《传感器应用技术》-智能洗衣机温度监测系统

项目二智能洗衣机《传感器应用技术》项目二智能洗衣机【引导案例】

洗衣服是生活的必须面对的问题，洗衣机是现代家庭中重要电器之一。从放置衣物开始，放多少洗衣液、加多少水、采用怎么的洗衣模式，到洗衣结束，是否可以一键就自动完成洗衣的选择，并顺利完成衣物的清洗。智能洗衣机智能洗衣机具有很多巧妙的功能可以轻松解决相关问题，温度传感器可以获取洗衣机的温度情况，从而获得最佳的清洗效果，压力传感可以轻松获取衣物和所添加物品的重量情况，可以让清洗更加高效节能。什么是智能洗衣机，产品功能有哪些？职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务一智能洗衣机温度监测系统了解温度传感器的定义、参数、分类与选型方法。理解半导体热敏传感器的工作原理。掌握典型热敏电阻的驱动电路知识。能根据热敏电阻的结构、特性、工作参数和应用领域，正确地查阅相关的数据手册，实现对其进行识别和选型。能根据热敏电阻的数据手册，结合单片机技术，准确地采集洗衣机的温度数据。能理解继电器和执行器的工作原理，根据单片机获取热敏电阻传感器的状态信息，准确地控制继电器和执行器。职业能力目标01知识目标技能目标职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务一智能洗衣机温度监测系统任务描述与要求02XX公司承接了一个洗衣机改造项目，客户要求在现有功能的基础上进行升级，对洗衣机进行智能控制。任务一：能根据所需要所选择清洗的衣物材质进行温度的选择，实现最佳的清洁状态；按键选择模拟衣服材质判断选择，对不同材质选择不同的温度阈值。检测热敏电阻的温度检测信息，洗衣机的清洗温度不足，控制灯光模拟加热；检测热敏电阻的温度检测信息，洗衣机的清洗温度足够，关闭灯光停止加热；可以将衣服材质、温度、灯等状态信息显示在管理中心系统上。任务要求任务描述结果演示-视频职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务一智能洗衣机温度监测系统3.1任务分析1.任务中涉及智能洗衣机的哪些功能？2.

任务要求中要用到哪种传感器和执行器？智能洗衣机温度监测功能热敏电阻模拟加热功能洗衣温度监测功能洗衣机加热状态指示功能3.2任务计划任务计划表通过上面的介绍，你是否对智能洗衣机以及本任务所需要实现的功能有所了解呢？项目名称项目二智能洗衣机任务名称任务一2.1_智能洗衣机温度监测系统计划方式自我设计计划要求请用8个计划步骤来完整描述出如何完成本次任务序号任务计划1

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8职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务一智能洗衣机温度监测系统知识储备3热敏电阻的种类、特性、结构和参数智能洗衣机温度监测系统结构分析温度传感器的基础知识124温度传感器系统功能代码分析

温度传感器的基础知识04温度：温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内部分子无规则剧烈运动程度的标志,分子运动越剧烈，温度就越高。温标：用来表示或者测量物体温度数值的标准。温标有热力学温标、摄氏温标、华氏温标。热力学温标摄氏温标华氏温标国际基本单位制之一，符号为T，单位为K。工程上通用温度标准，符号为t，单位为℃。比较少用的温度标准，符号为θ，单位为℉。t=T-273.15θ=1.8t+32

温度传感器的基础知识04测量方法工作原理温度传感器：将温度变化转换为电量变化的材料、器件或装置，利用敏感元件电参数随温度变化而变化的特征达到测量目的。温度传感器分类接触式温度传感器非接触式温度传感器膨胀式温度传感器电阻式温度传感器热电式温度传感器辐射式温度传感器知识储备3热敏电阻的种类、特性、结构和参数智能洗衣机温度监测系统结构分析温度传感器的基础知识24温度传感器系统功能代码分析1热敏电阻的种类、特性、结构和参数热敏电阻的定义热敏电阻的种类与特性3热敏电阻的结构与参数1热敏电阻的应用电路42

热敏电阻的定义04常见的PTC热敏电阻常见的NTC热敏电阻1是一种电阻值随温度变化的半导体传感器热敏电阻2是利用某些金属氧化物或单晶硅、锗等半导体材料，按照一定的工艺制成3体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量4阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量5过载能力强，成本低热敏电阻的种类、特性、结构和参数热敏电阻的定义热敏电阻的种类与特性3热敏电阻的结构与参数2热敏电阻的应用电路41

热敏电阻的种类与特性041热敏电阻临界温度（CTR）CTR热敏电阻一般作为温度开关来使用。负温度系数（NTC）NTC热敏电阻是电阻值随温度升高而下降的热敏电阻。正温度系数（PTC）PTC热敏电阻是电阻值随温度升高而增大的热敏电阻。热敏电阻的种类、特性、结构和参数热敏电阻的定义热敏电阻的种类与特性热敏电阻的结构与参数3热敏电阻的应用电路412热敏电阻的结构与参数04热敏电阻的常见外形结构主要参数含义标称阳值指热敏电阻在25℃时的电阻值温度系数指当温度变化时将会导致电阻的相对变化值额定功率指允许热敏电阻正常工作的最大功率时间常数指当温度变化时，热敏电阻的阻值变化到最终值的63.2%时所需的时间温度范围指允许热敏电阻正常工作的温度范围。一般的工作温度范围为-55-315℃最大电压指在规定环境温度下，热敏电阻正常工作时所允许连续施加的最高电压值热敏电阻的种类、特性、结构和参数热敏电阻的定义热敏电阻的种类与特性3热敏电阻的结构与参数4热敏电阻的应用电路12

热敏电阻的应用电路04对数二极管温度计

采用热敏电阻RT和对数二极管VD串联构成的温度计。

利用对数二极管VD把热敏电阻RT的阻值变化（电流变化）变换为等间隔的信号，经运放A放大这一压缩信号，其输出接到电压表，就可显示相应的温度，从而可构成线性刻度的温度计。

热敏电阻的应用电路04冰箱、冰柜的温度控制

冰箱、冰柜的温度传感器型号有KC系列。

A1组成开机检知电路，由热敏电阻RT检测当前温度转化为阻值分压，输入A1比较电路，与基准比较输出不同信号控制压缩机启动；由A2组成关机检知电路，原理与A1基本相同；A1，A2周而复始的工作，达到控制冰箱、冰柜内温度的目的。

热敏电阻的应用电路04温度报警器

常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端Ａ处于低电平，则输出端Ｙ处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度高时，热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端Ａ电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警温度不同。知识储备3热敏电阻的种类、特性、结构和参数智能洗衣机温度监测系统结构分析24温度传感器系统功能代码分析温度传感器的基础知识104智能洗衣机温度监测系统的硬件框图温度传感模块认识 执行器的认识智能洗衣机温度监测系统结构分析智能洗衣机温度监测系统结构分析12304智能冰箱湿度监测系统的硬件框图智能洗衣机温度监测系统的硬件框图温度传感器采集温度信息LCD显示温度信息按键选择温度阈值单片机对输入温度信号检测AD采集把模拟信号转换成数字信号继电器配合执行器(指示灯)进行加热控制04温度传感模块认识

执行器的认识智能洗衣机温度监测系统的硬件框图智能洗衣机温度监测系统结构分析32104温度传感模块认识板结构图中数字对应模块情况：①NTC热敏电阻器MF52AT；②基准电压调节电位器；③基准电压测试接口J10；④接地GND接口J2；⑤模拟量输出接口J6。湿度传感器模块电路板结构图1234504智能洗衣机温度监测系统的硬件框湿度传感模块认识执行器的认识智能冰箱湿度监测系统结构分析13204执行器的认识执行器(模拟加热)使用指示灯模块模拟执行器加热动作温度高于阈值，指示灯灭，停止加热温度度低于阈值，指示灯亮，进行加热04知识储备3热敏电阻的种类、特性、结构和参数智能洗衣机温度监测系统结构分析24温度传感器系统功能代码分析温度传感器的基础知识104温度传感器系统功能代码分析04需求

通过2个按键的选择来切换衣服材质和温度阈值，当选择按键1时，代表材质1，温度为阈值30°；当选择按键2时，代表材质2，温度为阈值50°。解决办法判断独立按键的键值，当选择按键1时，衣服为材质1，温度为阈值30°；当选择按键2，衣服为材质2温度为阈值50°。温度传感器系统功能代码分析04需求

当智能洗衣机的温度高于设定的阈值时，指示灯灭，洗衣机停止加热；当智能洗衣机的温度低于设定的阈值时，指示灯亮，洗衣机开始加热。解决办法判断温度变量是否超过阈值，当温度低于阈值时，继电器闭合；当温度超过阈值时，继电器断开。职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务一智能洗衣机温度监测系统设备清单表任务实施05任务实施前必须先准备好以下设备和资源。序号设备/资源名称数量是否准备到位（√）1温度传感模块1

2继电器模块1

3指示灯模块1

4单片机开发模块1

5显示模块1

6功能扩展模块1

7按键模块1

8杜邦线若干9香蕉线若干10项目2任务1的代码包1搭建本次实验的硬件平台，完成传感器之间的通信连接打开项目工程文件对工程里的代码进行认知对代码进行编译生成下载所需的.HEX文件通过电脑将.HEX文件下载到单片机开发模块结果验证

任务实施导航&实施纪要05实施纪要表项目名称项目二

智能洗衣机温度监测系统任务名称任务一2.1_智能洗衣机温度监测序号分步纪要1

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硬件环境搭建打开项目工程代码认知编译代码程序下载结果验证1.硬件环境搭建05智能洗衣机温度监测系统硬件环境接线图1.硬件环境搭建05系统信号间接线表(1)温度传感模块J6功能扩展模块JP1AD1功能扩展模块J13SCL单片机开发模块P3.6功能扩展模块J13SDA单片机开发模块P3.7继电器模块J2单片机开发模块P1.7键盘模块COL0单片机开发模块P4.0键盘模块COL1单片机开发模块P4.1键盘模块RAW0键盘模块CN112系统信号间接线表(2)显示模块(LCD12864)单片机开发模块数据端口DB7—DB0P0.7—P0.0背光LCD_BLP2.7复位LCD_RSTP2.6片选LCD_CS2P2.5片选LCD_CS1P2.4使能LCD_EP2.3读写LCD_RWP2.2数据/命令选择LCD_RSP2.12.打开项目工程05点击“Project—OpenProject”菜单项，进入本次任务的工程代码文件夹，打开project目录下的工程文件“washer.uvproj”。3.代码完善05(1)打开pcf8591/PCF8591.c文件：

设置AD模块的管脚定义，AD模块串行时钟输入端AD_SCL对应的是P3.6引脚，AD模块串行数据输入端AD_SDA对应的是P3.7引脚。请参考书中示例代码进行编写3.代码完善05(1)打开Relay/Relay.c文件：

设置继电器模块的RELAY1PORT对应管脚P1.7。请参考书中示例代码进行编写3.代码完善05(2)打开App/Main.c文件，完善系统逻辑控制代码:要求程序0.1秒检测判断一次温度传感器的状态4.编译代码05B在KEILC51打开的工程文件中，点击“”，编译该工程文件。C编译之后，会生成HEX文件。A点击“OptionsforTarget”按钮，进入HEX文件的生成配置界面进行设置。1.点击该按钮2.选择HEX文件的存放文件夹3.对HEX文件进行命名4.选择生产的HEX文件5.点击“OK”5.程序下载05程序下载（1）将NEWLab实训平台旋钮旋转至通讯模式（2）将单片机开发模块上的JP2和JP3开关拨至左侧。（3）选择芯片型号STC15W1K24S；（4）设置串口号5.程序下载05程序下载（5）点击打开程序文件Fridge.hex；（6）设置IRC频率为11.0592MHz。（7）弹起自锁开关SW1，以断开单片机开发模块的电源（8）点击“下载/编程”按钮，按下自锁开发SW16.结果验证05衣物材质为材质1温度低于30摄氏度时，指示灯亮衣物材质为材质1温度高于30摄氏度时，指示灯灭6.