其尺寸为故，而取安装皮带轮处的轴径，为了保证轴端挡圈压在皮带轮上，取。3）.轴上零件的周向定位皮带

32、轮与轴的周向定位采用平键联接。按由手册查得平键截面（GB1095-79）。键槽用键槽铣刀加工，长为10mm（标准键长见GB1096-79），同时为了保证皮带轮与轴配合有良好的对中性，故选择皮带轮轮毂与轴的配合为H7/k6，滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，故此处选轴的直径公差为m6。求轴上的载荷对各支点进行受离分析如图4-3所示： 图4-3 轴的载荷分析图由皮带传动的计算知Q=12.2N， ， 截面处M及T列于下表：表4-1 截面处的弯距和扭距M（N.mm）T（N.mm）（N.mm） 2 5.77505.775 3268.3303324.1 497.6303206.3按弯扭合成应力校

33、核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面的强度。可得前以选定轴的材料为40Cr，调质处理，由表查得，因此，故安全。47波轮轴的设计1初步确定轴的最小直径初步估算轴的最小直径。选取材料为3Cr13，调质处理。取A=112，于是得波轮轴的最小直径显然是装波轮处的直径，此外，此处截面为正方形。 2轴的结构设计根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度取装波轮处的截面b=10mm,。要满足从方形截面到圆形截面的过渡，圆形截面出的直径，取圆轴处的直径， 皮带轮与轴为键连接，初定波轮地最大上升高度，取键长为；装螺纹盘处的轴径。3求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图作用在轴上的扭距

34、：作用在轴上的最大弯距：4校核危险截面A面为危险截面，对其进行弯扭校核：故安全。前以选定轴的材料为3Cr13,调质处理，由表查得，因此，故安全。 第五章 电气部分设计5.1设计概述1.采用常见的价廉物美的ATMEL单片机AT89C2051作为控制核心。2.为防止因电源过低或电源间断性供电而引起电脑工作状态混乱,设置了欠压检测保护电路。3.设计蜂鸣电路,如有脱水误开盖或脱水不平衡等状况,蜂鸣器鸣叫,提示用户进行处理,保证洗衣机及人身安全。4.功率驱动电路先由晶体管进行电流放大后再加到可控硅的控制极上,作为可控硅的触发信号。由可控硅实施对电动机、进水阀、排水阀的控制。5.本设计采用了时基电路,作用

35、有二:一是定时向电脑提供一个计时的基准信号,二是使输出的控制脉冲与电网交流电同相位,实现对可控硅的过零触发。6.显示电路只采用三只发光二极管作程序选择键功能显示。7.通过软、硬件的配合设计,控制器具有较强的功能。5.2系统总体框图 AT89C2051稳压电源 安全控制水位低压检测开关安全开关启动/暂停程序选择电机正转电机反转进水阀排水阀蜂鸣器LED显示5.3 元器件介绍5.3.1 AT89C2051 AT89C2051引脚图如图5-1所示 图5-1AT89C2051的引脚 AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM

36、）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。89系列单片机是ATMEL公司的8位单片机系列产品，其最大特点是片内含有Flash存储器（取代MCS51中的ROM），并且和MC

37、S51兼容（AT89的片内含有51系列的8031）。89系列单片机共有7种型号，而AT89C205是其中的低档型、低电压产品AT89C2051的产品. 单片机系统，应包括相应的硬件和软件。软件是指编程用的指令系统；硬件即芯片提供的硬件资源和与外部结构配置的器件，两者缺一不可。 信号引脚功能 AT89C2051是一种20引脚的双列直插式IC芯片，引脚是单片机的硬件外特性，用户通过引脚连接外部器件就能组建单片机系统。 （1）P1口：P1口带有输出缓冲器，可吸收20mA的电流并能直接驱动LED显示。P1口的功能之一是在闪速编程和程序校验期间接收代码数据（即编程的数据输入口）。 （2）P3口：它是带有

38、内部上拉电阻的7位双向口线，即P3.0P3.5和P3.7。P3.6此外P3口还具有第二功能。 （3）复位端RST（1脚） 引脚的复用功能 由上述对AT89C2051引脚介绍可见： P1和P3口共占用15个引脚，外加复位、振荡（时钟）和电源端等已把芯片的引脚全部占完。 表5-1 AT89C2051引脚的复用功能 兼容MCS51指令系统 2k可反复擦写(1000次）Flash ROM 15个双向I/O口 6个中断源 两个16位可编程定时/计数器 2.7-6.V的宽工作电压范围 时钟频率0-24MHz 128x8bit内部RAM 两个外部中断源 两个串行中断 可直接驱动LED 两级加密位 低功耗睡眠

39、功能 内置一个模拟比较放大器 可编程UARL通道 软件设置睡眠和唤醒功能5.3.2 W7805L7805为三端固定正输出电压集成线性稳压器,它是7800系列的一种，7805代表正5V输出，元件外型如图5-2所示，其中第一脚为输入，第二脚输出，第三脚为地。输出电压最小值为4.8V,而最大值为5.2V,输出功率不大于15W。 图5-2 CW7805外型图5.3.3 74LS139 74LS139为双D触发器。它是74LS 系列的一种，目前主要有下列一些型号：M-74LS139、HD-74LS139、DM-74LS139、SN-74LS139。在本书中所选择的是SN-74139。它的外观和引脚图分别

40、如图5-3，5-4所示。图5-3 74LS139外型图 图5-4 74LS139引脚图双D触发器的真值表如表5-2所示 5.4 洗衣机功能分析由于AT89C2051的引脚少，内存容量不大，所以所控制的洗衣机的功能有一定的限制，但是由于洗衣机的基本功能是实现对衣物的洗涤。（1）洗衣机的状态功能：强、弱洗涤。（2）洗衣程序功能：含有4种程序功能，即标准洗衣程序、轻柔洗衣程序、强洗洗衣程序、排水程序。各程序的时间分配如表5-3所示： 表5-3全自动洗衣机程序功能单位：分钟过程选择程序选择洗涤漂洗脱水标准程序约15约3约2轻柔程序约10约2约2强洗程序约15无无排水程序约5约5无（3）、特殊功能：故障

41、诊断、安全保护、防振、暂停、间歇工作功能，声光显示功能。 5.5 全自动洗衣机的控制功能对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。（1） 强、弱洗涤功能。（2） 4种洗衣工作程序，即标准程序、轻柔程序、强洗程序和排水程序。标准程序是进水洗涤漂洗排水脱水，如此循环3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 min。 （3） 进、排水系统故障自动诊断功能。（4） 脱水期间安全保护和防振动功能。（5） 间歇驱动方式。（6） 暂停功能。（7） 声光显示功能。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波

42、轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。5.6 电路图中各部件的分析（1）、全自动洗衣机的工作部件全自动洗衣机

43、的工作部件有3个，就是电机、进水阀和排水阀。 、电机电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和波轮的转动。电机的状态有3种，即正转、反转和停止状态。他是由AT89C2051的14脚和15脚控制的，AT89C2051的15脚是控制它的正转，14脚控制它的反转，当AT89C2051的14和15脚呈高电平时，电机进入停止状态。 、进水阀进水阀是有AT89C2051的12脚控制的，当AT89C2051的12脚输出低电平时，洗衣机进水，当水位达到一定高度时，则给AT89C2051的12脚一个高电平使进水结束。 、排水阀它是用来控制排水的，他只有开关两种状态。他是由AT89C2051的13脚控制的，当AT

44、89C2051的13脚输出低电平时，洗衣机进入排水状态，当洗衣机内的水位到达一定程度时，它给AT89C2051的13脚一个高电平，使洗衣机停止排水。（2）、SP1110它是一种交流固态继电器，内有发光二极管及双向可控硅，1050mA输入电流即可使双向可控硅完全导通，输出端通态电流为3A（平均值），浪涌电流为15A。全自动洗衣机之所以选用这个器件，是因为它一方面可使电路进一步简化，另一方面还可使强弱两类电完全隔离，保证主板的安全。（3）、74S05 它是六反相器，他在全自动洗衣机中做为中间缓冲器，其中的四个反相器可分别驱动四个SP1110继电器，剩余两反相器用于驱动两个发光二极管。74LS139

45、双2-4线译码器占用CPU的2脚和3脚即可提供四种不同显示的驱动，其逻辑关系是2脚和3脚为“11”时就指示标准程序；为“10时”指示经济程序为；为“01”时指示单独程序；为“00”时指示排水程序。（4）、74LS139它是一个双2-4线译码器，用它可解决CPU I/O线数量不足。（5）、AT89C2051它是全自动洗衣机实现智能化的心脏和大脑，选用它设计制作洗衣机控制电路，电路的组成相对简单，工作原理清晰。5.7全自动洗衣机的部分电路分析（1）、洗涤和脱水电路洗涤和脱水电路是由AT89C2051的P1.2和P1.3控制的，电路主要由两个SP1110和一个电机组成，通过使用两个SP1110使正、

46、反电路分开，电路中的R18和C1、R19和C2是用来整流的，R4和R3是两个限流电阻，D3和 D4是保证LED7无论是在正转还是反转都都是亮的。LED7是洗衣机处在洗涤或脱水状态的指示灯。（2）、进、排水电路 LED8用于指示洗衣机处于排水状态，LED9用于指示洗衣机处于进水状态。（3）、程序选择电路该电路占用的是AT89C2051的P3.0和P3.1，由于I/O线不足，该电路加入了一个74LS139，将P3.0和P3.1进行译码，译码表为：表5-4 74LS139译码表00011011程序排水程序强洗程序轻柔程序标准程序指示灯LED4LED3LED2LED1AT89C2051的P1.7口控制

47、的是洗衣机的强弱，他有两个74LS05、两个发光二极管和两个电阻构成，LED5用来指示洗衣机处于弱洗状态，LED6指示的是洗衣机处于强洗状态。（4）、时钟电路 该电路用于产生AT89C2051工作所需要的时钟信号。 在AT89C2051芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是洗衣机控制电路的时钟电路，如图5-5所示。 图5-5时钟振荡电路（5）、洗衣机的暂停、安全保护和防震电路他们采用的中断处理方式。着两个中断分别对应于AT89C2051的外部中断

48、“0”和外部中断“1”。中断请求信号通过TC4013BP的11脚CP端，经触发器的第12脚加到P3.3。本系统对开盖和不平衡中断采取相同的处理方法，因此，共用外部中断“1”。本电路图的方框图如下： 洗涤/漂洗电路脱水电路AT89C2051排水电路进水电路图5-6电路框图5.8洗衣机控制程序设计 ORG 0000HSTART: AJMP MAIN; 初始化ORG 0003HAJMP INT0; 暂停中断中断向量ORG 000BHAJMP T0; 定时器0中断向量ORG 0013HAJMP INT1; 开盖,不平衡中断向量ORG 0030HMAIN: MOV P1, #0F0H; 主程序开始MOV

49、 P3,#7FH MOV SP,#35HMOV 56H,#0F0H; 0F0H排水标志(指定56H为标志单元)MOV 57H,#03; 洗衣机标准洗衣工作程序标志(指定57H)MOV 54H,#40; 强洗正、反转驱动秒赋值(指定54H存放)MOV 55H,#10; 强洗间歇秒赋值(指定55H存放)MOV 58H,#06; 漂洗6分钟赋值(指定58H存放) CLR ET0SETB EA; 开总中断 CLR IT0; 设置外部中断1、0为低电平触发 CLR IT1 SETB PX0; 设置中断优先级别SETB PT0SETB PX1MOV TL0,#0B0H; 设置100ms中断时间常数MOV TH0,#3CHMOV TMOD,#01HKA:JNB P1.4,X1; 以下为按键扫描程序AJMP KBX1:ACALL K1KB:JNB P1.5,X2 AJMP KCX2: