I基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄第一章緒論 11.1課題研究的背景、發(fā)展歷史及意義 11.2國內(nèi)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的研究概況 21.3課題研究的內(nèi)容 3第二章技術(shù)支持 42.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 42.2單片機(jī)的特點(diǎn) 52.3單片機(jī)的主要功能 52.4單片機(jī)的整體分析 6第三章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 73.1全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 73.2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的組成 73.2.1控制模塊 73.2.2水位檢測模塊 83.2.3驅(qū)動(dòng)模塊 83.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 83.3.1單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì) 83.3.2水位檢測電路設(shè)計(jì) 93.3.3MCGS設(shè)計(jì) 103.4執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 113.4.1電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 113.4.2進(jìn)水排水機(jī)構(gòu)電路設(shè)計(jì) 123.4.3報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì) 123.5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 133.5.1主程序設(shè)計(jì) 133.5.2電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 143.5.3A/D模塊程序設(shè)計(jì) 15第四章結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 18致謝 20附錄 21第一章緒論1.1課題研究的背景、發(fā)展歷史及意義隨著智能家居的出現(xiàn)，越來越多的自動(dòng)化家用產(chǎn)品出現(xiàn)的人們的生活當(dāng)中，并且智能的家居產(chǎn)品不用人們?nèi)ジ深A(yù)其工作，可以自動(dòng)完成工作。洗衣機(jī)的發(fā)展同樣如此，從第一臺(tái)蒸汽洗衣機(jī)到現(xiàn)在的電動(dòng)全自動(dòng)洗衣機(jī)經(jīng)歷了很長的發(fā)展時(shí)間，洗衣機(jī)的功能越來越完善，之前很多洗衣機(jī)的只是能洗衣，但是沒有甩干功能，并且洗衣的過程需要人工換水等，后來的洗衣機(jī)采用雙桶設(shè)計(jì)，洗衣之后需要人工將洗的衣服換到另一個(gè)滾桶完成甩干功能，這種洗衣機(jī)稱為半自動(dòng)洗衣機(jī)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前很多全自動(dòng)的洗衣機(jī)出現(xiàn)，改變了人們的洗衣方式，一鍵洗衣，中間不需要人工干預(yù)，既可以完成換水、洗衣、甩干等全部功能，并且可以根據(jù)按鍵設(shè)置對(duì)不同衣物的不同洗滌方式，方便了人們的生活，還有更高級(jí)的洗衣機(jī)加入了自動(dòng)烘干功能，這些智能產(chǎn)品的出現(xiàn)，方便了人們生活的同時(shí)，也解放了雙手，尤其是對(duì)于現(xiàn)在的居家生活來說，提高了人們的生活效率。全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展也是從剛開始的普通自動(dòng)洗衣機(jī)到由微機(jī)控制的自動(dòng)洗衣機(jī)，再到后來的加入模糊控制的自動(dòng)化洗衣機(jī)，其主要解決的問題是滾筒添加液體后與機(jī)體之間的平衡問題，而隨著控制技術(shù)的發(fā)展以及算法的精確，自動(dòng)化洗衣機(jī)的性能也在進(jìn)一步提升，從而使全自動(dòng)的洗衣機(jī)的定義更加完善，目前我們所說的全自動(dòng)洗衣機(jī)是可以自動(dòng)完成洗衣到甩干的過程，同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的變量自動(dòng)控制，包括水位，自動(dòng)上水和排水等，帶烘干的可以控制溫度等。所以全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)也在逐步提升。目前，人們的生活水平都在提高，同時(shí)也對(duì)洗衣的標(biāo)準(zhǔn)有著更高的要求，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，洗衣機(jī)市場的技術(shù)也處在推陳出新的階段，因此智能化洗衣機(jī)具有很好的市場前景，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)人員需要更專業(yè)以及更高的設(shè)計(jì)水平，將人們的實(shí)際需求轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品，目前洗衣機(jī)廠家為了競爭市場，對(duì)自己家的產(chǎn)品性能比較重視，因此很多功能是單一產(chǎn)品具有的功能，而不是兼容所有的產(chǎn)品，因此沒有全功能的兼容。而洗衣機(jī)中實(shí)用功能都是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，單片機(jī)作為嵌入式開發(fā)的核心芯片，具有體積小，性能強(qiáng)，運(yùn)算快等特點(diǎn)，可以很好的對(duì)洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能進(jìn)行控制，因此，本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)，設(shè)計(jì)一款具有實(shí)用性強(qiáng)且功能豐富的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。1.2國內(nèi)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的研究概況全自動(dòng)洗衣機(jī)根據(jù)不同的工作方式，其控制系統(tǒng)也是不盡相同，因此國內(nèi)不同的學(xué)者對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，有學(xué)者對(duì)其控制算法進(jìn)行研究，有的對(duì)其硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。冷崇杰等學(xué)者為了解決產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題，提出了一種基于TRIZ理論的理想解決方案準(zhǔn)則的新設(shè)計(jì)策略，可以檢驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的理想水平。當(dāng)設(shè)計(jì)方案不能滿足理想的解決方案特性時(shí)，引入選擇合適的發(fā)明理論的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)和優(yōu)化，從而為進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)改進(jìn)，產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有效途徑。以自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)策略的可行性和正確性。SHHwang介紹了洗衣機(jī)的振動(dòng)模擬結(jié)果。洗衣機(jī)主要由甩干籃，通過軸連接的桶和桶中的四個(gè)支撐桿組成。甩干桶利用液體平衡器控制不平衡力。因此，建模的要點(diǎn)之一是液體平衡器的構(gòu)造方法。通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，描述了建模方法和仿真性能。由于仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，因此可以預(yù)測洗衣過程中的過渡過程。工業(yè)洗衣機(jī)用于在工業(yè)環(huán)境中工作，存在各種各樣的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，并且也達(dá)到安全可靠，具有自動(dòng)化功能，減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過分析和演示，DBLiu介紹了適用于工業(yè)工作環(huán)境的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其核心是西門子S7-200型PLC。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以達(dá)到預(yù)期的目的，達(dá)到較好的效果。JJMeng基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)le全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，并輔以必要的外圍電路。至于硬件，除了單片機(jī)以外，還使用兩個(gè)七段LED數(shù)字管顯示時(shí)間，并使用多個(gè)指示燈顯示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)在軟件上使用C語言編程。單片機(jī)經(jīng)過編程，可以在整個(gè)洗滌過程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，判斷，控制和人機(jī)交互的功能。PLv設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)洗衣機(jī)，包括：箱主體；控制面板座，其包括插入到所述箱主體上端的開口中的控制面板座下部；以及暴露在所述箱的上端上方的控制面板座上部。主體與箱體的高度比在0.02至0.07的范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，所述控制面板座為均心方形結(jié)構(gòu)，包括外周壁和內(nèi)周壁，所述外周壁與所述箱體的上端，所述內(nèi)周的下端相配合并連接。壁延伸到箱體內(nèi)以形成衣物輸入口，并且外周壁與內(nèi)周壁的高度比在0.25至0.5的范圍內(nèi)。有學(xué)者介紹了一種簡單高效的帶有直流備用電源的自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。該機(jī)器能夠洗滌，漂洗和干紡衣物。機(jī)器的智能基于PIC16f628微控制器。這提供了根據(jù)所選洗滌模式從頭到尾控制機(jī)器的指令序列。機(jī)器設(shè)計(jì)堅(jiān)固；與當(dāng)?shù)夭牧系睦?。達(dá)到了3公斤的衣物負(fù)荷，平均每分鐘洗滌周期消耗的功率為1.91瓦。此外，在電源故障時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)備用電池以完成清洗操作。通過以上研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，目前很多洗衣機(jī)采用的都是滾筒式，其主要研究的方向包含了功能的完善以及控制算法的研究，主要解決的問題是滾筒的平衡問題以及節(jié)能環(huán)保方面。1.3課題研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的洗衣控制，包含洗衣的定時(shí)，系統(tǒng)的進(jìn)水排水以及水位檢測，顯示和甩干等功能。本課題研究的內(nèi)容如下：（1）全自動(dòng)洗衣機(jī)的運(yùn)行原理以及控制方案；（2）全自動(dòng)洗衣機(jī)電路設(shè)計(jì)，包含單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路、控制電路以及檢測電路等；（3）傳感器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，主要是水位檢測傳感器等；（4）電機(jī)的控制，其主要是對(duì)洗衣過程的控制；（5）全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制程序編寫。第二章技術(shù)支持2.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)STC89C52的引腳圖如圖2-1所示，其采用的是DIP封裝格式，具有40個(gè)引腳，下面對(duì)每個(gè)引腳的功能以及定義進(jìn)行介紹。圖2-1STC89C52引腳圖STC89C52的額定電壓是5V，VCC和VSS分別為單片機(jī)的電源正極和負(fù)極。P0口：這是一個(gè)8位的漏級(jí)開路雙向IO口，每個(gè)引腳可接受8TTL門電流，其能夠用于外部程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)P0口輸出原碼的時(shí)候，需要接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口引腳寫1時(shí)，被內(nèi)部上拉為高，可以作為輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，會(huì)輸出電流。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，當(dāng)P2端口用于訪問程序的外部存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2端口執(zhí)行地址的前8位。當(dāng)給定地址“1”時(shí)，它具有拉入內(nèi)部CIMA的優(yōu)勢。當(dāng)它讀寫8位地址數(shù)據(jù)的外部存儲(chǔ)器時(shí)，端口P2執(zhí)行其特殊功能記錄的內(nèi)容，端口P2在編程和閃存檢查時(shí)接收高8位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，作為普通IO功能和P1類似，但是每個(gè)口都有第二復(fù)用功能。RXD和TXD是串行接口。INT0和INT1是外部中斷接口。T0和T1是計(jì)時(shí)器外部輸入接口。WR和RD是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫讀選通接口。RST：復(fù)位輸入接口。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1和XTAL2是單片機(jī)是時(shí)鐘接口。2.2單片機(jī)的特點(diǎn)STC89C52是由STC公司所生產(chǎn)的8位低功耗高性能單片機(jī)，其Flash存儲(chǔ)器的大小為8K字節(jié)，其使用的是經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，所以程序設(shè)計(jì)上和51單片機(jī)的類似，但是添加了很多集成的接口，豐富了片內(nèi)資源，在應(yīng)用場景上豐富了使用功能，并且在編程上可以靈巧引用，所以STC89C52應(yīng)用在很多的嵌入式系統(tǒng)中，發(fā)揮著不可替代的作用。2.3單片機(jī)的主要功能STC89C52其flash的存儲(chǔ)字節(jié)為8K，RAM為512字節(jié)，總共具有4組IO口，每組8位，所以總共是32位IO口，具有看門口和定時(shí)器功能，并且內(nèi)置了容量為4K的EEPROM，還具有3個(gè)16位的定時(shí)器，這個(gè)是51單片機(jī)所不具有的，4個(gè)外部斷開，包含全雙工串行口接口。STC89C52還有具有靜態(tài)邏輯操作，及可降至0Hz工作，并且支持2種節(jié)能模式，在空閑的模式下，CPU停止工作，允許計(jì)數(shù)器、中斷、RAM等工作。掉電保護(hù)模式下，RAM內(nèi)容會(huì)被保存，振蕩器凍結(jié)，單片機(jī)會(huì)停止工作，直到下一個(gè)中斷或者復(fù)位開始工作。2.4單片機(jī)整體分析本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)型號(hào)是STC89C52，屬于51單片機(jī)系列，因?yàn)槠浼嫒軮ntel8051指令系統(tǒng)，51單片機(jī)是兼容Intel8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)的總稱，市面上51單片機(jī)主要是由ATMEL公司以及STC公司生產(chǎn)的，本設(shè)計(jì)所使用的STC89C52就是由STC公司所生產(chǎn)的，與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容，是一種功耗低，性能高的8位微控制器，F(xiàn)lash存儲(chǔ)容量為8K，可以實(shí)現(xiàn)靈活、高效的嵌入式控制系統(tǒng)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指能讓單片機(jī)運(yùn)行起來最少應(yīng)該具備的系統(tǒng)電路，因此單片機(jī)需要工作應(yīng)該具有電源，有單片機(jī)的主芯片，程序下載電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、IO負(fù)載電路，這樣才能滿足程序下載和調(diào)試要求，單片機(jī)的電源以及IO負(fù)載在后續(xù)中介紹。第三章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的全自動(dòng)控制系統(tǒng)，因此需要對(duì)洗衣機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行系統(tǒng)的控制，按照洗衣機(jī)的運(yùn)行過程，首先需要進(jìn)水，進(jìn)水的時(shí)候需要水位檢測模塊實(shí)現(xiàn)水位檢測，水位到達(dá)要求后單片機(jī)控制進(jìn)水閥門關(guān)閉，根據(jù)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)可以通過MCGS畫面實(shí)現(xiàn)洗衣模式選擇，然后根據(jù)時(shí)間驅(qū)動(dòng)滾筒運(yùn)行，所以需要驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行滾筒電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，然后顯示時(shí)間以及相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，需要MCGS組態(tài)頁面來顯示完成，當(dāng)停水或者洗衣結(jié)束后，需要報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警，提示使用者檢查故障或者及時(shí)晾衣。根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，全自動(dòng)洗衣機(jī)需要水位檢測模塊，定時(shí)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警模塊，控制模塊，MCGS設(shè)計(jì)，以單片機(jī)為核心，按照單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸方式。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖3-1所示。MCGSMMCGSMCGS圖3-1全自動(dòng)洗衣機(jī)總體設(shè)計(jì)框圖3.2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的組成3.2.1控制模塊單片機(jī)可以應(yīng)用在不同的系統(tǒng)，從微小型控制系統(tǒng)到大型控制系統(tǒng)都可以完成特定功能控制，因此也有不同的型號(hào)的單片機(jī)在市場流通，用戶可以根據(jù)項(xiàng)目需求以及實(shí)際完成的功能，從經(jīng)濟(jì)、能效、場景以及功能等各個(gè)方面選用適合自己的型號(hào)，并且51單片機(jī)的成本相對(duì)STM32而言，比較低廉。本設(shè)計(jì)主要的傳感器對(duì)速率要求不是很高，并且都是數(shù)字傳輸，因此52單片機(jī)即可滿足功能，并且也比較經(jīng)濟(jì)、可以降低開發(fā)成本，因此本設(shè)計(jì)采用的是52系列單片機(jī)作為主控芯片。3.2.2水位檢測模塊常用的水位檢測超聲波測量或者紅外測量，這些都是非接觸測量，需要保持測量環(huán)境比較嚴(yán)格，當(dāng)洗衣機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于震動(dòng)以及衣服的遮擋，容易受到干擾，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)水位檢測是根據(jù)是壓力來檢測水位的，即采用連通器的原理，可以根據(jù)骨干桶內(nèi)的水量多少，然后根據(jù)壓敏電阻實(shí)現(xiàn)測量。3.2.3驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)滾筒的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，需要傳動(dòng)裝置，而且傳動(dòng)裝置需要做相同的往復(fù)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)裝置用的是步進(jìn)電機(jī)所以需要對(duì)他單獨(dú)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。目前市面生的驅(qū)動(dòng)器比較多，常用的有L298N以及ULN2003。ULN2003是7端的達(dá)林頓管，可以驅(qū)動(dòng)4相步進(jìn)電機(jī)，其抗干擾能力比較強(qiáng)，輸入電壓為5V，誤差不會(huì)長期積累，控制性能良好，不會(huì)出現(xiàn)丟布的問題，所以，不需要多路，并且為了節(jié)省成本，以及減少體積，本設(shè)計(jì)采用ULN2003。3.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3.1單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì)STC89C52是屬于高電平復(fù)位，復(fù)位的引腳為RST引腳需要持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，復(fù)位電路的目的是為了保證程序從頭開始執(zhí)行，并且在系統(tǒng)出現(xiàn)問題的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)初始化。單片機(jī)也屬于數(shù)字芯片。當(dāng)數(shù)字芯片工作時(shí)，它需要一個(gè)時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路主要為單片機(jī)的工作提供時(shí)鐘信號(hào)。根據(jù)單片機(jī)的設(shè)計(jì)原理，在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)高增益的反向放大器。Xatl1是反向放大器輸入端，xtal2是輸出端，硬件電路設(shè)計(jì)不同，使單片機(jī)的時(shí)鐘連接方式可以分為外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘，外部時(shí)鐘一般使用是需要其他芯片與單片機(jī)的工作時(shí)鐘頻率完全一致時(shí)采用，其他的則采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)沒有其他芯片需要時(shí)鐘和單片機(jī)一致，所以采用內(nèi)部時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方法，而內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)計(jì)簡單，只需要在XTAL1和XTAL2中間接晶振和兩個(gè)微調(diào)電容，就可以對(duì)時(shí)鐘電路完成設(shè)計(jì)，通常電容的取值范圍在20pF-30pF，晶振的頻率取值在1.2MHz~12MHz之間。單片機(jī)主控電路如圖3-2所示。圖3-2單片機(jī)主控電路圖3.3.2水位檢測電路設(shè)計(jì)水位采用的是壓敏電阻，其測量原理是壓力的變化會(huì)使阻值發(fā)生變換，因此設(shè)計(jì)一個(gè)分壓電路，測量固定電阻兩段的電壓值，就可以根據(jù)壓力對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算出水位高度，但是壓敏電阻分壓電路輸出的是模擬變量，因此需要模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，ADC選用的型號(hào)是ADC0832，其是一款8位的ADC，分辨率可以達(dá)到256級(jí)，并且可以有兩路輸入，其CLK是時(shí)鐘模塊，由單片機(jī)提供，D0則是數(shù)據(jù)的輸出口，輸出數(shù)字信號(hào)。接單片機(jī)的P3.2口，該模塊的電路圖如圖3-3所示。圖3-3水位檢測電路圖3.3.3MCGS設(shè)計(jì)MCGS作為系統(tǒng)的控制畫面。它作為系統(tǒng)控制的中心，即可以對(duì)硬件進(jìn)行有效控制，點(diǎn)擊菜單按鈕時(shí)，自己可以根據(jù)衣物的多少來選擇合適的水位和洗滌時(shí)間，點(diǎn)擊開始按鈕后，洗衣機(jī)開始工作，洗衣過程包含了注水，洗滌，漂洗，排水，脫水這些過程，當(dāng)洗衣結(jié)束后結(jié)束按鈕的紅燈會(huì)閃爍并發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶洗衣結(jié)束，洗衣過程中也可以隨時(shí)按下結(jié)束按鈕停止洗衣過程，也可以單獨(dú)的進(jìn)行衣物的脫水處理，但機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，可以按下緊急停止按鈕，結(jié)束過程，以免造成過大的經(jīng)濟(jì)損失。圖3-4MCGS組態(tài)畫面MCGS與單片機(jī)的通信。我們采用了官方提供的OLE方式，MCGS上采用ActiveDLL構(gòu)件的方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，通過規(guī)范的OLE接口掛接到MCGS中，使其能夠連接在一起，構(gòu)成一個(gè)整體，在MCGS中的驅(qū)動(dòng)程序叫做設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。在開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的過程，實(shí)際意義上就是在根據(jù)設(shè)備的特性和含義來完成8個(gè)方法功能的編程過程。編寫通訊子設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，主要使用的就是對(duì)串行端口進(jìn)行操作。具體操作如圖3-5所示。圖3-5設(shè)備編輯窗口3.4執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)ULN2003是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個(gè)硅NPN復(fù)合晶體管組成，每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。單片機(jī)的四個(gè)口接ULN2003的四個(gè)輸入，然后ULN2003四個(gè)輸出接步進(jìn)電機(jī)的ABCD，剩下的那一根紅線是接VCC的。圖3-6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.4.2進(jìn)水排水機(jī)構(gòu)電路設(shè)計(jì)進(jìn)水排水屬于開關(guān)變量，本設(shè)計(jì)采用的是繼電器模塊控制閥門的開啟和關(guān)閉，繼電器的控制比較簡單，本設(shè)計(jì)使用的是電磁繼電器，信號(hào)控制端為了提供驅(qū)動(dòng)電流，因此本設(shè)計(jì)使用了三級(jí)管放大電路，驅(qū)動(dòng)繼電器的輸入端信號(hào)的閉合控制繼電器的開合從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。繼電器設(shè)計(jì)電路如圖3-7所示。圖3-7繼電器電路圖3.4.3報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路采用的是蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器的發(fā)生只需要加合適的電壓即可，本設(shè)計(jì)所用的蜂鳴器額定電壓是5V，需要用單片機(jī)控制蜂鳴器開關(guān)，在單片機(jī)的IO輸出驅(qū)動(dòng)電流較小時(shí)，需要一個(gè)三極管開關(guān)電路來放大電流，實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的同時(shí)也能放大驅(qū)動(dòng)電流，報(bào)警電路如圖3-8所示。圖3-8報(bào)警器電路圖3.5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.5.1主程序設(shè)計(jì)洗衣機(jī)開機(jī)后，首先會(huì)進(jìn)行程序的初始化過程，然后在根據(jù)自己的需求，進(jìn)行洗衣模式的具體選擇，在自動(dòng)模式下可以實(shí)現(xiàn)包括上水→浸泡→洗滌→漂洗→甩干等系列過程，在手動(dòng)模式下則能夠夠單獨(dú)的從以上的步驟里選擇單獨(dú)的一個(gè)步驟完成。MCGS液晶界面顯示工作狀態(tài)MCGS液晶界面顯示工作狀態(tài)圖3-9主程序流程圖3.5.2電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒主要是通過ULN2003完成驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)主要是輸出控制信號(hào)，控制ULN2003的時(shí)序，對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制正傳和翻轉(zhuǎn)的控制控制流程如圖3-10所示。圖3-10電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序流程圖3.5.3A/D模塊程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是8位ADC，分辨率是256級(jí)，因此需要采集8位數(shù)據(jù)之后對(duì)關(guān)照度計(jì)算，首先上電后，對(duì)ADC初始化，然后通過單片機(jī)發(fā)送通道選擇，選擇好通道后，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)行ADC采樣，采樣完成后，單片機(jī)記錄數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換，這樣當(dāng)需要測量水位的時(shí)候重復(fù)此流程，便可獲取水位高度的信息。水位測量程序流程圖如圖3-11所示。圖3-11AD模塊程序流程圖

第四章結(jié)論本設(shè)計(jì)針對(duì)智能家居以及全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)為背景，對(duì)傳統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的功能是全自動(dòng)洗衣機(jī)可以自動(dòng)進(jìn)水排水，然后檢測水位，洗衣完畢或者出現(xiàn)故障的時(shí)候自動(dòng)報(bào)警提示人員處理，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的智能化，本設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)相關(guān)資料的查閱，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)行了分析并對(duì)其完成方案進(jìn)行了總結(jié)，完成了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，包含了具體的控制方案、人機(jī)交互方案、水位檢測方案以及洗衣機(jī)滾筒驅(qū)動(dòng)方案，根據(jù)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)模塊需要用到的芯片以及元器件進(jìn)行了論證分析，確定了完成本次設(shè)計(jì)的具體元器件，然后完成了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的整體電路的設(shè)計(jì)，對(duì)電檢測電路以及滾筒驅(qū)動(dòng)電路、報(bào)警電路等和單片機(jī)的連接進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，最后根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)桶的軟件程序編寫，本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)的切換，在自動(dòng)模式下完成上水、浸泡、洗滌、漂洗、甩干一系列的洗衣過程。完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)花費(fèi)了很多的時(shí)間，但是在這個(gè)過程中學(xué)習(xí)到了很多的知識(shí)，包含傳感器的應(yīng)用原理是設(shè)計(jì)技巧，單片機(jī)的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)以及軟件編寫，感受了單片機(jī)控制的方便性以及其強(qiáng)大的功能，在這個(gè)過程中，同時(shí)也明白了自己所學(xué)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要在后續(xù)的過程學(xué)習(xí)更多的技術(shù)知識(shí)，只有保證自己知識(shí)的前瞻性，才能更加完善的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能，本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)雖然完成了基本的功能，但是在后續(xù)的功能上還有很多需要完善的功能以及進(jìn)步的空間，比如為了更加人性化，可以加入語音播報(bào)，這樣的人機(jī)交互更加方便，因?yàn)槭褂脠?bào)警的是蜂鳴器，突兀的想起不是很友好，并且可以在后續(xù)的設(shè)計(jì)中加入更多的功能，比如烘干功能等。參考文獻(xiàn)冷崇杰,項(xiàng)輝宇,張媛.基于TRIZ理想解的全自動(dòng)洗衣機(jī)自清潔結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2015,03