- 自動洗衣機的洗衣程序設計
- 洗衣機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Z86C09、電源、過零檢測、鍵盤和顯示、雙向晶閘管觸發電路
全自動洗衣機就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預先設定好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開關后洗衣的全過程就會自動完成,洗衣完成時由蜂鳴器發出響聲。
全自動洗衣機由洗衣系統和控制電路組成。其控制電路分為機械和電腦型，電腦型控制電路是以單片機作為控制電路的核心。圖1給出單片機Z86C09組成的全自動洗衣機的控制電路。
Ⅰ.自動洗衣機的洗衣程序
洗衣機面板上有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；
K6是洗衣程序選擇鍵。洗衣程序分為標準程序和經濟程序。
洗衣機的標準洗衣程序是：洗滌——脫水——脫水——漂洗——脫水——漂洗——脫水。經濟洗衣程序少一次漂洗和脫水過程。
1．滌過程
通電后，洗衣機進入暫停狀態，以便放好衣物。若不選擇洗衣周期，則洗衣機從洗滌過程開始。當按暫停開關鍵K5時，進入洗滌過程。首先進水閥FV通電，打開進水開關，向洗衣楊供水；當到達預定水位時，水位開關K4接通，進水閥斷電關閉，停止進水；電機MO接通電源，帶動波輪旋轉，形成洗衣水流。電機MO是一個正反轉電機，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。
2．脫水過程
洗滌或漂洗過程結束后，電機MO停止轉動，排水閥MG通電，開始排水。排水閥動作時，帶動離合器動作，使電機可以帶動內桶轉動。當水位低到一定值時，水位開關K4斷開，再經過一段時間后，電機開始正轉，帶動內桶高速旋轉，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，由蜂鳴器發出音響，表示衣物已洗干凈。
Ⅱ.洗衣機控制器的硬件組成原理
洗衣機控制器由單片機Z86C09作為控制器的核心所構成，該控制器具有以下特點：
（1）具有較強的抗干擾能力，當受到外部強干擾，程序出錯時，可以自動使系統復位重新執行程序。
（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。
（3）具有欠壓和過壓保護，欠壓時，控制器不工作；超壓時，保護電路起作用。
（4）具有瞬間掉電保護功能，電源短時間停電后，電壓恢復時，能夠維持原運行程序的工作狀態并繼續完成洗衣程序。
（5）各種操作和洗衣機的運行狀態均用LED顯示。
下面分別介紹各部分的特點及組成原理。
1．單片機Z86C09
Z86C09是Z8系列單片機中最簡單的一種，成本較低。采用COMS結構，具有耗電少、抗干擾力強和工作電壓寬等特點，可在2.5~5.5V的電壓范圍內工作。Z86C09有14條I/O線，P2.0~P2.7是雙向I/O口，可以按位設置輸入或輸出。P3口中P3.1~3.3規定為輸入口，可作為輸入端或中斷請求端。P3.4~P3.6規定為輸出口。Z86C09內部含有2個多功能定時/計數器，2K字節的ROM和144字節的寄存器陣列。
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，提供鍵盤輸入和LED顯示，以及提供單片機的電源。后兩路各經過一個二極管和一個電容，當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和穩壓管DW組成欠壓保護電路。當電源電壓不足，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斷，洗衣機不工作。單片機的P3.1端輸入判別欠壓保護電路工作狀態的信號，只有當電壓正常后，單片機才開始執行洗衣程序。
當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電壓值，當過壓時間較長時，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，按鍵狀態的檢測采用掃描方法，由單片機的P3.4~P3.6輸出掃描信號，使晶體管T1~T3輪流導通，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常態為低電平，當按下某一鍵，并且高電平掃描到這個鍵時，P3.2或P3.3輸入才變為高電平。Z86C09檢測到這個高電平，再根據當前掃描到哪一位，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，對三條掃描線產生的短路。
顯示電路由LED1~LED7組成。顯示方式采用動態掃描方式，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驅動。由于LED要求的亮度不，所以驅動電流不大，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．雙向晶閘管觸發電路
雙向晶閘管采用直流觸發，晶閘管的門極由晶體管T5~T8控制，晶體管導通時，觸發雙向晶閘管導通，第Ⅱ~Ⅲ象限觸發，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電流較小，容易受外界的干擾。為了提高系統的抗干擾能力，在1A和3A的雙向晶閘管觸發回路中各并聯一個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MO正轉和反轉。這兩個晶閘管在任何時候最多只允許一個導通，如果兩個同時導通，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,保護雙向晶閘管。
附：文中的單片機也可采用AT89S51等來構成。
