節(jié)水洗衣機(jī)電腦控制器論文,節(jié)水,洗衣機(jī),電腦,控制器,論文 Page 1 of 10 節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器 比賽編號： _A11093____________ 日期： 2002/8/20 首名設(shè)計(jì)者為聯(lián)絡(luò)代表人。 姓名 : 姚佳俊 （中文） Yao JiaJun （英文）職業(yè)：軟件設(shè)計(jì)工程師 姓名 : 吉學(xué)農(nóng) （中文） Ji Xuenong （英文）職業(yè)：硬件設(shè)計(jì)工程師 電子郵箱： jiajuny@ jixn@ 單位名稱：無錫小天鵝股份有限公司 Page 2 of 10 目目目目 錄錄錄錄 內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容 頁次 11．．．． 引言引言引言引言 333 2．．．． 設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述 333---555 3．．．． 硬件描述硬件描述硬件描述硬件描述 555---666 4．．．． 軟件描述軟件描述軟件描述軟件描述 777--100 5．．．． 結(jié)束語結(jié)束語結(jié)束語結(jié)束語 100 Page 3 of 10 節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機(jī)電腦控制器 一、引一、引一、引一、引 言言言言 隨著全自動洗衣機(jī)的不斷普及，消費(fèi)者對其環(huán)保節(jié)能的要求越來越高，其中 最主要的一項(xiàng)指標(biāo)就是耗水量， 人們迫切需要有一種能節(jié)水的洗衣機(jī)來替代現(xiàn)在 的洗衣機(jī)，這在全球水資源缺乏的今天尤為重要。 我們從這一點(diǎn)切入，通過大量市場調(diào)研，設(shè)計(jì)開發(fā)了這款節(jié)水型全自動洗衣 機(jī)電腦控制器。它通過對電腦控制器程序的精心設(shè)計(jì)，配合整機(jī)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，在 不影響整機(jī)其它性能的前提下，達(dá)到了節(jié)水 40%的優(yōu)良效果，為全自動洗衣機(jī)的 節(jié)能課題提供了有價(jià)值的參考。 二二二二 、 設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述 11．．．． 設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn) a．．．． 采用價(jià)廉物美的 MOTOROLA單片機(jī) MC68HC08SR12作為控制核心。 b．．．． 通過片內(nèi) A/D實(shí)現(xiàn)電源電壓的保護(hù)功能。 c．．．． 通過片內(nèi) PLL實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)控制。 d．．．． 設(shè)計(jì)了在線編程的功能。 e．．．． 顯示采用流行的 LED模塊，大面積圖案設(shè)計(jì)，新穎直觀，動感力強(qiáng)， 操作方便。 f．．．． 具有預(yù)約洗衣和剩余時(shí)間顯示功能。 g．．．． 使用 CAPTURE 功能進(jìn)行水位的監(jiān)測。 h．．．． 多個(gè)程序公用：利用 SR12的 ROM較大的特點(diǎn)，可以將幾個(gè)程序（相似 的兩個(gè)或幾個(gè)機(jī)型的程序）同時(shí)放在 SR12上，根據(jù) PIN口輸入選擇運(yùn) 行不同的程序。 i．．．． 多種故障報(bào)警功能：設(shè)計(jì)多種故障狀態(tài)報(bào)警功能，提示用戶進(jìn)行處 理 ,超過1小時(shí)不處理，則自動切斷電源，保證洗衣機(jī)的安全。 j．．．． 通過軟件、硬件的配合設(shè)計(jì)，控制器具有較強(qiáng)的 EMC性能。 Page 4 of 10 2．．．． 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 圖一、系統(tǒng)總體框圖 3．．．． 節(jié)水工作原理節(jié)水工作原理節(jié)水工作原理節(jié)水工作原理 a、采用水位傳感器提供多級水位讓用戶選擇 采用水位傳感器，不同的水位通過水位傳感器可以產(chǎn)生不同的振蕩頻 率， MCU 可以精確地檢測到水位傳感器的振蕩頻率，也就是可以精確地檢 測到當(dāng)前的水位及水量，這樣理論上可以做到無級地調(diào)節(jié)水位。本設(shè)計(jì)演 示采用了 6 級水位選擇，已能滿足用戶的洗衣需要。用戶可以根據(jù)洗滌量 的多少合理選擇水位，即合理選擇最貼近的用水量，從而達(dá)到節(jié)水的目的。 本設(shè)計(jì)說明書中推薦了洗滌量與用水量的對應(yīng)選擇表供用戶參考選擇。 b、采用噴淋脫水 為了節(jié)水，洗衣機(jī)整機(jī)在結(jié)構(gòu)上有了很大的變化，大家知道全自動洗 衣機(jī)是有內(nèi)桶和外桶的套桶型。內(nèi)桶有許多小孔以便水可以流到外桶，從 而達(dá)到外桶盛水排水、內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)脫水的功能。而新型的節(jié)水洗衣機(jī)其內(nèi)桶 為無孔型，洗滌時(shí)內(nèi)桶盛水而外桶無水，這樣來達(dá)到節(jié)水的目的。同時(shí)， 在洗滌的時(shí)候，洗衣機(jī)內(nèi)的洗滌劑濃度相對普通洗衣機(jī)大大提高，可以達(dá) 到更高的去污效果。但是，在洗衣機(jī)進(jìn)行漂洗的時(shí)候，由于水量的減少， 漂洗效果將會大打折扣，洗滌劑的殘留量會大大超標(biāo)。為了解決這一問題， 本設(shè)計(jì)采用了噴淋脫水功能。即在洗衣機(jī)進(jìn)行漂洗后的脫水時(shí)，在脫水的 前期，控制器間隙地打開進(jìn)水閥進(jìn)行多次噴淋式進(jìn)水，這樣來提高漂洗效 果。這是控制器為配合整機(jī)節(jié)水而增加的功能。 c、洗滌和漂洗采用不同的水位 一般洗衣機(jī)在選擇了一定的水位后，其洗滌和二次漂洗均采用同樣的 用水量而不再改變。本設(shè)計(jì)在程序上進(jìn)行了修改，如用戶選擇 X 檔水位進(jìn) 行工作，則在洗滌時(shí)采用 X-1 檔進(jìn)行，在第一次漂洗時(shí)采用 X 檔進(jìn)行，在 第二次漂洗時(shí)采用 X-1 檔進(jìn)行，從而達(dá)到節(jié)水的效果。 MC68HC9 08SR12 Pin 口選擇 Pin 口選擇 門控開關(guān) 掃描顯示輸出 / 按鍵掃描輸 入 電源電壓采樣 電源波形采樣 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 蜂鳴器 進(jìn)水閥 下排水閥 上排水閥 驅(qū) 動 模 塊 水位傳感器 采樣模塊 Page 5 of 10 4．其它功能介紹．其它功能介紹．其它功能介紹．其它功能介紹 本控制器的其它一些功能有： a、多種程序選擇，用戶可根據(jù)洗滌衣物的材質(zhì)選擇不同的程序，如浸洗、 標(biāo)準(zhǔn)、羊毛和快速等。 b、過程選擇，用戶可以選擇單獨(dú)洗滌以保留帶有洗滌劑的水進(jìn)行重復(fù)使用， 可選擇單獨(dú)脫水，猶如脫水機(jī)一樣，等等。 c、預(yù)約洗滌， 用戶可根據(jù)需要選擇幾小時(shí)后進(jìn)行洗滌， 時(shí)間選擇范圍為1 -24 小時(shí)。 d、剩余時(shí)間顯示，用戶可以直接掌握洗滌時(shí)間。 e、故障自動處理，如脫水時(shí)衣物過偏，本控制器可自動進(jìn)行處理。 三、硬件描述三、硬件描述三、硬件描述三、硬件描述 圖二、電路原理圖 Page 6 of 10 11．．．． 主控核心部分主控核心部分主控核心部分主控核心部分 采用 MOTOROLA單片機(jī) MC68HC08SR12作為控制核心 ,合理利用有效資源。 2．．．． 按鍵和按鍵和按鍵和按鍵和 LED控制部分控制部分控制部分控制部分 采用動態(tài)掃描來控制按鍵和 LED可以節(jié)省 I/O口。 由于 LED較多， 電流較大， 采用驅(qū)動放大模塊來增加 MCU的負(fù)載能力。 3．．．． 輸出控制部分輸出控制部分輸出控制部分輸出控制部分 輸出全部采用可控硅控制，包括控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)、進(jìn)水閥、排水閥和斷 電開關(guān)。 由于有些可控硅的驅(qū)動電流要求較大， 所以也采用驅(qū)動模塊來放大。 在驅(qū)動電機(jī)的可控硅上增加了阻容吸收回路來保護(hù)可控硅。 4．．．． 電源部分電源部分電源部分電源部分 采用典型的經(jīng)濟(jì)型小功率電源設(shè)計(jì)，降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。適合家 電的大批量生產(chǎn)。 5．．．． 水位檢測部分水位檢測部分水位檢測部分水位檢測部分 水位傳感器輸入的頻率信號經(jīng)處理送入 MCU。一種水位對應(yīng)一固定的頻 率，當(dāng) MCU檢測到外部頻率與用戶選擇的水位頻率相等時(shí)，洗衣機(jī)停止進(jìn)水 進(jìn)行洗滌。 6．．．． 高壓保護(hù)部分高壓保護(hù)部分高壓保護(hù)部分高壓保護(hù)部分 為了提高準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)從電源端采樣，采樣信號送入 MCU的 A/D口進(jìn)行判 別。當(dāng)電源電壓高到一限值時(shí)，控制器立即切斷電源。 7．．．． 過零判部分過零判部分過零判部分過零判部分 為配合可控硅的控制以及減少干擾，設(shè)計(jì)了過零判線路， MCU可以檢測到 交流電源的過零點(diǎn)。 8．．．． PLLPLL部分部分部分部分 進(jìn)行鎖相環(huán)控制。 9．．．． 蜂鳴控制部分蜂鳴控制部分蜂鳴控制部分蜂鳴控制部分 通過定時(shí)器產(chǎn)生一固定頻率的輸出脈沖來控制蜂鳴器。 10.門控開關(guān)部分門控開關(guān)部分門控開關(guān)部分門控開關(guān)部分 檢測門蓋的開關(guān)信號，在洗衣機(jī)脫水時(shí)，為了保證安全，門蓋打開可暫 停脫水，以防高速旋轉(zhuǎn)的脫水桶損傷用戶。 Page 7 of 10 四、軟件描述四、軟件描述四、軟件描述四、軟件描述 圖三、 軟件主流程圖 否 是 Call 掃描子程 2ms? 否 是 上電復(fù)位 / 初始化設(shè)置 檢查 PIN 口信號 設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志 判斷電源信 號可輸出 ？ 輸出控制信號 清輸出口 0.1s? 否 是 Call main 子程序 Page 8 of 10 圖三、 Main 子程序流程圖 是 置電壓高標(biāo)志 Call 結(jié)束處理子程序 MAIN 子程序入口 電源電壓過 高標(biāo)志置否 是 否 A/D 采樣檢測電壓 電壓高 否 ？ 是 否 清計(jì)數(shù)器 延時(shí)到 否 ？ 否 有報(bào)警 否 ？ 是 否 有蜂鳴 否 ？ 是 否 報(bào)警處理 蜂鳴處理 切斷電 源否 ？ 否 斷電處理 Return Call 過 程控制 子程序 Page 9 of 10 掃描子程序主要處理按鍵的輸入和掃描輸出指示燈，此子程序的流程圖不再 在此詳訴。另外， 2ms 中斷服務(wù)程序的流程圖也不再詳細(xì)描述。 圖四、過程控制子程序流程圖 過程控制子程序入 有浸泡 洗否 ？ 是 否 有預(yù)約 否 ？ 是 否 Call 預(yù)約處 理子程序 Return Call 浸泡處 理子程序 Return Call 洗衣處 理子程序 Return 有洗衣 否 ？ 是 否 漂脫后 否 ？ 是 否 Call 洗衣處 理子程序 Return 有脫水 否 ？ 是 否 結(jié)束處理 Return Call 排水處 理子程序 有漂洗 否 ？ 是 否 已排水 否 ？ 是 否 無水檢 測否 ？ 是 否 Call 脫 水處理 子程序 Return Page 10 of 10 過程控制子程序中使用到的子程序， 包括預(yù)約處理子程序、 浸泡處理子程序、 洗衣處理子程序、排水處理子程序、脫水處理子程序等，都是處理各輸出（包括 進(jìn)水、排水、洗滌）的計(jì)時(shí)控制。在此我們不再作詳細(xì)描述。 五五五五 、 結(jié)束語結(jié)束語結(jié)束語結(jié)束語 本設(shè)計(jì)項(xiàng)目已圓滿完成并通過測試、鑒定，該產(chǎn)品已投入大批量生產(chǎn)，在市 場上深受消費(fèi)者的歡迎。由于該產(chǎn)品具有較好的賣點(diǎn)和較低的成本，所以為公司 贏得了可觀的利潤。