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论文案例分享-基于单片机智能全自动洗衣机的控制系统

2021-05-29 15:14:37
作者:杭州千明

  随着人们的日子过得越来越好,单一功能的洗衣机已不能达到人们的标准。人们追求的是大容量、高质量以及多功能的洗衣机。在满足基本需要的前提下,操作更加自由,既环保也节能。

  本文介绍了以AT89C51为核心的系统整体设计,并通过控制面板实现对整个清洗过程的控制。在硬件部分中,采用电源电路提供稳定的电源;利用按键电路进行洗衣机的启停以及洗衣过程的预设;通过LED显示洗衣机的运行情况;采用驱动电路放大输出脉冲,通过控制可控硅的通断,实现电机的正反转,完成进水和排水的操作;在洗衣结束后,蜂鸣器发声报警。软件设计主要包括主程序、子程序和中断程序的设计,它们分别以流程图的形式反映出来。

  系统程序设计完成后针对每个洗衣过程进行编程,之后进行系统仿真,验证设计的准确性。

  当前,洗衣机已经遍及了人民生活的各个角落,人们在洗衣服时也更加地省时省力。然而随着洗衣机市场的消费需求越来越多样化,现在的洗衣机市场发展日新月异,每个阶段的发展都大不相同。人们希望洗衣机能有更多新颖的功能,不仅仅只是停留在洗个衣服而已,而是更好地洗好衣服。为了谋求更好的生活,研究出具有更多不同功能的全自动洗衣机是人们都翘首以待的。

  如今人们收入的提高激发了他们对现有的生活的不满,却鼓舞了他们对美好生活的向往。他们乐于做对身体有好处的事情,避免接触有害的事物;他们提倡多出去走一走,珍惜现有的环境。对美好生活的憧憬,让他们思考如何才能实现自己的想法。同时也可给研究者的洗衣机研发提供一部分参考方向,从而制造出令人满意的洗衣机。

  人们在要求洗衣机性能提升的同时,在一定程度上也希望设计能够贴近他们的想法。如今,对一台洗衣机而言,把衣服洗干净已经是最低最基本的要求了,而怎么避免把一些贵重及洗涤时诸多注意事项的衣服洗好,还有待进一步的研究。

  与此同时,消费者普遍追求简洁的外观设计,摆在家中能适应各种装饰风格。随着人们节能意识的提高,人们希望能设计出更节水省电的洗衣机,减少不必要的损耗。

  除此以外,人们对洗衣机功效的需求愈来愈详尽、贴近生活。除此以外,人们对洗衣机功效的需求愈来愈详尽、贴近生活。其一,卫生问题,洗衣机内部的清洁问题直接与衣服的干净与否挂钩,因而保持洗衣机的洁净非常有必要;其二,洗衣时不同的衣服对洗衣时的外界环境有很高的要求;其三,人们希望洗衣机洗衣能一步到位,洗完就能穿。这一些五花八门的功能的提出,进一步表明了人们对多功能洗衣机的追求。但是现如今的洗衣机的功能离达到人们所预想的还有很大的差距。当前的洗衣机功能比较单一,洗衣机在功能方面的优势都很明显,但是能很好的将多种功能综合起来的洗衣机少之又少,几乎没有。研究者们不能一味的追求个性,而应该将个性寓于共性之中。设计者们应该加大研究,将人们的想法付诸实践,为人们带来全新的洗衣体验。

  综上可以看出,当前洗衣机的发展具有很大的潜力,上升空间很大,存在许多等着我们去摸索的领域。因此,我们要花更多的时间和精力去研究功能更加多样化的洗衣机,紧抓世界的潮流。

  1.2国内外发展现状

  目前,国外消费者都希望洗衣机能一次性洗更多的衣服,且不容易发生故障;洗衣机的设计更加简单化,最好不要显得过分繁琐,给人一种云里雾里的感觉。

  国外,大多数为白色和其他色彩组合的洗衣机。外国人基本上都比较偏爱滚筒洗衣机,主要是因为它能把一些材质比较特殊且比较贵重的衣物洗好,并且不会衣物造成太大的损坏。但是洗的不干净,还浪费时间、浪费电费,同时还会发出很吵的声音,卖的价钱还十分昂贵。由于这一系列问题,所以国外洗衣机的研究方向主要是针对如何完美的解决这些问题展开的。国外有的厂家通过广泛采用新材料,改善材料性能,达到缩减洗衣时间,减小噪音的目的;有的厂家进一步加大技术的研究,寻找便宜、功能又好的替代材料,从而降低成本。

  相比起外国,我国洗衣机的发展则落后了一大截,且不是一两天就能赶上的,尤其是研发洗衣机的技术方面,我国更是与外国相差甚远,以致于质量也是不能与之相比。因此现在国内品牌正加大新技术的研究,进行高端产品的开发。国内洗衣机的市场蕴含着巨大的潜力,洗衣机行业的发展日新月异,受到国外品牌以及国内需求的影响,在保证高质量的前提下,更新需求,进行品类升级,生产出品质更好的产品。就同等机型而言,在原有功能的基础上,增加新的功能,达到锦上添花的效果。

  纵观当今世界洗衣机的发展,大多数国家把目光都转向了研究能节约能源和水资源的洗衣机上面。与此同时,还要确保人们能自由设置洗衣方式,随心所欲,以后只需将衣服放入,按几下,到时间即可得到干净的衣服。

  由此可见,洗衣机的发展主要有三个方面:一是扩容,即扩大洗衣机的容量,确保能放更多的衣服;而是增加功能,即研究更多的功能,使洗衣机的层次得到提升;三是智能,即利用单片机在洗衣机的控制中的应用,使洗衣机的操作更加灵活便捷。

  1.3洗衣机的发展前景

  随着科技的发达,洗衣机分为波轮式和滚筒式。

  波轮洗衣机洗衣时衣服浸没在水中,电机进行正反转带动水旋转,衣服伴随着水的旋转也转动起来,搅来搅去,使衣服变得洁净,一尘不染。

  较滚筒而言用时较短。波轮式的优点有很多,如下:其一,由于洗衣时衣服浸没在水中,与水中的洗衣液充分接触,衣服通常情况下都洗的非常干净;其二,波轮洗衣机的容量比较大,可以洗很多的衣服,但洗衣机本身体积很小巧,很居家;其三,波轮洗衣机的价格也在人们的承受范围内,不是很贵。缺点也很明显,一衣服高速旋转之下容易绕在一起且会受损;二要保证脏衣服能完全湿透。

  滚筒洗衣机洗衣则是把衣服弄湿,然后像古代用棒子击打衣服一样借内筒的翻动来摔打衣服,从而达到清洗衣服的目的。这种洗衣机不容易洗坏衣服,但用电还多;卖的价格也很贵;不适用于一般家庭。

  从如今市场上流行的洗衣机所存在的问题可看出今后洗衣机的发展趋势。其一,国内外对洗衣机的超大容量需求逐渐增加,大容量的洗衣机工作效率明显高于以往,节省人们的时间和精力;其二,针对衣服种类以及材质的影响导致洗净度低、衣服容易洗坏等问题,研究人员对洗衣机的洗涤方式做出了很大的调整,人们能够参照自身的需求挑选洗衣的模式,既洗好了衣服,又避免了不必要的操作。

  由此可见,当前,人们对洗衣机的定位不只是把衣服洗干净,同时,人们期望从洗衣机中发现更多的亮点。人们希望将将不同设计的洗衣机的优势集合在一起,同时克服自身的劣势。

  当前的洗衣机市场活力迸溅,由此可见,洗衣机行业的发展未来可期。

  1.4课题研究的内容

  洗衣机的洗衣原理是利用内筒的转动,衣服与水的摩擦,再加上洗涤剂的清洁作用,把衣服上脏的地方洗干净。

  当前的全自动洗衣机通过一个单片机将各个模块集成在一个电路上。通过信息的传递与反馈,完成洗衣的过程。

  本次洗衣机的设计,针对的是波轮洗衣机。

  本设计要实现的功能有:

  (1)洗衣过程的设置:根据要洗的衣服的件数选择最佳的组合方式,然后通过控制面板上的按键设置洗衣的过程。

  洗衣的状态显示及用时:利用数码显示洗衣机现在是什么状态及需要花多少时间。

  (3)水位检测:通过水位检测器检测水位的变化,然后确定接下来的操作。

  (4)完成洗衣进程:按照设定的模式依序进行洗衣必经的操作。

  (5)完成洗衣操作的通知:当衣服洗好以后,蜂鸣器自动报警表示洗衣完毕。

  2全自动洗衣机的方案设计

  2.1控制面板设计

  本设计的方案设计思路是通过设计一个控制面板控制洗衣机的运行,如图2-1所示:

  (1)程序按键:程序按键由标准、快速、轻柔和强力组成,按一下为标准洗模式,按两下为快速洗模式,按三下为轻柔洗模式,按四下为强力洗模式,依次循环。

  (2)过程按键:过程按键反映的是人们日常生活中常用的四个洗衣过程。洗衣机接通电源,启动洗衣机后,自动进行浸泡-洗涤-漂洗-脱水操作;按一次过程按键,洗衣机完成一键脱水;按两次按键,只洗涤;按三次,只漂洗。

  (3)水位按键:可根据衣物的多少,确定相应的水位,水位的选择随着水位按键次数的增加依序为“低-中-高”。

  (4)启动/暂停按键:洗衣机通电以后,按下“启动/暂停”按键,指示灯常亮,表明洗衣机开始运作;接着再按一下,指示灯闪烁,洗衣机即刻停下,继续按键,洗衣机接着运作,依次循环。

  (5)电源开/关按键:用于洗衣机的开关机,衣服洗好后等几秒就自动断电。

  (6)数码显示:这三个LED用来计时,表明相关洗衣过程以及状态的用时;此外,还可用来显示异常现象时的错误信息。

  图2-1控制面板图

  2.2洗衣机自检

  洗衣机自检主要包括安全检查及性能检查。

  安全检查即接通电源后,以手背或手指轻轻触及洗衣机外壳金属部分,无麻电感;检查脱水时洗衣机机盖是否关闭;检查脱水不平衡现象。当洗衣机运行至脱水时,脱水桶应该平稳而高速旋转,若机盖打开,则应立即停止脱水;脱水时由于电机的高速旋转,导致衣服挤向一边,洗衣机晃动,发出很大的声音,脱水桶由于离心力的作用,驱动安全开关的通断,停止脱水[7]。此时应该打开洗衣机把衣服放好再盖好机盖,继续脱水。

  性能检查即检查进水和排水的过程,进而证明进水阀、排水阀、电机以及水位检测器功能正常,若有问题,则蜂鸣器响。具体操作如下:接上进水管,接通电源,此时水不得入。把过程开关拨到洗涤或漂洗位置,此时水开始进入,通过水位开关把水位调在最低水位,当进水达到最低进水线时,进水停止,波轮开始转动[7]。运行至排水程序时,波轮应停止转动,排水阀自动启动,开始排水。

  3全自动洗衣机硬件设计

  3.1洗衣机硬件电路设计

  对于硬件的总体设计,我们选择了AT89C51为最主要的部分,在此基础上,设计相关的模块,通过信号的输入和输出,完成整个洗衣过程。

  系统硬件框图如图3-1所示:图中左边是输入模块,即通过按键输入选择合适的洗衣方式,并传递给单片机进行程序控制,电源电路用来给单片机及其外围控制电路提供电源,利用传感器检测,将水位检测器检测到的结果传递给单片机进行处理;图右则是输出模块,用来控制一些外围器件,如控制状态指示灯的亮暗,控制LED显示字符,利用电机驱动电路驱动电机正反转,控制进水阀和排水阀的通断,实现进水和排水的过程,洗衣程序结束或者检测到什么异常情况时及时报警。

  图3-1系统硬件框图

  3.2单片机最小应用系统

  单片机最小应用系统,除了选用单片机AT89C51以外,还有振荡电路和复位电路。如图3-2所示:

  AT89C51有40个引脚,分为电源引脚、时钟引脚、控制引脚以及I/O接口引脚。其中I/O接口引脚又分为P0、P1、P2和P3口,一共有32个引脚,每个引脚都可做普通I/O接口使用,需要注意的是P0口作输出口使用的时候需要接一个上拉电阻,P1口作一般的接口使用,P2口用法类似于P1口,也可用于构建8位地址总线。P3口可用作普通接口,也有复用功能。

  振荡电路中C1、C2取30PF,晶体振荡器的脉冲频率范围在0MHz~24MHz之间,本设计中采用6MHz振荡频率的。

  复位电路主要是用来实现复位操作的,通过电容C3和电阻R1和R2使RST端得到高电平,持续两个机械周期后就能完成系统初始化。

  图3-2单片机最小应用系统

  3.3电源电路

  电源电路主要由变压器T1、整流桥D1、电容C4和C5、C6和C7和三端稳压器7805构成。

  变压器T1主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯,是利用电磁感应的原理来升降电压[12]。整流桥D1是将多个整流二极管封装在一起,利用二极管的单向导通性进行整流[12]。电容C4和C5、C6和C7的作用是滤波。稳压器7805的功能是稳压,可以输出5V的正电压[12]。如图3-3所示,7805有3条引脚输出,分别是输入端VI、接地端GND和输出端VO。

  由于系统接入的电源为220V,而单片机外围控制电路需要5V,这就需要采用变压器进行降压,然后通过整流桥将交流变为直流,再经过电容滤波以及稳压器进行稳压得到稳定的直流电源[2]。

  图3-3电源电路

  3.4按键模块

  洗衣机控制系统中电源的开关、洗衣机的启动/暂停、进水、洗涤、漂洗、脱水、结束等状态指示灯的亮暗以及控制时间的显示,都需要通过按键模块传递信号给单片机处理来实现。

  图3-4按键模块电路

  如图3-4所示,P3.0-P3.4都是作普通的I/O口作输入口使用,并且每个按键都接了一个上拉电阻,目的是为了提供合适的电流。按下S2,P3.0输入为低电平,洗衣机接通电源;反之,断开电源。S3为启动/暂停按键,按一下S3,洗衣机启动,再按一下暂停工作,再按一下继续工作;S4为程序按键,随着按键次数的增加依序以标准-快速-轻柔-强力的形式循环;S5为过程按键,按一次,依序进行浸泡-洗涤-漂洗-脱水操作,按两下,只脱水,按三次,只洗涤;按四次,只漂洗;S6为水位按键,随着按键次数的增加依序以高-中-低的形式循环。

  3.5显示电路模块

  显示电路模块分为状态显示电路和LED显示电路。主要由13个发光二极管、3-8译码器、数码显示管、8255A和74LS240构成。

  3.5.1状态显示电路

  状态显示电路主要由LED、3-8译码器和电阻构成。

  其中3-8译码器即74LS138,引脚功能如表3-1所示,其中A0~A2对应Y0~Y7。当选通端两高一低时,输入端对应的输出端输出低电平。

  表3-1 74LS138引脚功能图

  引脚引脚说明

  A0~A2地址输入端

  E1/(S//)选通端(低电平有效)

  0~7输出端(低电平有效)

  VCC电源正

  GND地

  如图所示,状态指示灯D2-D9对应着标准、快速、轻柔、强力、浸泡、洗涤、漂洗和脱水这八个状态。D10-D13对应着启动/暂停、水位的“高、中和低”这四个状态。

  图3-5状态显示电路

  如图3-5所示,E1接电源,为高电平,E2和E3接地,为低电平;选用P1.0-P1.2作输出口,分别接74LS138的地址端C、A和B,将P1口的输出信号经译码器,在对应的输出端输出低电平,点亮相对应的状态指示灯。选用P1.3-P1.6作输出口,分别接一个电阻和LED灯,当输出低电平时,点亮相对应的状态指示灯。

  3.5.2 LED显示电路

  LED显示电路主要由拓展芯片8255A、74LS240以及数码管构成。数码管选用的是共阴极,这三个LED组成的数码管用来显示洗涤、漂洗以及脱水的时间,除此以外,在洗衣机遇到异常现象时作出显示。

  (1)数码显示管

  八段数码管(LED)是由8段发光二极管构成。共阴极显示器是8个发光二极管的阴极相连接地,共阳极显示器是8个发光二极管的阳极相连接电源+5V。通过控制二极管的导通来显示出不同的字符。如图3-6所示:

  图3-6 LED数码管的结构及外形

  (2)8255A

  如图所示,D0-D7和单片机的输出口相连,接收单片机的数据信息。PA口、PB口和PC口用于与外部器件进行信息传递。A0、A1和CS的输入决定了PA口、PB口和PC口以及控制口的地址选用,本设计选用8255A作为拓展口使用,接数码管来显示时间。

  图3-7 8255A引脚图

  (3)74LS240

  74LS240是原码三态输出的8缓冲数码驱动器。G为使能端,当G=0时,Y输出电平与A输入电平相同;当G=1时,不管A输入电平是高是低,Y为高阻态[7]。

  图3-8 74LS240管脚分布图

  LED显示电路具体设计如图所示:

  图3-9 LED显示电路

  如图3-9所示,选P0口作输出口,外接8255A作接口拓展,PA口作为段选口,PB口作为位选口,PA、PB均为方式0输出,PA0-PA7接74LS240的A1-A4、2A1-2A4,74LS240的A1-A4、2A1-2A4,依序接LED段,经74LS240反向输出驱动段选码显示,PB5-PB7接显示器公共阴极,低电平时位选线处于选通状态。A0、A1和CS分别接接P2.0、P2.1、P2.7,决定PA口、PB口、PC口以及控制口这四个端口地址,用来选择内部端口。

  当洗衣机开始洗衣时,比如选择的是标准洗,LED显示的就是标准洗所要花费的时间。进入“洗涤-漂洗-脱水”的过程时,LED会显示当前过程所需的时间,反映此时的工作状态。我选用的LED数码管,上面八根是段选线,根据输入的程序,显示不同的字符段;下面三根是位选线,根据输入的程序,可选择数码管中第几位显示字符。位选和段选结合在一起,显示出整个洗衣过程中的时间。

  3.6电机驱动模块

  电机驱动模块分为两部分:一是电机的正反转,二是洗衣机的进水和排水。

  电机驱动电路由单片机的I/O接口接ULN2003反相驱动,通过控制可控硅的通断,从而完成电机正反转以及进出水的操作,同时利用改变可控硅的导通角来改变电动机两端的电压的波形,从而改变电机两端电压的有效值来对电机进行调速。

  电路中涉及的器件主要有ULN2803驱动芯片、双向可控硅、继电器和电机。

  (1)ULN2803

  ULN2803驱动芯片是由8个NPN达林顿晶体管,连接低逻辑电平数字电路和较高的电流/电压要求之间的接口。ULN2803可驱动8个管脚,可用来驱动和保护继电器。

  (2)双向可控硅

  双向可控硅,也称双向晶闸管,类似于两个单向可控硅反向连接,具有双向导通的功能,着重于连续开关过程。

  可控硅调速,即当可控硅导通角为180度时,电动机两端电压的波形为正弦波,为全导通状态;若导通角小于180度,即为非全导通状态,电机两端电压有效值减少。导通角越小,则电压有效值越小,电机的转速越低。

  (3)继电器

  如图所示,RL1下方的引脚为继电器引脚的两个控制端,1~3号引脚是被控制端。当控制引脚周围没有电压差的时候,2号引脚和1、3之间其中一个引脚导通;而当控制引脚两端有电压差的时候,2号引脚和其中另外一个引脚导通[12]。

  (4)电机

  本次设计选用的是交流电机B1。相比于直流电机,交流电机比较便宜。

  图3-10电机驱动电路图

  如图3-10所示,D14-D17接1B-4B,作用是保护电机;Q6用于放大信号;1C-8C接P2.0-P2.7,P2口作输出口使用;5B-8B分别接一个电阻和双向可控硅,其中Q2、Q3与继电器RL1相接,Q2、Q3、Q4和Q5都与一个电机B1相接,根据可控硅的通断实现进水和排水以及电机的正反转。同时,利用RL1实现中断进水、排水的操作。

  图3-11可控硅调速图

  如图3-11所示,D18用于整流;R36和R37为限流电阻,用于稳压和稳流;R38用于保证电机两端电压的上限值,R38增大,输出到电压的电压上限值变小。R39是用来保证输出脉冲的幅度,C8和D19是为了避免Q7发生反馈。

  电机两端的电压大小取决于可控硅的导通角大小。通过控制电机两端的电压来进行调速。

  家用电压给电机供电,经电桥整流为可控硅提供全波整流电压,当A点为负半周时,电流经电机、电桥、R39、电桥构成回路;当B点为正半周时,电流经电桥、可控硅、R39、电桥、电机构成回路,电机端得到的是交变电流。

  可控硅的触发脉冲由以下电路得到:电容C9通过电阻R37、R38充电到稳压管D20的稳定电压,C9充电到Q6的峰点电压时,Q6触发输出脉冲,可控硅导通。在晶体管发射极电压充分衰减后,Q6断开,输出脉冲减小,可控硅的导通角减小,与电阻R39两端的电压就下降,直到小于D20的稳定电压,电容C9就靠可控硅与电阻R39两端电压进行充电。

  由此可见,可控硅与电阻R39两端的电压取决于电动机的电流、R39和可控硅导通时的电压降。

  3.7水位检测模块

  水位检测模块分为两部分,由水位监测部分和水位控制开关S7构成,水位控制开关又叫做水位压力开关。

  水位监测部分即通过水位检测器的三根金属棒检测桶内水位的高低来决定是否进水,而水位控制开关控制进出水,确保达到水位设定值。

  图3-12水位检测电路

  如图3-12所示,水位检测电路中有三根依据不同高度所安装的固定不动的金属棒,表明的是水位的上下限,用来感知水位的变化。若达到预设的水位,水位控制S7触点接通,P3.5得到一个已到预设水位的信号,关闭进水阀停止进水。若水位未达到预定水位,则继续进水。

  3.8报警模块

  洗衣机洗衣过程结束后,蜂鸣器报警鸣叫;在洗衣过程中出现问题时,立即发出蜂鸣声报警,以便用户作出即时的处理。

  图3-13蜂鸣器报警电路

  如图3-13所示,报警电路主要由一个电阻R35、晶体三极管Q1和蜂鸣器LS1构成,其中R35为基极限流电阻,起保护作用;Q1起开关作用,控制蜂鸣器是否发出声音[12]。选P1.7作普通输出口使用,当P1.7输出为低电平,Q1导通,LS1响[17]。

  当洗衣机洗衣过程结束的时候,单片机通过P1.7输出低电平,使三极管导通,蜂鸣器得电发出蜂鸣声报警。同理,当洗衣机发生故障时,单片机检测到后洗衣机停止工作,并输出低电平,使蜂鸣器发声报警。

  3.9系统硬件总接口图

  系统硬件总接口图如下图所示:

  图3-14系统硬件总接口图

  4全自动洗衣机软件设计

  在本设计中我选用C语言编程,因为之前修过这门课,了解基本的编程,书上有些应用方面的实例,可供参考;最主要的是,书上好多程序的编程的思路比较类似,容易研究。可故采用C语言。

  在仿真和调试方面我选择PROTEUS软件,虽然AD14容易上手,但只能用来画原理图,做不了仿真,还有大三做实验的时候接触过与之类似的软件,可以仿真,不过有点麻烦,对比之下PROTEUS软件,仿真范围广,容易操作。

  4.1主程序设计

  本次设计的主程序主要涉及:洗衣机有电以后,先把洗衣机恢复出厂状态,通过键盘扫描确定接下要进行的操作,然后调用子程序,进而完成相关操作[14]。

  表4-1洗衣模式的时间

  模式选择浸泡时间洗涤时间电机转动时间/s漂洗脱水时间

  正转间隔反转时间次数

  标准20 10 24 6 2 5 2

  24 6 2 1 2

  24 6 2 3 2

  24 6 2 10 2 3

  快速0 3 2

  轻柔20 6 2

  强力20 15 3

  如表4-1所示,不同的洗衣模式每个洗衣过程所花的时间不同,但洗涤过程中电机正反转都是24s,间歇时间为8s。

  主程序具体设计如图4-1所示:

  图4-1主程序流程图

  如图4-1所示,洗衣机接通电源后,先进行程序初始化,再扫描按键的输入状态,确定洗衣机是全自动还是手动洗衣,若是全自动洗衣,洗衣机启动开始工作,进行进水-浸泡-洗涤-漂洗-出水-脱水的循环过程,当洗衣结束后,蜂鸣器发声报警。若为手动,则调用手动洗衣程序,洗衣结束后蜂鸣器发声报警。

  4.2子程序设计

  4.2.1键盘扫描子程序设计

  图4-2键盘输入流程图

  如图4-2所示:键盘输入流程图描述的是洗衣机控制面板上按键的操作,洗衣机通电后,扫描键盘,若是程序按键,则通过程序按键在四种洗衣模式中选择一种洗衣模式来执行;若是过程按键,则根据自己的想法通过按键选择洗衣过程,随着按键次数的增加,会出现几种不同的洗衣的过程组合;若是水位按键,则根据按键选择合适的水位,随着按键的次数增加,依序以“高-中-低”的顺序循环。通过按键确定好洗衣流程后,等待相应的程序的执行。

  4.2.2洗衣功能子程序设计

  洗衣功能子程序设计主要分为标准洗、快速洗、轻柔洗和强力洗四种子程序。每种洗衣模式都包括“洗涤-漂洗-脱水”这三个过程,它们的区别就是每个过程所花费的时间不同,如图所示的设计内容主要是将设置洗涤、漂洗以及脱水的时间用流程图的形式表现出来。

  图4-3洗衣功能子程序图

  如图4-3所示,标准洗即洗涤10分钟,漂洗5分钟,脱水3分钟;快速洗即洗涤3分钟,漂洗2次,每次1分钟,脱水2分钟;轻柔洗即洗涤6分钟,漂洗2次,每次3分钟,脱水2分钟;强力洗即洗涤15分钟,漂洗2次,每次10分钟,脱水3分钟。由此可见,标准洗是一般情况下的选择,快速洗每个洗衣过程都比较短,洗衣所用的时间最短,适用于不是很脏的衣服的选择;轻柔洗是四种洗衣模式中洗衣的强度比较适中的一种,适用于比较贵重的衣服;强力洗三个洗衣过程花费的时间都最多,适用于衣服很脏以及一次性洗的衣服比较多,衣服要能适应这种强度,也可用于大件洗。

  4.2.3洗涤子程序设计

  图4-4洗涤子程序图

  如图4-4所示,当执行到洗涤程序时,洗涤灯亮,判断是否是全自动洗衣,若是全自动,直接开始启动电机,LED显示洗涤倒计时时间,电机开始以“正转-停-反转-停”的形式运行,由电机的转动带动涡轮旋转,带着衣服转动,洗涤结束后,停止电机,洗涤指示灯熄灭。若不是,可重置洗涤时间,再执行下面的程序。

  4.2.4漂洗子程序设计

  图4-5漂洗程序流程图

  如图4-5所示,当执行到漂洗程序时,漂洗灯亮,开始启动电机,LED显示漂洗倒计时时间,电机开始以“正转-停-反转-停”的形式运行,由电机的转动带动涡轮旋转,带着衣服转动,漂洗结束后,停止电机,漂洗指示灯熄灭。

  4.2.5脱水程序设计

  图4-6脱水程序流程图

  如图4-6脱水程序流程图所示,洗衣机的脱水过程即进水、排水以及电机的启停过程。洗衣机开始脱水时,首先脱水灯亮,程序控制打开排水阀,启动电机开始转动并保持高速正转,数码管显示脱水倒计时,脱水结束后,电机停止工作,脱水灯熄灭,排水阀关闭。

  4.2.6手动洗衣子程序

  图4-7手动子程序流程图

  如图4-7所示,当洗衣机为手动洗衣时,调用手动洗衣子程序,首先判断洗方式,之后判断洗衣过程,若是洗涤,先设置洗涤时间,再调用洗涤子程序;若是漂洗,先设置洗涤时间,再调用漂洗子程序;若是脱水,先设置脱水时间,再调用脱水子程序。

  5系统仿真结果

  1.运行状态仿真

  (1)洗涤状态仿真

  如图5-1所示,进入洗涤程序后,P1.1=0,洗涤工作的指示灯D2亮,P1.6=0,电机工作的指示灯D7亮,数码显示管显示洗涤所需要的时间,同时电机开始进行正反转工作。

  图5-1洗涤状态仿真图

  (2)漂洗状态仿真

  如图5-2所示,进入漂洗程序后,P1.2=0,表示漂洗工作的指示灯D3亮,P1.6=0,指示电机工作的指示灯D7亮,数码显示管显示漂洗所需要的时间,同时电机开始进行正反转工作。

  图5-2漂洗状态仿真图

  (3)脱水状态仿真

  如图5-3所示,进入脱水程序后,P1.3=0,表示脱水工作的指示灯D4亮,P1.6=0,指示电机工作的状态指示灯D7亮,数码显示管显示脱水所需要的时间,同时电机开始朝着同一个方向旋转运动。