四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第I頁摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的洗衣已經(jīng)逐漸由洗衣機(jī)代替手工洗衣！洗衣機(jī)的問世給人類帶來的利益的無窮止境的。隨著人類科學(xué)的發(fā)展，社會(huì)的逐漸進(jìn)步，在19世紀(jì)世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)問世。近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)的日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。洗衣機(jī)的出現(xiàn)已經(jīng)徹底的改變了人們的生活。此次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)以51單片機(jī)為核心，通過51單片機(jī)結(jié)合外圍電路綜合控制數(shù)碼管的時(shí)間顯示，LED燈的進(jìn)水放水模擬，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，蜂鳴器的發(fā)聲模擬。硬件的完美只是一部分，如果沒有軟件的驅(qū)動(dòng)，硬件就是一個(gè)軀殼，是沒有靈魂的花瓶，擺設(shè)而已，不管是在計(jì)算機(jī)上還是在本次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)系統(tǒng)上，在軟件上的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使效果更為理想，本文編寫的主導(dǎo)思想是軟硬件相結(jié)合，來進(jìn)行各功能模塊的編寫實(shí)現(xiàn)。四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第II頁 1.2國內(nèi)洗衣機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀 1.....1.3傳統(tǒng)洗衣機(jī) 1......1.4現(xiàn)代洗衣機(jī) 2......1.4.1波輪式洗衣機(jī)........................................2......1.4.2滾筒式洗衣機(jī)........................................3......1.4.3攪拌式洗衣機(jī)........................................3......1.5本文研究的意義...........................................4......1.6論文研究的主要內(nèi)容.......................................4......第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)..........................................5......2.1系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介.............................................5......2.2系統(tǒng)總方案設(shè)計(jì)...........................................5......2.3L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 8.....2.474HC573鎖存器 9...... 3.1電源設(shè)計(jì) 11 按鍵檢測(cè)電路 1.7.....電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 2.0.....3.5LED模擬部分............................................2.2.....3.6蜂鳴器報(bào)警電路.........................................2.3.....第4章系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn).............................................2.5.....4.1數(shù)碼管顯示電路..........................................2.5.....4.2按鍵控制操作............................................2.7.....4.3LED燈顯示...............................................2.7.....四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第III頁4.4電機(jī)驅(qū)動(dòng) 28第五章仿真調(diào)試 29 附錄一(主原理圖) 36附錄二(源程序) 37四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第1頁從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打等……這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。隨著人類科學(xué)的發(fā)展，社會(huì)的逐漸進(jìn)步，代替手工洗衣的洗衣機(jī)開始問世。最早的洗衣機(jī)出現(xiàn)于19世紀(jì)，當(dāng)時(shí)的“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)！到了1985年，湯姆森公司推出電子洗衣機(jī)，該洗衣機(jī)備有多種速度及溫洗、干洗功能，操作全由電腦控制，被稱為“21世紀(jì)洗衣機(jī)”，這種21實(shí)際洗衣機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)的手動(dòng)洗衣機(jī)可以說是一個(gè)傳說，至到如今隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機(jī)研制的步伐至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。洗衣機(jī)他終結(jié)了人類的手工洗衣時(shí)代，對(duì)于推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步有著非常大的意義，對(duì)于方便人們生活更是，提高了一個(gè)檔次，不得不說他是人類的大功1.2國內(nèi)洗衣機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀據(jù)《2013-2017年中國洗衣機(jī)行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》分析，從全國范圍來看，目前我國洗衣機(jī)市場(chǎng)普及程度已經(jīng)超過了76%，其中城鎮(zhèn)市場(chǎng)已經(jīng)超過了96%，農(nóng)村市場(chǎng)也已經(jīng)超過了53%;隨著國家開展家電下鄉(xiāng)、擴(kuò)大內(nèi)需的政策，洗衣機(jī)企業(yè)將目光均投向了擁有較大消費(fèi)潛力的農(nóng)村市場(chǎng)。未來幾年，我國洗衣機(jī)市場(chǎng)需求增長(zhǎng)空間將主要來自于：以城鎮(zhèn)化和農(nóng)村市場(chǎng)為主的首次需求，以及以城鎮(zhèn)市場(chǎng)消費(fèi)升級(jí)為主的更新需求;整個(gè)洗衣機(jī)市場(chǎng)需求在未來幾年將繼續(xù)保持溫和增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。由此可見國內(nèi)的洗衣機(jī)市場(chǎng)還是有非常大的發(fā)展后勁。1.3傳統(tǒng)洗衣機(jī)機(jī)械力，洗滌液，水，是洗衣機(jī)洗滌過程中的三要素。洗衣機(jī)運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的機(jī)械力和洗滌液的作用使污垢與衣物纖維脫離。1858年，一個(gè)叫漢密爾頓的美國人在匹茲堡制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第2頁該洗衣機(jī)的主件是一直圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有漿狀葉子的直軸，軸是通過搖動(dòng)和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的。但是這臺(tái)洗衣機(jī)使用費(fèi)力，且損傷衣物，因而沒有被廣泛使用。明了木制手搖洗衣機(jī)。布萊克斯的洗衣機(jī)構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動(dòng)，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機(jī)的改進(jìn)過程開始大大加快。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開始取代人力。經(jīng)歷了上百年的發(fā)展改進(jìn)，現(xiàn)代蒸汽洗衣機(jī)較早期有了無與倫與的提高，但原理是相同的。與普通滾筒洗衣機(jī)在洗滌時(shí)需要加熱整個(gè)滾筒的水不同，蒸汽洗滌是以深層清潔衣物為目的，當(dāng)少量的水進(jìn)入蒸汽發(fā)生盒并轉(zhuǎn)化為蒸汽后，通過高溫噴射分解衣物污漬。蒸汽洗滌快速、徹底，只需要少量的水，同時(shí)可節(jié)約時(shí)間。傳統(tǒng)洗衣機(jī)經(jīng)過三個(gè)階段的發(fā)展逐漸由蒸汽取代手工。傳統(tǒng)洗衣機(jī)的使用仍然有許多的不便，比如圓桶式洗衣機(jī)容易造成衣物的損傷，木制洗衣機(jī)太過耗費(fèi)體力，蒸汽洗衣機(jī)不太環(huán)保，稀釋完洗衣液后釋放的蒸汽，污染空氣等。1.4現(xiàn)代洗衣機(jī)波輪式洗衣機(jī)原理：波輪式洗衣機(jī)是洗衣機(jī)的一種，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，衣物隨水不斷上下翻滾。洗滌衣物有單桶、套桶、雙桶幾種。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維修方便，洗凈率高，但對(duì)衣物磨損率大，用水多。波輪式洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：操作方便是波輪式洗衣機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)，即使老年人，也能輕松使用；另外如果您在洗滌過程中發(fā)現(xiàn)有衣服遺落，可以隨時(shí)添加，這一點(diǎn)相較于滾筒洗衣機(jī)來說要略勝一籌。關(guān)于省電，相對(duì)于普通滾筒洗衣機(jī)來說，波輪洗衣機(jī)還是有一些優(yōu)勢(shì)的，而如今市場(chǎng)中出現(xiàn)了很多的帶有變頻技術(shù)的滾筒洗衣機(jī)，這樣就縮短了波輪和滾筒在耗電方面的優(yōu)勢(shì)。波輪式洗衣機(jī)的缺點(diǎn)：波輪洗衣機(jī)的傳統(tǒng)洗衣工藝也給它帶來了一些負(fù)面影響，不可避免的就是用水量太大，很多家庭尤其是家庭成員中的老年人對(duì)于四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第3頁波輪洗衣機(jī)漂洗過程大量的用水感到不滿。另外，衣物纏繞現(xiàn)象以及磨損嚴(yán)重更顯而易見，一些羊毛、羊絨、真絲等材質(zhì)的衣物不敢輕易放進(jìn)洗衣機(jī)中，而是單獨(dú)送往洗衣房。工作原理：滾筒洗衣機(jī)發(fā)源于歐洲，洗衣方法是模仿棒錘擊打衣物原理設(shè)計(jì)，利用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械做功使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，衣物在滾筒中不斷地被提升摔下，再提升再摔下，做重復(fù)運(yùn)動(dòng)，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。而波輪式洗衣機(jī)需要水來讓衣服飄起來，之后不停攪拌摩擦達(dá)到清潔目的。滾筒式洗衣機(jī)優(yōu)點(diǎn)：滾筒洗衣機(jī)由微電腦控制，衣物無纏繞、洗滌均勻、磨損率要比波輪洗衣機(jī)小10%，可洗滌羊絨、羊毛、真絲等衣物，做到全面洗滌。也可以加熱，使洗衣粉充分溶解，充分發(fā)揮出洗衣粉的去污效能?？梢栽谕皟?nèi)形成高濃度洗衣液，在節(jié)水的情況下帶來理想的洗衣效果。一些滾筒洗衣機(jī)較波輪洗衣機(jī)，除了洗衣、脫水外，還有消毒除菌、烘干、上排水等功能，滿足了不同地域和生活環(huán)境消費(fèi)者的需求。滾筒式洗衣機(jī)的缺點(diǎn)：傳統(tǒng)的滾筒洗衣機(jī)具有耗時(shí)這一缺點(diǎn)，時(shí)間一般在一小時(shí)左右，而老式的滾筒洗衣機(jī)一旦關(guān)上門，洗衣過程中無法打開，添加衣物不方便。但新式的洗衣機(jī)具有中途添衣功能，就解決了這個(gè)問題。還有一個(gè)問題是新舊機(jī)型都無法避免的，那就是耗電相對(duì)于其他類型洗衣機(jī)，滾筒洗衣機(jī)更加消耗電量。不過，市場(chǎng)中的變頻技術(shù)可以稍緩解耗電的劣勢(shì)。同時(shí)，由于滾筒洗衣機(jī)的特別洗衣原理，它的體重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于波輪洗衣機(jī)，不易被移動(dòng)，位置更需固定。簡(jiǎn)介：攪拌式洗衣機(jī)內(nèi)筒中央的一個(gè)攪拌棒和幾片攪拌翼，能夠保持在360°之內(nèi)依據(jù)不同衣物質(zhì)地、臟污程度、洗滌物質(zhì)量等或快或慢地來回旋轉(zhuǎn)，將衣物攬?jiān)趹阎衼砘厝啻辏瑥氐浊宄蹪n。因此，攪拌式洗衣機(jī)具有不纏繞、不磨損、省電、洗滌力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，兼具波輪式與滾筒式的優(yōu)點(diǎn)，并且克服了兩者的不足。滾筒式洗衣機(jī)的價(jià)格一般在3000塊錢左右，波輪式洗衣機(jī)的到2000之間，而攪拌式的洗衣機(jī)在2000塊錢左右。由此可見，攪拌式洗衣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。LED模擬模塊STC8LED模擬模塊STC89C52RC主控制器蜂鳴器報(bào)警模塊第4頁在上文1.2章節(jié)中我們提到，我國的洗衣機(jī)市場(chǎng)還是有著非常龐大的市場(chǎng)，尤其是家電下鄉(xiāng)所帶來的后勁是非常龐大的！前瞻網(wǎng)認(rèn)為節(jié)水將成未來洗衣機(jī)重點(diǎn)發(fā)展方向，洗衣機(jī)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)主要涵蓋節(jié)電節(jié)水、產(chǎn)品功能、綠色設(shè)計(jì)三大方向。到2020年，滾筒洗衣機(jī)達(dá)到歐盟A+++等級(jí)耗電、耗水要求，波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)達(dá)到國標(biāo)A+等級(jí)耗電、耗水要求，滾筒式干洗一體機(jī)達(dá)到國標(biāo)A+等級(jí)耗電、耗水要求。由此可見在產(chǎn)品功能方面，洗衣機(jī)的發(fā)展方向是大容量，低噪聲、低振動(dòng)，低功耗，節(jié)水的方向發(fā)展。而此發(fā)展得方向也就是本文研究的意義所在。希望通過此次設(shè)計(jì)豐富自己的技術(shù)實(shí)力，也希望為產(chǎn)業(yè)環(huán)保事業(yè)現(xiàn)在的一個(gè)發(fā)展方向，生態(tài)又節(jié)能做出一份貢獻(xiàn)！此次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)以51單片機(jī)為核心，通過51單片機(jī)結(jié)合外圍電路綜合控制數(shù)碼管的時(shí)間顯示，LED燈的進(jìn)水放水模擬，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，蜂鳴器的發(fā)聲模擬，如圖1-1所示。數(shù)數(shù)碼管顯示模塊按按鍵檢測(cè)模塊電電機(jī)模擬模塊四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第5頁介本系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求如下：1.系統(tǒng)的數(shù)碼管具有顯示功能，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。2.系統(tǒng)的按鍵具有可用性作用，按下按鍵執(zhí)行相應(yīng)程序。3.系統(tǒng)的LED燈具有指示作用，不同的燈代表不同的顯示含義。4.系統(tǒng)的蜂鳴器具有發(fā)聲作用，發(fā)出聲音后到停止結(jié)束。設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主芯片有4個(gè)，STC89C52單片機(jī)，L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，74HC573鎖存器兩個(gè)。以單片機(jī)為核心精確控制L298N的狀態(tài)，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的，控制74HC573鎖存器狀態(tài)以達(dá)到控制數(shù)碼管的顯示功能。核心部分“單片機(jī)”，本次設(shè)計(jì)的核心部分是“單片機(jī)控制系統(tǒng)”，采用STC系列的89C52單片機(jī)。選STC單片機(jī)的理由：降低成本，提升性能，原有程序直接使用,硬件無需改動(dòng)，使設(shè)計(jì)的相關(guān)作品，更經(jīng)濟(jì)更容易控制。STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第6頁圖圖2-151單片機(jī)引腳圖指主要特征如下：1.增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。2.工作電壓：5.5V~3.3V(5V單片機(jī))/3.8V~2.0V(3V單片機(jī))。3.工作頻率范圍：0~40MHz，相當(dāng)于普通8051的0~80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。4.用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)。5.片上集成512字節(jié)RAM。12340漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。7.ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專3.0用仿真器，可通過串口(RxD/P,TxD/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可。3.08.具有EEPROM功能。9.具有看門狗功能。四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第7頁10.共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)T、T、T。01211.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。12.通用異步串行口(UART)，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。13.工作溫度范圍：-40~+85℃(工業(yè)級(jí))/0~75℃(商業(yè)級(jí))。14.實(shí)物圖及PDIP封裝。圖2-2則是通過單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)主框圖，在主框圖背景下將對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行系統(tǒng)的分時(shí)設(shè)計(jì)。LEDLED模擬模塊STC89C52RC主控制器蜂鳴器報(bào)警模塊數(shù)碼管顯示模塊按鍵檢測(cè)模塊電機(jī)模擬模塊圖2-2主控制模塊四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第8頁初始狀態(tài)初始狀態(tài)進(jìn)水洗滌正轉(zhuǎn)洗滌反轉(zhuǎn)排水水報(bào)警圖2-3設(shè)計(jì)流程圖2.3L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，ENAENAIN1IN2運(yùn)行狀態(tài)0XX停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。采用此芯片驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)的直流電機(jī)相對(duì)搭建文氏H橋等電路更加安全穩(wěn)定。L298N運(yùn)行邏輯如表2.1所示：表2.1L298N邏輯表在表2.1中ENA為L(zhǎng)298N芯片的使能端，相當(dāng)于總開關(guān)的意思，由表2.1中可知當(dāng)ENA為零時(shí)(低電平)，輸出IN，IN都為X(X代表低電平)，當(dāng)ENA2為1狀態(tài)，總開關(guān)打開，此時(shí)只要控制電機(jī)兩端電平相反即可，當(dāng)電機(jī)兩端電平相同時(shí)，電機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)。圖2-4L298N引腳圖2.474HC573鎖存器74HC573是高性能硅門CMOS器件，他的八個(gè)鎖存器都是透明的D型鎖存器，當(dāng)使能(G)為高時(shí)，Q輸出將隨數(shù)據(jù)(D)輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第10頁大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。74HC573邏輯表如表2.2所示：表2.274HC573邏輯表輸輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLXLHXXZ四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第11頁3.1電源設(shè)計(jì)完整的電源系統(tǒng)應(yīng)該包括整流-濾波-穩(wěn)壓最后才是輸出！如圖3-1所示：整整變壓器波路穩(wěn)電壓路流路濾電220AC負(fù)載圖3-1電源設(shè)計(jì)流程在本次設(shè)計(jì)中，為突出設(shè)計(jì)的技術(shù)性和安全性，穩(wěn)定性，我們將不采用變壓器而是直接采用相關(guān)電源芯片轉(zhuǎn)換，雖然只要遵守安規(guī)的一些規(guī)定要求設(shè)計(jì)變壓器，使用變壓器時(shí)一般情況下是不會(huì)出現(xiàn)一些什么問題，但是當(dāng)產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間堆放由其是在冬天的時(shí)候，由于潮濕等因素再次通電后很容易發(fā)生變壓器引腳之間的打火現(xiàn)象等，這樣是非常不安全的，或發(fā)生爬電炸機(jī)等現(xiàn)象，然而當(dāng)我們采用集成電源芯片處理時(shí)，這種采用電源數(shù)字芯片處理的電路輸出，體積小，便于使用，非常方便，而這種電源芯片輸出更加穩(wěn)定，輸出后經(jīng)過濾波電路濾波，濾波以使電路電壓波形更加平滑輸輸出穩(wěn)定的電壓，然后再經(jīng)過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓使負(fù)載供電更加穩(wěn)定，達(dá)到負(fù)載運(yùn)作的最優(yōu)效果，其完整的電源電路))圖3-2完整電源電路圖3-3即為220V交流輸入部分，經(jīng)過15A/275V的保險(xiǎn)絲后通過工模扼流圈達(dá)到保護(hù)電路和濾除共模干擾信號(hào)的作用，濾波器(T1)接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分，而壓敏VR2電阻和電容C共同組成2阻容濾波電路，為下文整流提供穩(wěn)定的交流電。圖3-3220AC輸入部分如圖3-4所示，經(jīng)過四個(gè)IN4007的整流二極管組成的整流電路(rectifyingcircuit)把220V交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電路。上圖既為電源整流部分，在電路中采用的是IN4007整流二極管。四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第13頁圖3-4濾波整流部分IN4007屬于StandardRecovery型二極管。封裝形式為DO-41。其最大輸入反向峰值電壓：1000V，最大輸入反向平均電壓：700V，額定輸出電流If平2，結(jié)溫Tj最高:175°C它各項(xiàng)強(qiáng)大的參數(shù)可以說完全滿足電路的穩(wěn)定性需220V電壓轉(zhuǎn)12V為數(shù)字芯片轉(zhuǎn)換部分，如圖3-5所示，使用芯片轉(zhuǎn)換部分較變壓器轉(zhuǎn)換的好處既是不用考慮安規(guī)，可避免變壓器引腳之間由于某些原因而引起的打火事件，其功能更加可靠，穩(wěn)定與安全。四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第14頁四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)圖3-5AP8012電源轉(zhuǎn)換12V電路圖圖3-5中即為220直流電壓輸入到AP8012電源轉(zhuǎn)換后的12V輸出部分，工字電感L，電解電容CD用于接地濾波，使12V輸出波形更為平滑，穩(wěn)定。14一塊好的電源才是產(chǎn)品電路工作穩(wěn)定的基礎(chǔ)保證，只有電源系統(tǒng)穩(wěn)定了，負(fù)載供電穩(wěn)定了，負(fù)載才能更好的工作，再此對(duì)本設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)做出了相關(guān)的著重介紹。圖3-65V輸出電路如圖3-6既是經(jīng)過工字電感后的12V輸出到三端穩(wěn)壓78L05，再經(jīng)過三端穩(wěn)壓3腳后輸出的5V穩(wěn)壓電源，以提供后面單片機(jī)和L298N芯片的供電。四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第15頁3.2數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管介紹：“數(shù)碼管”是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。其分類：按段數(shù)：可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元(多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示)。按能顯示多少個(gè)(8)可分為1位、2位、按發(fā)光二極管單元連接方式：可分為“共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管”。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。在本設(shè)計(jì)中采用兩位共陰極數(shù)碼管如圖3-7所示：圖3-7數(shù)碼管引腳圖“A,B,C,D,E,F,G,DP”為數(shù)碼管的段選信號(hào)接口端，用于控制數(shù)碼管的顯四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第16頁示內(nèi)容?！?,2”為位選接口端，用于控制兩位中的哪一位數(shù)碼管亮/顯示。在圖3-8中您將發(fā)現(xiàn)除了地線(GND)以外并沒有直接的線連接，這是因?yàn)榇藞D為仿真圖，為保持圖紙的簡(jiǎn)易整潔，便采用了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方式連接好各線數(shù)碼管的八位段選端“A--DP”連接到鎖存器U的輸出端(鎖存器D-D307為鎖存輸出，Q-Q為鎖存輸出端)，當(dāng)通過單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)經(jīng)過一個(gè)1774HC573的鎖存處理，輸送給數(shù)碼管以控制其顯示位數(shù)和顯示；數(shù)碼管的位選,W,W分別連接到鎖存器U的19,18腳，U的LE端連接到單片機(jī)的I/O口，1244以便接收從單片機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，控制數(shù)碼管的顯示位，及控制數(shù)碼管顯示圖3-8數(shù)碼管連接鎖存器圖四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第17頁圖3-9單片機(jī)引腳與數(shù)碼管引腳連接圖Q-Q為鎖存輸出端，當(dāng)通過單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)經(jīng)過一個(gè)74HC573的鎖17存處理，輸送給數(shù)碼管以控制其顯示位數(shù)和顯示內(nèi)容。3.3按鍵檢測(cè)電路按鍵介紹：鍵盤/按鍵分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵盤編碼號(hào)或鍵盤值得稱為編碼按鍵，如計(jì)算機(jī)鍵盤，而靠軟件編程來識(shí)別的鍵盤稱為非編碼鍵盤，在單片機(jī)的各系統(tǒng)中用得較多的既是非編碼鍵盤，而非編碼鍵盤又分為獨(dú)立鍵盤和行列式(又稱為矩陣式)鍵盤。在本實(shí)驗(yàn)中采用的就是非編碼鍵盤的獨(dú)立按鍵！獨(dú)立按鍵的實(shí)物如圖3-10圖3-10按鍵實(shí)物圖圖3-11灌電壓檢測(cè)按鍵圖3-12灌電流檢測(cè)按鍵獨(dú)立按鍵的使用很簡(jiǎn)單；圖3-11所示為按鍵的左側(cè)接單片機(jī)I/O口，按鍵右側(cè)則是接地，根據(jù)電流的流向可知，此時(shí)單片機(jī)輸出將從左到右，所以只要單片機(jī)給一相應(yīng)高電平檢測(cè)按鍵時(shí)按鍵按下時(shí)單片機(jī)便檢測(cè)到低電平，數(shù)據(jù)傳回單片機(jī)，圖3-12反之。按鍵誤差：職業(yè)學(xué)院畢業(yè)第19頁圖3-13按鍵檢測(cè)誤差圖圖3-14波形圖從圖3-13(實(shí)際波形)和圖3-14(實(shí)際波形)可以看出，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，其理想波形與實(shí)際波形之間是有很大區(qū)別的，實(shí)際波形在按鍵被按下和松手釋放的瞬間都有抖動(dòng)現(xiàn)象，抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短和按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5-12ms。通常我們手動(dòng)按下鍵然后立即釋放，這個(gè)動(dòng)作中穩(wěn)定閉合的時(shí)間超過20ms。一般有專用的去抖電路，也有專用的去抖芯片，在此論文中，采用的是軟件延時(shí)的方法消除去抖。圖3-15單片機(jī)按鍵檢測(cè)圖圖3-15既是本次設(shè)計(jì)所需要設(shè)計(jì)的按鍵部分，前面講述了按鍵的分類選擇以及如何精確控制按鍵，在此，我們通過灌電流的方法控制按鍵，單片機(jī)采集按鍵信號(hào)時(shí)默認(rèn)I/O口的電平為高電平，所以當(dāng)按鍵按下時(shí)按鍵兩端即產(chǎn)生壓降，單片機(jī)即可采集到I/O口電平的變化，即可通過采集到的高低電平控制主程序中的按鍵部分。3.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路直流電機(jī)介紹：直流電機(jī)(directcurrentmachine)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(直流電動(dòng)機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。實(shí)物如圖圖3-16電機(jī)實(shí)物圖直流電機(jī)的分類：直流發(fā)電機(jī)：直流發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能的機(jī)器。它主要作為直流電動(dòng)機(jī)、電解電鍍，電冶煉，充電以及交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源所需的直流直流電動(dòng)機(jī)：將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)定子提供磁場(chǎng)，直流電源向轉(zhuǎn)子的繞組提供電流，換向器使轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持方無刷直流電機(jī)：無刷直流電機(jī)是近幾年來隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和高開關(guān)頻率，低功耗新型電力電子器件的應(yīng)用，以及控制方法的優(yōu)化和低成本、高磁能級(jí)的永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種新型直流電動(dòng)機(jī)。本次設(shè)計(jì)采用的既是12V普通無刷直流電機(jī)！即通過12V直流電即轉(zhuǎn)動(dòng)！接線圖如圖3-17所示：職業(yè)學(xué)院畢業(yè)第21頁圖3-17電機(jī)接電圖脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。占空比是指高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所占的時(shí)間比率。方波的占空比為50%，占空比為0.5，說明正電平所占時(shí)間為0.5個(gè)周期。脈寬調(diào)制(PWM)基本原理：控制方式就是對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。驅(qū)動(dòng)：圖3-19單片機(jī)控制L298N圖圖3-19為單片機(jī)控制圖，其L298N芯片的第1,15,8腳接地，5,7腳分別接單片機(jī)的I/O信號(hào)口以輸入信號(hào)，2,3腳接直流電機(jī)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)，第9腳接5V電源，給芯片供電使用，而從芯片輸出的電壓不足以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，所以芯片4腳外接12V驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)！正如上文對(duì)PWM簡(jiǎn)介一般，在此我使用PWM技術(shù)來控制對(duì)電機(jī)電壓的輸出以達(dá)到控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的普通勻速，以此仿真洗衣機(jī)的洗滌過程，以直流電機(jī)的快速轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬脫水！3.5LED模擬部分設(shè)計(jì)流程：①當(dāng)洗衣機(jī)電源接通后，如按下開機(jī)鍵LEDD則常亮至洗衣結(jié)束。1②開始進(jìn)水，LEDD2常亮，模擬進(jìn)水。③開始放水，LEDD3常亮，模擬放水。④洗衣完成，LEDD4亮5S至電源關(guān)閉。本設(shè)計(jì)指示燈模塊采用灌電流方法控制LED燈的亮滅！單片機(jī)I/O口默認(rèn)是高電平！在初始狀態(tài)時(shí)需要給單片機(jī)I/O口一個(gè)低電平來關(guān)閉LED燈的亮，因?yàn)槟J(rèn)是高電平而LED負(fù)端接的GND所以在開啟單片機(jī)供電電源時(shí)，LED燈口只需要一個(gè)高電平即可精確控制，單片機(jī)連接LED如圖3-20所示：四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第23頁3.6蜂鳴器報(bào)警電路蜂鳴器介紹：有源蜂鳴器：內(nèi)部帶震蕩源，所以只要通電就會(huì)發(fā)聲，不利于程序的控制。而無源蜂鳴器則需要數(shù)字信號(hào)觸發(fā)其內(nèi)部震蕩電路，以此來控制其發(fā)聲本次設(shè)計(jì)采用的無源蜂鳴器，價(jià)格低廉更便于控制。蜂鳴器發(fā)聲電路原理圖如圖3-21所示：四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第24頁圖3-21蜂鳴器電路圖5V電源經(jīng)過R限流后給蜂鳴器供電，防止電流過大而燒壞蜂鳴器，起著限流作80用，當(dāng)BUZZR接收到單片機(jī)的高電平時(shí)，經(jīng)過R產(chǎn)生壓降使三極管S8050的基極導(dǎo)88四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第25頁1數(shù)碼管顯示電路單片機(jī)發(fā)送位選指單片機(jī)發(fā)送位選指令鎖存信號(hào)控制數(shù)碼管位選單片機(jī)發(fā)送段選指令控制數(shù)碼管段選通數(shù)碼管電平變化顯示或關(guān)。四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第26頁單片機(jī)發(fā)送指令單片機(jī)發(fā)送指令初始化I/O口按鍵按下單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)程序按鍵松開四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第27頁單單片機(jī)發(fā)送指令I(lǐng)I/O口電平變化LED燈亮程序結(jié)束LED燈熄滅四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第28頁4.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)單單片機(jī)發(fā)送位指令LNL298N控制內(nèi)部電路導(dǎo)通L298N輸出電壓控制電機(jī)流轉(zhuǎn)動(dòng)程序結(jié)束圖4-4電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖如圖4-4所示，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送指令控制L298N電機(jī)芯片后，L298N執(zhí)行相應(yīng)程序，四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第29頁圖5-1仿真調(diào)試圖四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第30頁四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第31頁四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)如圖5-2所示系統(tǒng)調(diào)試用到的軟件是keiluvision2和protues，將keiluvision2和protues仿真軟件結(jié)合起來，仿真實(shí)現(xiàn)各種功能能否實(shí)現(xiàn)，然后再將軟程序運(yùn)行的順序和各個(gè)函數(shù)之間的調(diào)用情況，更重要的是調(diào)試能夠幫助解決程序中遇到的很多錯(cuò)誤。經(jīng)過多次對(duì)代碼的調(diào)試，系統(tǒng)的軟件部分可以滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，使設(shè)計(jì)合理、完美。下面對(duì)protues仿真結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要的說明：四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)(論文)第32頁圖5-3程序下載圖