單片機(jī)在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用實(shí)例VIP

1、 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 實(shí)習(xí)報(bào)告專業(yè)：機(jī)電一體化 班級(jí)：機(jī)電091 姓名：姚紹偉 學(xué)號(hào)： 一、實(shí)習(xí)時(shí)間：十七周二、實(shí)習(xí)地點(diǎn)：校外三、實(shí)習(xí)性質(zhì)與目的：單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)課程是一門與實(shí)際工程緊密結(jié)合的應(yīng)用性設(shè)計(jì)。在單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)課程進(jìn)行的同時(shí)開展這項(xiàng)設(shè)計(jì)，目的就是配合單片機(jī)的教學(xué)和實(shí)踐，以達(dá)到鞏固消化課程的內(nèi)容，進(jìn)一步進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練，提高啊電腦偏激應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的能力，了解單片機(jī)技術(shù)在實(shí)際設(shè)備中的應(yīng)用，掌握機(jī)電產(chǎn)品對(duì)單片機(jī)的使用與維護(hù)能力。實(shí)習(xí)要求：1、 根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求，初步掌握總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和構(gòu)思，了解單片機(jī)在設(shè)備中的作用。2、 根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)律的要求，分析了解單片機(jī)系統(tǒng)的組成與外部擴(kuò)充

2、硬件的基本結(jié)構(gòu)3、 根據(jù)任務(wù)要求和設(shè)備功能要求。分析了解單片機(jī)每個(gè)引腳的作用與檢測。4、 掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在調(diào)試的過程中的作用，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制作用。5、 掌握Proteus軟件的使用，用Proteus軟件繪制單片機(jī)應(yīng)用原理圖或手工繪制。6、 分析了解設(shè)備中單片機(jī)系統(tǒng)故障檢測方法與維修方法。四、實(shí)習(xí)內(nèi)容：1、 讀懂設(shè)備的電氣控制原理圖與單片機(jī)控制應(yīng)用電氣原理圖2、 掌握Proteus軟件的應(yīng)用。3、 繪制單片機(jī)控制系統(tǒng)的原理圖，并進(jìn)行分析說明單片機(jī)的控制作用，每個(gè)引腳的控制作用。4、 詳細(xì)說明控制系統(tǒng)單片機(jī)的型號(hào)與應(yīng)用特點(diǎn)五、主要內(nèi)容：單片機(jī)在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用實(shí)例全自動(dòng)洗衣機(jī)由洗衣系統(tǒng)和

3、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15.6給出單片機(jī)AT89S051組成的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制電路。 l 自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣程序洗衣機(jī)面板上有4個(gè)按鈕K1、K2、K5和K6。K1用于水流選擇，分兩檔：普通水流和柔和水流；K2用于洗衣周期選擇，可以選擇洗滌、漂洗和脫水三個(gè)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

4、始。當(dāng)按暫停開關(guān)鍵K5時(shí)，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(shí)，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(dòng)波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機(jī)MO是一個(gè)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(dòng)，排水閥MG通電，開始排水。排水閥動(dòng)作時(shí)，帶動(dòng)離合器動(dòng)作，使電機(jī)可以帶動(dòng)內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)水位低到一定值時(shí)，水位開關(guān)K4斷開，再經(jīng)過一段時(shí)間后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)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(shí)間短一些。全部洗衣工作完成后

5、，由蜂鳴器發(fā)出音響，表示衣物已洗干凈。l 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)AT89S051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(cuò)時(shí)，可以自動(dòng)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）       &

6、#160; 具有欠壓和過壓保護(hù)，欠壓時(shí)，控制器不工作；超壓時(shí)，保護(hù)電路起作用。（4）         具有瞬間掉電保護(hù)功能，電源短時(shí)間停電后，電壓恢復(fù)時(shí)，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)AT89S051AT89S051內(nèi)部含有2個(gè)多功能定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2K字節(jié)的ROM和144字節(jié)的寄存器陣列

7、。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。主要性能特點(diǎn):1、4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器； 2、128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）； 3、32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口； 4、5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)、2層中斷嵌套

8、中斷； 5、6個(gè)中斷源； 6、2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 7、2個(gè)全雙工串行通信口； 8、看門狗（WDT）電路； 9、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； 10、與MCS-51兼容； 11、全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz； 12、三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定； 13、可編程串行通道； l 低功耗的閑置和掉電模式。管腳說明VCC：電源電壓輸入端。 GND：電源地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)

9、時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。    PDIP封裝的AT89S51管腳圖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口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2

10、口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(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，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /IN

11、T0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（T0定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入） P3.5 T1（T1定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。89C51的P0、P1、P2、P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。除了P1口外P0、P2、P3口都還有其

12、他的功能。 RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號(hào)端。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低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在

13、外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器訪問允許。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），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端

14、。2   電源電路部分控制器的電源由變壓器B、整流二極管D14D19、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(gè)二極管和一個(gè)電容，當(dāng)7806的輸出電壓下降時(shí)，還可以依靠電容保持的能量，持電路再工作一段時(shí)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(shí)，T11截止，T10也截止。AT89S051的P3.1端沒有電壓，常為低電平。T12截止，造成T5T9的發(fā)射極均懸空，因此T5T9截止，不受AT89S051控制。這時(shí)，雖然

15、AT89S051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(hào)，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(shí)，壓敏電阻MR的阻值會(huì)突然變小，使電壓不能超過保護(hù)電壓值，當(dāng)過壓時(shí)間較長時(shí)，則會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲RD。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D17D19組成。D17起隔離作用，在電壓為零時(shí)，脈動(dòng)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(shí)輸出高電平。AT89S051的P3.1端檢測過零信

16、號(hào)。4   鍵盤和顯示電路鍵盤由K1K6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P3.4P3.6輸出掃描信號(hào)，使晶體管T1T3輪流導(dǎo)通，T1T3輸出的高電平通過二極管D1D6后掃描每個(gè)鍵。6個(gè)鍵分為兩組，按鍵信號(hào)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(gè)鍵時(shí)，P3.2或P3.3輸入才變?yōu)楦唠娖?。AT89S051檢測到這個(gè)高電平，再根據(jù)當(dāng)前掃描到哪一位，即可判別出哪個(gè)鍵按下，D1D6的作用是防止多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，對(duì)三條掃描線產(chǎn)生的短路。 顯示電路由LED1LED7組成。顯示方式采用動(dòng)態(tài)掃描方式，列

17、掃帚信號(hào)線與行掃帚線共用，行顯示信號(hào)直接由AT89S051的P2.4P2.6驅(qū)動(dòng)。由于LED要求的亮度不，所以驅(qū)動(dòng)電流不大，約9mA。每個(gè)LED顯示的時(shí)間是總的顯示時(shí)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T5T8控制，晶體管導(dǎo)通時(shí)，觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，第象限觸發(fā)，T5T8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(gè)0.01uF的電容，抑制瞬時(shí)的干擾信號(hào)。兩個(gè)8A的雙向晶閘管用于控制電機(jī)MO正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)

18、。這兩個(gè)晶閘管在任何時(shí)候最多只允許一個(gè)導(dǎo)通，如果兩個(gè)同時(shí)導(dǎo)通，則會(huì)損壞晶閘管。兩個(gè)8A雙向晶閘管的兩個(gè)主電極上并聯(lián)一個(gè)100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(shí)電壓脈沖,保護(hù)雙向晶閘管。l 故障檢測機(jī)維修1、故障現(xiàn)象：洗滌和脫水功能均正常，但報(bào)警無聲。檢測與判斷：由于洗滌和脫水均正常，說明故障只限于在報(bào)警電路。對(duì)該電路的VTl、VT2、HTD、Cl、C2、VD1、Rl、R2、R3、R4、R5等相關(guān)元器件進(jìn)行逐步檢查，發(fā)現(xiàn)晶體管VT1、VT2各極工作電壓均不正常，經(jīng)檢查為VT1 的c、e間已擊穿短路。維修方法：更換同型號(hào)晶體管VT1后，試機(jī)，故障排除2、故障現(xiàn)象：脫水功能失效，其他功能正?？跈z測與判斷：從現(xiàn)象分析，此故障可能發(fā)生在脫水電氣電路。排完水后，洗衣機(jī)開始脫水工作，此時(shí)，觸點(diǎn)T3a在凸輪控制下進(jìn)入T3b，洗衣機(jī)開始間歇脫水，衣物在離心桶內(nèi)充分散開，保持脫水平衡，衣物之間殘留的水大部分排到機(jī)子外，有利于高速脫水時(shí)降低噪聲。分別檢查程序控制器Tl、T3、T4、T9各組觸點(diǎn)均無異常，指示燈L及水位選擇開關(guān)觸點(diǎn)正常，檢查微型電動(dòng)機(jī)TM正常，估計(jì)問題在安全開關(guān)上。檢查安全開關(guān)，發(fā)現(xiàn)安全開關(guān)已損壞。維修方法：更換安全開關(guān)后，加電試機(jī)，故障排除。 3、故障現(xiàn)象：洗衣機(jī)洗滌時(shí)，波輪只能單向