熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的电子元器件的基本功能. 本设计只设计了全自动洗衣机的基本功能,其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善.
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2全自动洗衣机电路设计
2.1方案选择
2.1.1全自动洗衣机的控制功能要求：
洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。
对于一台套桶式单缸低波轮全自动洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户的不同设置几种不同的洗衣程序；还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情况；另外，还要对洗衣过程出现的故障进行诊断；保证高速运转时脱水的安全性等。所以，对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。
1、 强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4s，间歇时间为1s，弱洗
是正、反转驱动时间各为3s，间歇时间为2s。
2、 4种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序。标准程序
是进水→洗涤→漂洗→排水→脱水，如此循环3次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2min，具体是：第一循环为洗涤，时间为6min，第二，第三次循环为漂洗，时间分别为4min和2min。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2min。经济程序与标准程序一样，只是循环次数为二次。单独次序是进水→洗涤（6min）→结束（留水不排不脱）。排水程序是排水→脱水→结束，时间确定与上述程序相应环节相同。
3、 进、排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或者排水过程中，若在一定的
时间范围内进水或排水未能达到预定的水位，就说明进、排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。 4、 脱水期间安全保护和防振动功能。洗衣机在脱水期间若打开机盖时，洗衣机就
会自动停止脱水操作。脱水期间，如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5s，间歇2s，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。
5、 暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机须停止工作，
待驱动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。
6、 声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声、光提示或
显示。
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2.1.2实现方法
基于上述要实现软硬件结合，软件控制硬件电路，考虑到AT89C2051的特点，完全有能力控制实现上述功能，所以以AT89C2051作为核心器件，控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块组成，电源电路为数字控制电路提供稳定的+5V直流电压，为电动机提供220V市电；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89C2051单片机、两位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现水位监测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀组成。
2.1.3整机组成框图
针对上述，一方面涉及到硬件电路，另一方面要配合相应的软件，才能完成上述功能。下面为本设计的整机框图如图1。
数码管显示电路 按键控制及报警电路 洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式电路
图1整机电路组成框图
单 片 机 A T 8 9 C 2 0 5 1 电机控制电路 进水阀控制电路 排水阀控制电路
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2.2硬件电路设计
2.2.1 全自动洗衣机的逻辑控制总电路
全自动洗衣机的逻辑控制总电路如图2所示。它由单片机AT89C2051为核心加上有关集成电路及元器件组成。从图中看出，这个全自动洗衣机控制逻辑电路相当简单。
全自动洗衣机的工作部件有3个，这就是电机、进水阀和排水阀。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和波轮的转动，从而时现对衣物的洗涤。进水阀用于控制洗衣机的进水量。排水阀用于控制排水。电机在脱水时还高速旋转带动衣物脱水。
电机的状态有3种，即正转、反转及停止状态。电机一般工作在这三种状态的不断转换之中，从而实现洗涤。但在脱水时，只工作在正转高速状态。
进水阀和排水阀则只有开、关这两种状态。
从图2的控制电路中可以看出：AT89C2051的P1端口中的P1.0～P1.3共四条I/O线通过4块SP111O新型固态继电器分别直接驱动洗衣机的这些工作部件。SP1110是一种固态继电器，内有发光二极管及光触发双向可控硅，10～50mA输入电流即可使双向可控硅完全导通，输出端通态电流为3A（平均值），浪通电流15A（不重复）。之所以选用这个器件，是因为它一方面可使电路进一部简化，另一方面还可使强、弱两类电路完全隔离，保证主板的安全。
74SO5为六反相器，用作为中间缓冲器，其中的4个反相器可分别驱动4个SP1110继电器，剩余两反相器用于驱动LED5和LED6。
74LS139为双2-4线译码器，选用它可解决CPU I/O线数量的不足。从控制要求可知，洗衣机有4种不同的显示来加以区别。74LS139双2-4线译码器仅占用CPU的P3.0和P3.1两口线即可提供4种不同显示的驱动，其逻辑关系是：P3.0，P3.1为“11”时LED1亮，指示标准程序；为“10”时LED2亮，指示经济程序；为“01”时LED3亮，指示单独程序；为“00”时LED4亮，指示排水程序。
洗衣机的暂停功能和安全保护及防震动功能采用中断处理方式。这两个中断分别对应于CPU的外部中断“0”和外部中断“1”。中断信号通过TC4013BP双D触发器的两个/Q分别加到CPUP3.2和P3.3口线由触发器锁存直到CPU响应中断为止。开盖（安全保护）或不平衡（防振动）中断信号通过由BG1，BG2组成的反相器送至TC4013BP的11脚CP端，经触发器的第12脚/Q加到P3.3。本系统对开盖和不平衡中断采取相同的处理方法，因此，共用外部中断“1”。
为了充分利用（CPU的I/O口线，P3.4和P3.5采用分时复用技术，没线具有两个功能。在洗衣机未进入工作状态或洗衣机处于暂停状态期间，P3.4为输入线，用
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于检测启动键的状态，当启动键按下时，洗衣机即进入工作状态或从暂停状态恢复到原来的工作状态；在洗衣机暂停中断响应期间，P3.4为输出线，用于撤消暂停中断请求。在洗衣机进水或排水期间，P3.5被用作输入线，用于监测水位开关状态，为CPU提供洗衣机的水位信息；在洗衣机高速脱水期间，当发生开盖和不平衡中断时,P3.5为输出线，用于撤消中断请求信号。CPU的P3.7线用于驱动蜂鸣器发出各种报警信号。4、5脚外接6Hz的晶振。1脚通过10uF电容接到+5V电源，可实现上电自动复位。K7为强制复位键。洗衣机的强、弱洗可通过K1键进行循环选择。K1还具有第二功能，当洗衣机发生故障转入报警程序后，按下K1键可使洗衣机退出报警状态回到处始待命状态。洗衣机工作程序可通过K2键循环选择。洗衣机的工作状态可通过LED7～LED9进行显示。脱水期间系统在响应开盖或不平衡终止后，CPU采取软件查询的方式方式通过P1.6线对盖开关进行检测以确定洗衣机是否继续进行脱水操作。
图2 全自动洗衣机的逻辑控制总电路
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2.2.2 AT89C2051单片机
微处理电路我们采用ATMEL公司的单片机，价格便易、功能齐全、可靠性高、使用普遍。AT89C2051单片机，如图3所示，是ATMEL公司8位单片机系列产品之一，AT89C2051单片机是一种20引脚双列直插式芯片。它内含2KB可反复烧录的FLASH存储器，RAM字节也有128个，有15条可编程控制的I/O线，5个中断触发源，2个定时器，已经可以满足程序的需要，指令和MCS-51系列完全兼容。基于上述特点，在需要I/O线不多的控制场合，选用它作为核心控制芯片，可是电路极大简化，而且程序的编写及固化也相当方便、灵活。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储