课程设计洗衣机水位控制

物理与电子工程学院《洗衣机水位控制系统》课程设计报告书 2013年11月11日自动化班 班学生姓名乔彬学号课程名称单片机设计洗衣机水位控制系统的软件设计设计目主要内容(参法)及要求基于单片机的洗衣机控制系统，洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水四个过程组成，并且能达到“正常运行”和“强制停止”两种控制要求：(1)按下启动按钮，开始进水直到水满(即水位达到高水位)时停止进水开始洗涤。(2)洗涤时，正转30秒，停2秒；然后反转30秒，停2秒，如此循环5次，总共320秒开始排水。(3)水位下降到低水位时开始脱水并继续排水，脱水30秒。(4)开始清洗，重复(1)一(4),清洗三遍。(5)清洗完成，报警3秒并自动停机。(6)若按下排水按钮，可实现手动排水。(7)若按下停止按钮，不管洗衣机工作在什么状态，洗衣机需停止工作。2周时间，每天3学时，共计42学时量进度安排第1-3天：根据任务书的要求查阅相关资料。阅读相关文献。搞清楚本课题的设计内容，对本课题的设计有个初步的设想。第4-5天：完成本课题设计的基本设计方案，通过指导老师的审核。第6-7天：完成课题的硬件电路的设计，完成程序设计。第8-9天：进行调试。第10-11天：撰写课题设计报告书，并根据指导教师的意见进行修改。第12天：完成课程设计报告书。第13天：提交报告书。第14天：指导教师批阅课程设计报告书。主要参考资料1、韩志军，沈晋源，王振波.单片机应用系统设计[M]机械工业出版社，2005年2、李全利.单片机原理与接口技术[M]高等教3、马淑兰.单片机技术及应用实例分析[M]西安电子科技大学出版社，2009年指导教师签字教研室主任签字本文详细介绍了国内洗衣机控制系统的发展现状，发展中所面临的问题。从产品质量、性能及应用方面看洗衣机机的差距；整个行业看国产洗衣机机所存在的问题以及它的发展趋势。同时也详尽的介绍了此次设计中最重要的组成部件单片机的概念、工作原理及设备总体结构，其中包括MCS-51的发展历程，选型依据。设计了一种基于单片机MCS-51的洗衣机机，介绍了所选用的8051、关键词：洗衣机；单片机；电动机前言 第1章课题研究价值 第1.1节洗衣机的发展历程 第1.2节洗衣机的分类 第1.3节洗衣机的工作原理 第1.4节任务要求 第2章系统硬件设计 第2.1节MCS—51单片机主要应用特性 第2.2节洗衣机控制系统面板设计及控制原理图 第2.3节微型处理器 第2.4节系统扩展 第2.5节电源 第3章电机控制系统的设计 第3.1节直流电机M1控制系统 第3.2节交流电机M2控制系统 第4章系统软件设计 第4.1节软件构思 第4.2节洗涤过程流程图 37第4.3节脱水、漂洗流程图 第4.4节内部中断流程图 39第4.5节外部中断流程图 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。按其额定洗涤容量分为家机主要由箱体、洗涤脱水桶（有的洗涤和脱水桶分开）、传动和控制系统等组成，有的还装有加热装置。洗衣机一般专指使用水作为主要的清洗液体，有别要了解硬件上单片机内部功能部件，如A/D,D/A,PWM.WATCHDOG,LCD驱动器，串行口等，又要认识C语言在计算机仿真调试，产品更新以及软件升级中的重要作用。但是要做实际的系统，单单从网站上的学习是不够的，所以我从书籍和期刊上查阅了大量的资料。以下是关于洗衣机的一些文献资料。对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、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，衣服洗净，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.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，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。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。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使之去污除垢。到了40年代便出现了现代的随着工业化的加速，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。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。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，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，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。第1.2节洗衣机的分类当今主流洗衣机主要有三大类，分别是波轮式洗衣机，滚筒式洗衣机和搅拌式洗衣机。三种洗衣机各有所长，下面我们详细介绍一下三种洗衣机的特点：(1)波轮式洗衣机洗衣特点：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。(2)滚筒式洗衣机洗衣特点：微电脑控制所有功能衣物无缠绕。最不会损耗衣物的方式。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。滚筒洗衣机优点：全面的洗涤能力鹤立鸡群。因为衣物在洗涤过程中不缠绕、洗涤均匀、磨损小，所以就连羊绒、羊毛、真丝衣物也能在机内洗涤，做到真正的全面洗涤性能。可以利用加热激活洗衣粉中的活性酶，充分发挥出洗衣粉的去污效能。由于用水量较小，可以在桶内形成高浓度洗衣液，在节水的情况下带来理想的洗衣效果。这种发源于欧洲的洗衣机是模仿棒锤击打衣物原再提升再摔下，做重复运动，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗涤干净。滚机械程序控制器，经过磷化、电泳、喷涂三重保护的外壳，和两块重的水泥块用于平衡滚筒旋转时产生的巨大离心力，由于用料比波轮洗衣机好，所以寿缺点：喜欢缠绕相比前两种方式损坏性加大，噪音最大，适合右不停地翻转，使衣物之间、衣物与桶壁之间，在水中进行柔和地磨擦，在洗不排水停机开关、贮水开关、漂洗选择开关、洗涤选择开关等组成。为使洗衣机长期运转正常好用，必需按时认真进行正确的润滑维护保养，需要润滑的地方主要是轴承和齿轮，轴承需由注油孔注入抗磨性和抗氧化安定号中等极压抗磨齿轮油进行润滑。甩干机的轴承和齿轮都应每年或半年加入抗中国家电研究院的洗衣机专家指出，洗衣机内部的环境非常潮湿，闲置几台洗衣机用久了之后，如不及时清洗，慢慢地就会出现水发浑，漂洗不干净。久而久之，对下一次要洗的衣物就会造成污染。人们如果长期使用有霉菌的洗排水和脱水四个过程组成，并且能达到“正常运行”和“强制停止”两种控制（6）若按下排水按钮，可实现手动排水。（7）若按下停止按钮，不管洗衣机工作在什么状态，洗衣机需停止工作。比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍用MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。我们也以这一代表性的机许多厂商多沿用或参考了其体系结构，有许多世界大的电气商丰富和发展了8051是MCS-51系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、4kB的程序存储器、128字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。MCS-51采用模块式结构，MCS-51系列中各种加强型单片机都是以8051为核心加上一定的新的功能部件后组成的，从而使它们完全兼容。表2.1为MCS-51表2.1MCS-51系列单片机常用产品特性型号片内存储器I/0线定时器/计数器片外寻址空间程序数据程序数据2个16位2个16位无2个16位2个16位2个16位无2个16位3个16位3个16位无3个16位MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，即外部数据存储器和程模块就可使引脚和指令兼容的新产品，从而容易使产品形成系列化。由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。MCS-51的指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运算指令、方便的逻辑操作和控制指令、对于编程来说，是相MCS-51单片机的工作频率为2-12MHz,当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us,这个速度应该说是比较快的。MCS-51把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，可靠性更高，运行速度更块。由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。因此，在工业测控系统中，使用单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌鉴于MCS-51的以上特点，本文的设计就是基于MCS-51的8051型号单片机第2.2节洗衣机控制系统面板设计及控制原理图洗衣机控制控制系统面板如图2.1所示。日常洗化纤洗强力洗●快速洗强力漂洗洗涤漂洗在图2.1中控制面板中设置了一个电源开关，启动按纽，洗涤控制等按纽。图2.2洗衣机控制系统控制原理图在本系统设计的洗衣机控制系统中，采用8051单片机设计一个最小系MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照 单片机引脚图：口8位双向口线(在引脚的39~32号端子)。口8位双向口线(在引脚的1~8号端子)。口8位双向口线(在引脚的21~28号端子)。(4)P3.0~P3.7(4)P3.0~P3.7P3口8位双向口线(在引脚的10~17号端子)。123456789ALEP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1图2.3单片机8051管脚图2.3.28051主要性能晶体管的动态扫描1、外部扩展存储器时，当做数据总线(如图1中的D0~D7为数据总线接口)2、外部扩展存储器时，当作地址总线(如图1中的A0~A7为地址总线接口)输出时应在外部接上拉电阻。1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用除了作为I/0使用外(其内部有上拉电阻),还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，具体功能请参考我们后面的引脚说明。有内部EPROM的单片机芯片(例如8751),为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的，即：编程脉冲：30脚(ALE/PROG)编程电压(25V):31脚(EA/Vpp)接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池，这个电池是干什么用的呢?这就是单片机的备用电源，当外接电源下降到下限值时，备用电源就会经第二功能的方式由第9脚(即RST/VPD)引入，以保护内部RAM中的信息不会丢失。在介绍这四个I/0口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢?他起什么作用呢?都说了是电阻那当然就是一个电阻啦，当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果PO口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。(在后面关于扩展的课程中我们就会看到8051扩展EEPROM电路，在图中ALE与74LS373锁存器的G相连接，当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低由正变负)将PO口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。关于锁存器的内容，我们稍后也会介绍。在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出(即6分频),当访问外部存储器以1/12振荡周期输出(12分频)。从这里我们可以看到，当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。PORG为编程脉冲的输入端：在第五课单片机的内部结构及其组成中，我们已知道，在8051单片机内部有一个4KB或8KB的程序存储器(ROM),ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个ROM中的呢?实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是PROG。PSEN外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。(2)外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；(3)外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；EA/VPP访问和序存储器控制信号取内部程序存储器超过0FFFH(8051)1FFFH(8052)时自动读取外部ROM。我们已知道，8031单片机内部是没有ROM的，那么在应用8031单片机时，这个脚是一直接低电平的。3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。RST复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器PC=0000H,即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。XTAL1和XTAL2外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；AVR和PIC都是跟8051结构不同的8位单片机，因为结构不同，所以汇编指令也有所不同，而且区别于使用CISC指令集的8051,他们都是RISC指令集的，只有几十条指令，大部分指令都是单指令周期的指令，所以在同样晶振频率下，较8051速度要快。另PIC的8位单片机前几年是世界上出货量最大的单片机，飞思卡尔的单片机紧随其后。ARM实际上就是32位的单片机，它的内部资源(寄存器和外设功能)较8051和PIC、AVR都要多得多，跟计算机的CPU芯片很接近了。常用于其实也是一种特殊的单片机，它从8位到32位的都有。它是专门用来计算数字信号的。在某些公式运算上，它比现行家用计算机的最快的CPU还要快。比如说一般32位的DSP能在一个指令周期内运算完一个32位数乘32位数积再加一个32位数。应用于某些对实时处理要求较高的场合。第2.4节系统扩展2.4.1晶体管的动态扫描2.4.1晶体管的动态扫描LED显示屏的基本工作原理是动态扫描。动态扫描又分为行扫描和列扫描两种方式，常用的方式是行扫描。行扫描方式又分为8行扫描和16行扫描两种。在行扫描工作方式下，每一片LED点阵片都有一组列驱动电路，列驱动电路中一定有一片锁存器或移位寄存器，用来锁存待显示内容的字模数据。在行扫描工作方式下，同一排LED点阵片的同名行控制引脚是并接在一条线上的，共8条线，最后连接在一个行驱动电路上；行驱动电路中也一定有一片锁存器或移位寄存器，用来锁存行扫描信号。LED显示屏的列驱动电路和行驱动电路一般都采用单片机进行控制，常用的单片机是MCS51系列。LED显示屏显示的内容一般按字模的形式存放在单片机的外部数据存储器中，字模是8位二进制数。单片机对LED显示屏的控制过程是先读后写。按LED点阵片在屏幕上的排列顺序，单片机先对第1排的第1片LED点阵片的列驱动锁存器，写入从外部数据存储器读得的字模数据，接着对第2片、第3片……直到这一排的最后一片都写完字模数据后，单片机再对这一排的行驱动锁存器写行扫描信号，于是第1排第1行与字模数据相关的发光二极管点亮。接着第2排第1行、第3排第1行……直到最后一排第1行的点亮。各排第1行都点亮后，延时一段时间，然后黑屏，这样就算完成了单片机对LED显示屏的一行扫描控制。单片机对LED显示屏第2行的扫描控制、第3行的扫描控制……直到第8行的扫描控制，其过程与第1行的扫描控制过程相同。对全部8行的控制过程都完成后，LED显示屏也就完成了1帧图像的完整显示。虽然按这种工作方式，LED显示屏是一行一行点亮的，每次都只有一行亮，但只要保证每行每秒钟能点亮50次以上，即刷新频率高于50Hz,那么由于人的视觉惰性，所看到的LED显示屏显示的图像还是全屏稳定的图像。2.4.2LED显示屏的传统控制方法显示控制电路是按行扫描方式工作的，列控制电路分为两大类。列控制电线给列驱动电路的锁存器写字模数据；另一类是用移位寄存器74LS595之类的芯片作为列驱动电路的锁存器，CPU通过串行总线给列驱动电路的锁存器写字模数无论是并行总线的控制方式还是串行总线的控制方式，其工作过程都是先无论是并行总线的控制方式还是串行总线的控制方式，其工作过程都是先给数据指针DPTR赋值，接着累加器A按数据指针DPTR的指向，从外部数据存储器RAM中读得字模数据。然后，并行总线时，再给数据指针DPTR赋值，接着CPU将累加器A中的字模数据，按数据指针DPTR的指向，写给LED点阵片列驱LED点阵片列驱动电路的锁存器。一般显示控制中，使用较多的单片机是MCS51系列。假设单片机系统的晶振频率是12MHz,机器周期是1μs,上述两种控制方式完成1片LED点阵片的显示控制都得十几μs。本文提出的高速控制方案，完成1片LED点阵片的显示控制大约只要4μs。按此推算，1片MCS51系列的单片机，差不多可以对600多片LED点阵片进行显示控制。与传统的控制方法相比，显示控制的效率成倍提高。8051具有很强的扩展功能，允许扩展各种外围电路以补充片内资源不足，适应特定应用的需要，扩展内容包括数据存储器、程序存储器、I/O接口等扩展结构如图2.4所示：图2.48031系统扩展结构图由于我们采集的数据量较多，因此CPU的I/O口线不够用，所以我们使用8255A来扩展I/O口，以满足系统的要求。8255A是Intel公司生产的通用可编程并行I/O接口芯片。8031和8255A相连可为外设提供三个8位I/O端口，允许采用同步、异步和中断方式传送I/O数器组成。三个端口都可以和外设相连，分别传送外设的输入/输出数据或控制信A组A组A组端口C控制图2.58255A芯片的内部结构图②引脚功能8255A有40条引脚，采用双列直插式封装。如图2.6所示。43215986噩1.数据总线(8条):2.控制总线(6条):8255A所有内部寄存器清0,所有口都为输入方式。写入8255A。A0、A1:地址输入线。当=0,芯片被选中时，这两位的4种组合00、01、10、11分别用于选择A、B、C口和控制寄存器。其组合如表2.2。端口地址端口功能001A口读A口010写A口001读B口010写B口001C口写C口010C口读C口010控制口写控制字1××××总线高阻3.并行I/0总线(24条):这些总线用于和外设相连，分别与A、B、C口相位的数据输入缓冲器。4.电源线(2条):VCC为+5V电源线，允许变化±10%;GND为地线。可以把这两个控制字送到8255A的控制寄存器(A1A0=11B),以设定8255A的工作方式和C口各位状态。这两个控制字以D7位状态作为标志。8255A各端口工作于什么方式和是输入还是输出方式，是由方式控制字决定的。方式控制字格式如图2-7所示。D7为控制字标志位，若D7=1,则本控制字为方式控制字，若D7=0,则本控制字为C口单一置复位控制字。则A组设定为方式0;若D6D5=01,则A组设定为方式1:若D6D5=1×(×为任意),则A组设定为方式2。D4为A口输入/输出控制位：若D4=0,则PA0~输入/输出控制位：若D3=0,则PC4～PC7为输出数据方式；若D3=1,则PC4~B组0:输出方式0模选择1模式若D2=0,则B组设定为方式0,若D2=1,则B组设定为方式1。D0为C口低4位输入/输出控制位，若D0=0,则PCO～PC3用于输出数据，若D0=1,则PC0~PC3用于输入数据。如图2.8所示：位选择PC3011图2.8置位控制字正确的选用方式控制字，并把它通过程序送给8255A的控制字寄存器就可设定8255A的工作方式。方式0(基本输入/输出方式):这种方式不需要任何选通信号。A口、B口及C口的两个4位口中的任何一个端口都可以被设定为输入或输出。输出锁存，输入不锁存。根据控制字D4、D3、D1、D0位的变化，方式0有16种不同的输入、输出组合方式。方式1(选通输入/输出方式):的控制和同步信号；B组包括B口和C口的低4位，B口可由编程设定为输入和B口的输入输出数据都被锁存。方式2(双向总线方式):出操作的控制和同步信号；B口和C口的PC0～PC2则可编程为方式0或方式1工作。第2.5节电源除了220V的电源，我们还选择了LM7805三端稳压器产生一个+5V的电源。其电路如图2.9所示。图2.9+5V电源电路三端固定输出集成稳压器，它是一种串连调整式稳压器。它将全部电路集成在单块硅片上，整个集成稳压电路只有输入、输出和公共三个引出端，使用当输入的电压VI、输出电流IO或温度变化时，输出电压VO可保持不变；另外，当输出短路。可使输出电流IO限制为一定值；若稳压器过热，则它就停止工作，以免稳压器遭到损坏。三端固定输出电压集成稳压器，因内部有过热、过流保护电路，因此它的性能优良、可靠性高。有因这种稳压器具有体积小、使用方便、价格低廉等优点，所以我们选用了这种芯片。第3章电机控制系统的设计第3.1节直流电机M1控制系统直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同，两者的特性是一样的，如图3.1所示。图3.1洗衣机电机控制他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U供电。 当电源电压U和励磁电路的电阻Rf(包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻R保持不变时，励磁电流If以及由它所产生的磁当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距TO相平衡时，电动机将等速转动；当轴上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位：,因电枢电阻Ra很小，所以电动机在正常运行时，电源电压U与反电动势E近似相等.由于Ra很小，因此起动电流Iast可达额定电流IN的10～20倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于电枢电流Ia,这么限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻Rst,见图。起动时，可将起动电阻Rst放在最大值处，待起动后注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要保持接通，不能断开通φ(励磁电流)或电枢电流Ia的方向实现。3.1.2并励电动机的调速3.1.3改变磁通φ(调磁调速)当保持电源电压U为额定值不变时，调节励磁电路的电阻，改变励磁电 一定的硬度。见图3.2图3.2磁通调速曲线一定负载下，通常是减小磁通调速(φ<φN),转速上调(n>nN)。对专门生产的调磁调速的电动机，其调速幅度可达到3～4倍当保持他励直流电动机的励磁电流If为额定值时，降低电枢电压U,使转特性的硬度不变，见图3.3图3.3电压调速曲线一般电动机都处在额定状态下运行，再进行调压调速时，为保证电动机的绝缘，一般是将电动机的电压下调U<UN,而转速也下调n<nN。调压调速是在额定电流下调速，是恒转距调速。调压调速的优点：1.机械特性较硬，电压降低后硬度不变，稳定性较好。2.调速幅度较大，其调速幅度可达到6～10倍。3.可均匀调节电枢电压，得到平滑的无级调速。这里采用电压调节方式实现对直流伺服电机的调速。第3.2节交流电机M2控制系统目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。3.2.1三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：1、改变磁极法；2、变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频图3.4三相异步电机工作图观察图3.4还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相C、B、A,则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。定子绕组产生旋转磁场后，转子导条(鼠笼条)将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差转磁场。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，转速升到一开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组第4.1节软件构思根据硬件设计要求，控制主程序流程图如图4.1所示。洗衣机通上电以后，单片机上电，首先进行程序的初始化，包括定时器，外部中断等初始化，以及各参数初始值的设定。默认洗衣强度为标准洗，漂洗次数三次。然后扫描剩余键盘的状态。确定强度和漂洗次数。用数码管显示洗衣时间。当启动键按下以后，洗衣机进入待命状态，完成进水——洗涤——脱水——漂洗的循环过程。当洗衣机结束时候，发程。当洗衣机结束时候，发中断程序入口fNt报警?N第4.2节洗涤过程流程图按下启动按扭，开始进水，进水到规定高度，使水位开关接通，实现洗涤正转，并停止进水。洗涤正转10S后，停止洗涤，开始洗涤反转器加1,累计洗涤次数。并判断是否重复进行洗涤，若不需要，开始排水，由于排水，水位降低，当水位低于规定下限水位时，低水位脱水10S后，计数器加1,脱水停止。然后再返回到进水动作重复上述过程3次，进入漂洗程Y图4.2洗涤过程流程图YN图4.3脱水漂洗流程图第4.4节内部中断流程图工作过程中所需的各种计时均有定时器0定时中断服务程序提供。单片机晶振频率12MHZ,定时器0选择工作方式1,设置时间常数，每0,1秒中断一次。N图4.4内部中断流程图第4.5节外部中断流程图为防止外部电压过高或过低对洗衣机的电器及控制硬件产出破坏，用外部中断0进行保护。当电压过高或过低时，引起外部中断0,洗衣机停止一切动作，进入保护状态。用外部中断1来实现洗衣机过程停止工作。在洗衣过程中，当暂停键ko按下时，引起外部中断1,转入中断1处理程序。中断1处理程序将使洗衣机停止工作，并将停止前的状态储存起来。当按下启动键k2时，洗衣机又恢复工作。程序设计流程如下：NY图4.5外部中断流程图心得体会为期一个月的课程设计结束了，在这短短的一个月当中，我不仅巩固了以前学到的专业知识，更重要的是学到了许多新知识，学会了设计一个系统的步从中我知道了这次设计的目的、要求以及要完成的工作