節(jié)水洗衣機電腦控制器論文

節(jié)水洗衣機電腦控制器論文,節(jié)水,洗衣機,電腦,控制器,論文 Page 1 of 10 節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器 比賽編號： _A11093____________ 日期： 2002/8/20 首名設計者為聯(lián)絡代表人。 姓名 : 姚佳俊 （中文） Yao JiaJun （英文）職業(yè)：軟件設計工程師 姓名 : 吉學農 （中文） Ji Xuenong （英文）職業(yè)：硬件設計工程師 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 內容內容內容內容 頁次 11．．．． 引言引言引言引言 333 2．．．． 設計概述設計概述設計概述設計概述 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．．．． 結束語結束語結束語結束語 100 Page 3 of 10 節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器節(jié)水型全自動洗衣機電腦控制器 一、引一、引一、引一、引 言言言言 隨著全自動洗衣機的不斷普及，消費者對其環(huán)保節(jié)能的要求越來越高，其中 最主要的一項指標就是耗水量， 人們迫切需要有一種能節(jié)水的洗衣機來替代現(xiàn)在 的洗衣機，這在全球水資源缺乏的今天尤為重要。 我們從這一點切入，通過大量市場調研，設計開發(fā)了這款節(jié)水型全自動洗衣 機電腦控制器。它通過對電腦控制器程序的精心設計，配合整機結構的調整，在 不影響整機其它性能的前提下，達到了節(jié)水 40%的優(yōu)良效果，為全自動洗衣機的 節(jié)能課題提供了有價值的參考。 二二二二 、 設計概述設計概述設計概述設計概述 11．．．． 設計特點設計特點設計特點設計特點 a．．．． 采用價廉物美的 MOTOROLA單片機 MC68HC08SR12作為控制核心。 b．．．． 通過片內 A/D實現(xiàn)電源電壓的保護功能。 c．．．． 通過片內 PLL實現(xiàn)鎖相環(huán)控制。 d．．．． 設計了在線編程的功能。 e．．．． 顯示采用流行的 LED模塊，大面積圖案設計，新穎直觀，動感力強， 操作方便。 f．．．． 具有預約洗衣和剩余時間顯示功能。 g．．．． 使用 CAPTURE 功能進行水位的監(jiān)測。 h．．．． 多個程序公用：利用 SR12的 ROM較大的特點，可以將幾個程序（相似 的兩個或幾個機型的程序）同時放在 SR12上，根據(jù) PIN口輸入選擇運 行不同的程序。 i．．．． 多種故障報警功能：設計多種故障狀態(tài)報警功能，提示用戶進行處 理 ,超過1小時不處理，則自動切斷電源，保證洗衣機的安全。 j．．．． 通過軟件、硬件的配合設計，控制器具有較強的 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 測到當前的水位及水量，這樣理論上可以做到無級地調節(jié)水位。本設計演 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，從而達到節(jié)水的目的。 本設計說明書中推薦了洗滌量與用水量的對應選擇表供用戶參考選擇。 b、采用噴淋脫水 為了節(jié)水，洗衣機整機在結構上有了很大的變化，大家知道全自動洗 衣機是有內桶和外桶的套桶型。內桶有許多小孔以便水可以流到外桶，從 而達到外桶盛水排水、內桶旋轉脫水的功能。而新型的節(jié)水洗衣機其內桶 為無孔型，洗滌時內桶盛水而外桶無水，這樣來達到節(jié)水的目的。同時， 在洗滌的時候，洗衣機內的洗滌劑濃度相對普通洗衣機大大提高，可以達 到更高的去污效果。但是，在洗衣機進行漂洗的時候，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。為了解決這一問題， 本設計采用了噴淋脫水功能。即在洗衣機進行漂洗后的脫水時，在脫水的 前期，控制器間隙地打開進水閥進行多次噴淋式進水，這樣來提高漂洗效 果。這是控制器為配合整機節(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。本設計在程序上進行了修改，如用戶選擇 X 檔水位進 行工作，則在洗滌時采用 X-1 檔進行，在第一次漂洗時采用 X 檔進行，在 第二次漂洗時采用 X-1 檔進行，從而達到節(jié)水的效果。 MC68HC9 08SR12 Pin 口選擇 Pin 口選擇 門控開關 掃描顯示輸出 / 按鍵掃描輸 入 電源電壓采樣 電源波形采樣 電機正轉 電機反轉 蜂鳴器 進水閥 下排水閥 上排水閥 驅 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)洗滌衣物的材質選擇不同的程序，如浸洗、 標準、羊毛和快速等。 b、過程選擇，用戶可以選擇單獨洗滌以保留帶有洗滌劑的水進行重復使用， 可選擇單獨脫水，猶如脫水機一樣，等等。 c、預約洗滌， 用戶可根據(jù)需要選擇幾小時后進行洗滌， 時間選擇范圍為1 -24 小時。 d、剩余時間顯示，用戶可以直接掌握洗滌時間。 e、故障自動處理，如脫水時衣物過偏，本控制器可自動進行處理。 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 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， 采用驅動放大模塊來增加 MCU的負載能力。 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，包括控制電機正反轉、進水閥、排水閥和斷 電開關。 由于有些可控硅的驅動電流要求較大， 所以也采用驅動模塊來放大。 在驅動電機的可控硅上增加了阻容吸收回路來保護可控硅。 4．．．． 電源部分電源部分電源部分電源部分 采用典型的經(jīng)濟型小功率電源設計，降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。適合家 電的大批量生產。 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。一種水位對應一固定的頻 率，當 MCU檢測到外部頻率與用戶選擇的水位頻率相等時，洗衣機停止進水 進行洗滌。 6．．．． 高壓保護部分高壓保護部分高壓保護部分高壓保護部分 為了提高準確性，設計從電源端采樣，采樣信號送入 MCU的 A/D口進行判 別。當電源電壓高到一限值時，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，設計了過零判線路， MCU可以檢測到 交流電源的過零點。 8．．．． PLLPLL部分部分部分部分 進行鎖相環(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 通過定時器產生一固定頻率的輸出脈沖來控制蜂鳴器。 10.門控開關部分門控開關部分門控開關部分門控開關部分 檢測門蓋的開關信號，在洗衣機脫水時，為了保證安全，門蓋打開可暫 停脫水，以防高速旋轉的脫水桶損傷用戶。 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 上電復位 / 初始化設置 檢查 PIN 口信號 設置相應標志 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 置電壓高標志 Call 結束處理子程序 MAIN 子程序入口 電源電壓過 高標志置否 是 否 A/D 采樣檢測電壓 電壓高 否 ？ 是 否 清計數(shù)器 延時到 否 ？ 否 有報警 否 ？ 是 否 有蜂鳴 否 ？ 是 否 報警處理 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 中斷服務程序的流程圖也不再詳細描述。 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 有預約 否 ？ 是 否 Call 預約處 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 進水、排水、洗滌）的計時控制。在此我們不再作詳細描述。 五五五五 、 結束語結束語結束語結束語 本設計項目已圓滿完成并通過測試、鑒定，該產品已投入大批量生產，在市 場上深受消費者的歡迎。由于該產品具有較好的賣點和較低的成本，所以為公司 贏得了可觀的利潤。