基于單片機(jī)的洗衣機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳丹陽(yáng)

摘? 要：當(dāng)前，伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人類生活發(fā)生了翻天覆地的變化，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，智能化逐漸走進(jìn)人們的生活，其中智能洗衣機(jī)便是其中之一。論文在這種背景下，以洗衣機(jī)為研究對(duì)象，以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合相關(guān)電路的知識(shí)，完成了自動(dòng)洗衣機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，為洗衣機(jī)的智能化奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：洗衣機(jī);智能化;單片機(jī)

1.引言

生活水平的進(jìn)步帶來(lái)了科技的發(fā)展，洗衣機(jī)的變化也越來(lái)越大，最新的高端洗衣機(jī)和過(guò)去簡(jiǎn)單的普通洗衣機(jī)已經(jīng)區(qū)別很大，朝著更智能化更自動(dòng)化的方向發(fā)展，用戶只需要三步就可以完成洗衣工作，第一步把衣服放入洗衣機(jī)，第二步打開(kāi)電源按下開(kāi)關(guān)，第三步把洗好的衣服取出。甚至最新的高端洗衣機(jī)通過(guò)微型計(jì)算機(jī)控制，可以做到針對(duì)不同重量不同材質(zhì)的衣物，自動(dòng)注入適量的的水和相應(yīng)的洗衣液以及確定洗滌漂洗時(shí)間次數(shù)等。不過(guò)，還是有些東西需要進(jìn)行改進(jìn)的，所以此次設(shè)計(jì)也是具有實(shí)現(xiàn)的意義的。同時(shí)也是自己對(duì)于所學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐以及課堂之外的補(bǔ)充學(xué)習(xí)。

2.整體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)前文的分析，該系統(tǒng)的核心單元包括注水，洗衣，漂洗，脫水四個(gè)系統(tǒng)，控制

系統(tǒng)中的控制裝置設(shè)有不同的洗衣方式來(lái)滿足各種類別使用者的不同要求。在硬件上，該系統(tǒng)主要包含：CPU、進(jìn)排水控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)電路控制系統(tǒng)、狀態(tài)顯示電路、按鍵及蜂鳴器等。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1電源電路

AT89C51單片機(jī)所需電壓為直流+5v，而我們家庭日常電壓卻是220v，所以我們必須使用合適的變壓器進(jìn)行降壓操作，繼而進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以獲得我們機(jī)器所需要的+5v直流電壓，經(jīng)調(diào)試完成最終的電源電路從而為Automatic washing machine的AT89C51單片機(jī)提供電量需要，具體如圖1所示。

3.2進(jìn)排水系統(tǒng)

進(jìn)排水系統(tǒng)是此次洗衣機(jī)設(shè)計(jì)重要的環(huán)節(jié)，一切洗滌漂洗脫水都要建立在進(jìn)排水系統(tǒng)的完善上，所以該系統(tǒng)電路作為重中之重，必須弄清楚如何做到自動(dòng)化智能化。供電系統(tǒng)由洗衣機(jī)電源提供，水位線到預(yù)設(shè)高度，AT89C51單片機(jī)通過(guò)氣動(dòng)閥裝置控制停止進(jìn)水，同時(shí)顯示燈在顯示屏上顯示水位線已到達(dá)標(biāo)志;洗滌完成時(shí)，依舊是通過(guò)氣動(dòng)閥裝置的感應(yīng)來(lái)進(jìn)行該臺(tái)洗衣機(jī)的排水功能，水位實(shí)時(shí)顯示，到達(dá)最低水位線，AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)默認(rèn)排水操作完成，顯示屏排水操作完成指示燈亮起，提醒用戶進(jìn)行下一步操作，進(jìn)排水電路結(jié)構(gòu)大致一樣，具體的電路元件構(gòu)造如圖1所示，主要用的元件有，氣動(dòng)閥，彈簧裝置，電阻，LED顯示燈等。

3.3顯示電路設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)多方查詢，最終選定了LCD12864液晶顯示器作為顯示屏，128*64的模式足夠此次設(shè)計(jì)使用。VCC是開(kāi)關(guān)端，GND為接地端，V0是顯示器驅(qū)動(dòng)電壓的輸入端，DB0-DB7分別連入的是不同的H/L數(shù)據(jù)端，BLK與BLA分別為背光極的負(fù)極（0v）與正極（5v），RST是只針對(duì)低電平有效，而對(duì)高電平無(wú)效的接口，E口起到顯示屏?xí)r鐘的信號(hào)的作用。用顯示屏來(lái)進(jìn)行報(bào)警顯示、洗滌剩余時(shí)間顯示，水位線顯示，將來(lái)甚至還可以加入兒童鎖等特殊人性化按鍵顯示，具體如圖1所示。

3.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

ULN2003AN是我們常使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的芯片，集成電路系統(tǒng)較為成熟，被更多的人接受和使用。并且易于鏈接單片機(jī)，常賣的一般驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)兩組電機(jī)都是無(wú)壓力的。輸出電流穩(wěn)定且比較大，最大工作量也大于一般同類型驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)還能驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載，甚至大功率的步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)等也是可以驅(qū)動(dòng)的。驅(qū)動(dòng)端口也多，功能多樣，根據(jù)要使用的電機(jī)連接相應(yīng)的單片機(jī)與端口，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速、正反轉(zhuǎn)功能以及其他需要的功能等。

3.5紅外檢測(cè)系統(tǒng)

相對(duì)于市面上現(xiàn)在銷售的洗衣機(jī)來(lái)說(shuō)，全自動(dòng)洗衣機(jī)所特有檢測(cè)方式----紅外檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)疑是十分亮眼的，它的最大的優(yōu)點(diǎn)是能檢測(cè)出很多圍觀指標(biāo)，諸如現(xiàn)在泡沫量，水的渾濁度，衣物是否洗干凈等人眼可能無(wú)法辨別的一些微觀指標(biāo)，能讓此次設(shè)計(jì)的洗衣過(guò)程更加智能，更加有效，具體如圖1所示。

3.6報(bào)警系統(tǒng)

+5v電源供電，經(jīng)開(kāi)關(guān)k7，通過(guò)幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)和違規(guī)操作記錄，然后進(jìn)入報(bào)警電路，接通響鈴，這樣實(shí)現(xiàn)程序報(bào)警，此設(shè)計(jì)是為了針對(duì)用戶多元化的需求提出更加更加具有針對(duì)性、更多元化的解決方案。

3.7按鍵控制

從第一個(gè)到第四個(gè)按鍵按次序分別為“程序”“調(diào)高”“降低”“開(kāi)動(dòng)”，四個(gè)按鍵共同構(gòu)成此按鍵控制電路，這些按鍵分別通過(guò)P32-P35端口鏈接起來(lái)，電路圖如1所示：

3.8狀態(tài)指示電路

五個(gè)LED顯示屏構(gòu)成了此電路指示系統(tǒng)，并且+5v的電壓由電源提供，芯片控制LED燈亮，該電路圖如下：

參考文獻(xiàn)

[1]? 李志剛.洗衣機(jī)：從健康出發(fā)，加速探索智能[J].電器，2019（01）：20-21.

[2]? 趙華山，陳強(qiáng)，都慶慶，梁鑒如.共享式智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2018，26（10）：85-88+92.

[3]? 丁垚天.基于PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理[J].通訊世界，2018（09）：277-278.

[4]? 鄧康.基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)分析[J].科技風(fēng)，2018（22）：4.

[5]? 孟嬌嬌，辛旗，趙瑞林.基于51單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，17（02）：46-50.