- 自動洗衣機(jī)的洗衣程序設(shè)計
- 洗衣機(jī)控制器的硬件組成原理
- 程序：洗滌—脫水—脫水—漂洗—脫水—漂洗—脫水
- 硬件：單片機(jī)Z86C09、電源、過零檢測、鍵盤和顯示、雙向晶閘管觸發(fā)電路
全自動洗衣機(jī)就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個程序,洗衣時選擇其中一個程序,打開水龍頭和啟動洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會自動完成,洗衣完成時由蜂鳴器發(fā)出響聲。
全自動洗衣機(jī)由洗衣系統(tǒng)和控制電路組成。其控制電路分為機(jī)械和電腦型，電腦型控制電路是以單片機(jī)作為控制電路的核心。圖1給出單片機(jī)Z86C09組成的全自動洗衣機(jī)的控制電路。
Ⅰ.自動洗衣機(jī)的洗衣程序
洗衣機(jī)面板上有4個按鈕K1、K2、K5和K6。
K1用于水流選擇，分兩檔：普通水流與柔和水流；
K2用于洗衣周期選擇，可以選擇洗滌、漂洗和脫水三個過程；
K5是暫停開關(guān)；
K6是洗衣程序選擇鍵。洗衣程序分為標(biāo)準(zhǔn)程序和經(jīng)濟(jì)程序。
洗衣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序是：洗滌——脫水——脫水——漂洗——脫水——漂洗——脫水。經(jīng)濟(jì)洗衣程序少一次漂洗和脫水過程。
1．滌過程
通電后，洗衣機(jī)進(jìn)入暫停狀態(tài)，以便放好衣物。若不選擇洗衣周期，則洗衣機(jī)從洗滌過程開始。當(dāng)按暫停開關(guān)鍵K5時，進(jìn)入洗滌過程。首先進(jìn)水閥FV通電，打開進(jìn)水開關(guān)，向洗衣楊供水；當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定水位時，水位開關(guān)K4接通，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止進(jìn)水；電機(jī)MO接通電源，帶動波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機(jī)MO是一個正反轉(zhuǎn)電機(jī)，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。
2．脫水過程
洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機(jī)MO停止轉(zhuǎn)動，排水閥MG通電，開始排水。排水閥動作時，帶動離合器動作，使電機(jī)可以帶動內(nèi)桶轉(zhuǎn)動。當(dāng)水位低到一定值時，水位開關(guān)K4斷開，再經(jīng)過一段時間后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。
3．漂洗過程
與洗滌過程操作相同，只是時間短一些。
全部洗衣工作完成后，由蜂鳴器發(fā)出音響，表示衣物已洗干凈。
Ⅱ.洗衣機(jī)控制器的硬件組成原理
洗衣機(jī)控制器由單片機(jī)Z86C09作為控制器的核心所構(gòu)成，該控制器具有以下特點(diǎn)：
（1）具有較強(qiáng)的抗干擾能力，當(dāng)受到外部強(qiáng)干擾，程序出錯時，可以自動使系統(tǒng)復(fù)位重新執(zhí)行程序。
（2）采用無噪聲、無電磁干擾的雙向晶閘管作為控制元件，控制電磁閥和電機(jī)。
（3）具有欠壓和過壓保護(hù)，欠壓時，控制器不工作；超壓時，保護(hù)電路起作用。
（4）具有瞬間掉電保護(hù)功能，電源短時間停電后，電壓恢復(fù)時，能夠維持原運(yùn)行程序的工作狀態(tài)并繼續(xù)完成洗衣程序。
（5）各種操作和洗衣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)均用LED顯示。
下面分別介紹各部分的特點(diǎn)及組成原理。
1．單片機(jī)Z86C09
Z86C09是Z8系列單片機(jī)中最簡單的一種，成本較低。采用COMS結(jié)構(gòu)，具有耗電少、抗干擾力強(qiáng)和工作電壓寬等特點(diǎn)，可在2.5~5.5V的電壓范圍內(nèi)工作。Z86C09有14條I/O線，P2.0~P2.7是雙向I/O口，可以按位設(shè)置輸入或輸出。P3口中P3.1~3.3規(guī)定為輸入口，可作為輸入端或中斷請求端。P3.4~P3.6規(guī)定為輸出口。Z86C09內(nèi)部含有2個多功能定時/計數(shù)器，2K字節(jié)的ROM和144字節(jié)的寄存器陣列。
2．電源電路部分
控制器的電源由變壓器B、整流二極管D14~D19、濾波電容C1和穩(wěn)壓集成電路7806組成。7806輸出的電壓分三路分別用于晶閘管觸發(fā)，提供鍵盤輸入和LED顯示，以及提供單片機(jī)的電源。后兩路各經(jīng)過一個二極管和一個電容，當(dāng)7806的輸出電壓下降時，還可以依靠電容保持的能量，維持電路再工作一段時間。
晶體管T11、T10和穩(wěn)壓管DW組成欠壓保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓不足，T11的基極電壓小于3.9V時，T11截止，T10也截止。Z86C09的P3.1端沒有電壓，常為低電平。T12截止，造成T5~T9的發(fā)射極均懸空，因此T5~T9截止，不受Z86C09控制。這時，雖然Z86C09能夠正常工作，但外圍控制元件全部關(guān)斷，洗衣機(jī)不工作。單片機(jī)的P3.1端輸入判別欠壓保護(hù)電路工作狀態(tài)的信號，只有當(dāng)電壓正常后，單片機(jī)才開始執(zhí)行洗衣程序。
當(dāng)電源電壓超過使用電壓時，壓敏電阻MR的阻值會突然變小，使電壓不能超過保護(hù)電壓值，當(dāng)過壓時間較長時，則會燒斷保險絲RD。
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3．過零檢測電路
過零檢測電路由晶體管T14，變壓器B和二極管D17~D19組成。D17起隔離作用，在電壓為零時，脈動電壓為零，T14截止。由于T14的集電極電阻接到T10的集電極，只有在T10導(dǎo)通，即電源電壓正常，T14才能在電源電壓過零時輸出高電平。Z86C09的P3.1端檢測過零信號。
4．鍵盤和顯示電路
鍵盤由K1~K6組成，其中K3、K4是檢測開關(guān)，按鍵狀態(tài)的檢測采用掃描方法，由單片機(jī)的P3.4~P3.6輸出掃描信號，使晶體管T1~T3輪流導(dǎo)通，T1~T3輸出的高電平通過二極管D1~D6后掃描每個鍵。6個鍵分為兩組，按鍵信號由P3.2和P3.3輸入。P3.2和P3.3常態(tài)為低電平，當(dāng)按下某一鍵，并且高電平掃描到這個鍵時，P3.2或P3.3輸入才變?yōu)楦唠娖健86C09檢測到這個高電平，再根據(jù)當(dāng)前掃描到哪一位，即可判別出哪個鍵按下，D1~D6的作用是防止多個鍵同時按下時，對三條掃描線產(chǎn)生的短路。
顯示電路由LED1~LED7組成。顯示方式采用動態(tài)掃描方式，列掃帚信號線與行掃帚線共用，行顯示信號直接由Z86C09的P2.4~P2.6驅(qū)動。由于LED要求的亮度不，所以驅(qū)動電流不大，約9mA。每個LED顯示的時間是總的顯示時間的1/3，平均電流約為3mA。
5．雙向晶閘管觸發(fā)電路
雙向晶閘管采用直流觸發(fā)，晶閘管的門極由晶體管T5~T8控制，晶體管導(dǎo)通時，觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，第Ⅱ~Ⅲ象限觸發(fā)，T5~T8的集電極電阻用于限流。由于1A和3A的雙向晶閘管所需要的觸發(fā)電流較小，容易受外界的干擾。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在1A和3A的雙向晶閘管觸發(fā)回路中各并聯(lián)一個0.01uF的電容，抑制瞬時的干擾信號。兩個8A的雙向晶閘管用于控制電機(jī)MO正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。這兩個晶閘管在任何時候最多只允許一個導(dǎo)通，如果兩個同時導(dǎo)通，則會損壞晶閘管。兩個8A雙向晶閘管的兩個主電極上并聯(lián)一個100Ω的電阻和0.01uF的電容組成阻容回路，用來吸收雙向晶閘管兩主電極之間的瞬時電壓脈沖,保護(hù)雙向晶閘管。
附：文中的單片機(jī)也可采用AT89S51等來構(gòu)成。
