模糊洗衣机控制系统设计本科生毕业设计论文(编辑修改稿)

模糊洗衣机控制系统设计本科生毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

都无用武之地。 本论文的设计侧重于智能洗衣机的实用可操作性，充分利用所选 8 位单片机芯片 STM8S105C6T6 丰富的外设资源，完成洗衣机控制系统各模块的硬件设计。 本文设计的洗衣机控制器 系统主要包括 :芯片部分，电源部分、按键输入部分、传感器部分、控制驱动输出电机部分等。 芯片部分 STM8S105C6T6 是一款 8 位单片机，具有 32K 字节的 Flash 程序存储器，集成了 1024 字节数据 EEPROM，可以达到 30 万次的擦写周期。 ~ 工作电压，灵活的时钟控制， 4 个主时钟源，带有时钟监控的时钟安全保障系统，永远打开的低功耗上电和掉电复位，高级控制定时器： 16 位， 4 个 CAPCOM 通道， 3个互补输出，死区插入和灵活的同步，自动唤醒定时器， 10 位，177。 1LSB 的 ADC，最多有 10 路 通道，扫描模式和模拟看门狗功能，单线接口模块 (SWIM)和调试模块 (DM)，可以方便地进行在线编程和非侵入式调试。 以下是 STM8S105C6T6 单片机的原理图。 图 31 STM8S105C6T6 单片机原理图 江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 11 图 32 单片机 IO 引脚分配原理图 由于 STM8S105 的芯片手册上说其 VCAP 外部电容取值在 470~3300nF，故选取中间值 C9 为 1uF 的电解电容。 下图是 STM8S105 手册推荐的复位引脚保护，本文是根据它来设计控制器STM8S105 的复位引脚的。 外 部 复位 电 路V D D滤 波R P U内 部 复 位0 . 0 1 u FN R S TS T M 8 S 1 0 5 图 33 STM8S105C6T6 单片机复位引脚保护 江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 12 电源部分 由于目前中国家庭供电电源电源主要是交流 220V，所以洗衣机从可实用性设计来说当然以交流 220V 作为输入，但是作为控制器来说，其工作电压是直流 ~ 之间，故而需要降压。 图 34 电源的初步降压 上图为工程设计中常用的线性电源，其原理是先将交流电 220v 经过 变压器降低电压幅值到 14v，再经过 整流 电路整流后，得到 脉冲 直流电，后经滤波得到带有微小 波纹电压 的直流电压 20V（空载）。 因为本控制器部分耗电量比较小，考虑到成本问题，故本控制器电源部分的变压器用 4W 的小型 5 针插针卧式变压器，这样在接通负载（控制器）的时候，变压器输出电压将会被拉低，直流输出在 12v 左右。 C15 电解电容耐压值应大于 22V，本设计采用市面上较为常用的 50V耐压值的电解电容。 由于应用到家庭中，对于洗衣机来说是用到水的电器产品，必须加入适当的保护措施，本文中我在电源输入的地方串入了一个熔断器，当出现短路的时候会立刻烧断熔断器，切断总电源，避免出现安全事故。 当然，洗衣机还要加接地保护，防止人身触电。 不过上面的电源还是不能产生出稳定的 5V 电压，要达到高精度的直流电压，我们必须经过 稳压电路 进行稳压。 所以在下图我们还将加入一个稳压芯片WS78L05。 江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 13 图 35 稳压芯片 WS78L05 通过整流得到的电压 VCC，经过稳压芯片 WS78L05 后再经过 C14 与 C13 两个电容的再次滤波输出的就是比较稳定的 5V 电源了。 由于用的 WS78L05 是 TO92 封装，输出电流最大可达 150mA。 而且控制器的总功率很小，故不在稳压芯片 WS78L05 上做任何散热处理。 图 36 TO92 封装 按键输入部分 本洗衣机控制器一共有 4 个按键，功能分别为 KEY1：“开关按键”； KEY2：“设置按键”； KEY3：“功能加”； KEY4：“功能减”。 其原理图如下图所示。 江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 14 图 37 按键输入部分原理图 其中 KEY KEY KEY KEY4 分别接到芯片 STM8S105 对应的 I/O 口引脚上。 传感器部分 传感器介绍：传感器是一种检测装置，它将我们感受到的信息按一定规律转换成为电信号形式输出，以满足信息的传输等要求。 它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 我们洗衣机控制系统 传感器部分主要包括：温度检测部分、重力传感器部分、水浑浊度检测部分。 下面就是对这三个传感器部分的详细介绍。 温度检测部分 由于洗衣机是用于家用电器，一般洗衣服时水温在 0~50℃，温度检测只是用于模糊控制的一个计算参数，所以用到一个精度不是太高的普通的温度传感器即可。 在这里，我们选择了一款“ NTC 热敏电阻 MF52AT 10K 1%精度 ”作为我们的温度传感器。 首先选择这种型号的传感器是因为：第一，它在市场上很容易买到，是常用的温度传感器之一；第二，它的价格便宜，在市场上它的价格只有几毛钱。 第三，它 的温度敏感，能够比较快速的反应水温的变化。 第四，他的精度不算低，符合本次设计控制器测量温度所要求的精度。 下图是 MF52AT 10K 误差 1% 温度特性表： 江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 15 表 31 MF52AT 10K 3950 温度特性表 T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) 40 27 14 1 39 26 13 0 38 25 12 1 37 24 11 2 36 23 10 3 35 22 9 4 34 21 8 5 33 20 7 6 32 19 6 7 31 18 5 8 30 17 4 9 29 16 3 10 28 15 2 11 T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) 12 25 38 51 13 26 39 52 14 27 40 53 15 28 41 54 16 29 42 55 17 30 43 56 18 31 44 57 19 32 45 58 20 33 46 59 21 34 47 60 22 35 48 61 23 36 49 62 24 37 50 63 T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) T(℃ ) R(KΩ) 64 76 88 100 65 77 89 101 66 78 90 102 67 79 91 103 68 80 92 104 69 81 93 105 70 82 94 106 71 83 95 107 72 84 96 108 73 85 97 109 74 86 98 110 75 87 99 江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 16 下图为温度模块的原理图： 图 38 温度传感器检测原理图 如上图所示， NTC 热敏电阻 P6 和测量电阻 R4（精密电阻）组成一个简单的串联分压电路，参考电压 V_ref（ +5v）经过分压可以得到一个电压值随着温度值变化而变化，这个电压的大小将反映出 NTC 电阻的大小，也就是相应温度值的反映。 通过欧姆定律可以得到输出电压值 0AINV 和 NTC 电阻值的一个关系表达式： )64/(40 RRRVV re fA IN  （ 31） 接下来的表达式将基于公式（ 1）推算，本控制器的单片机 STM8S105C6T6里集成了 10 位数模转换器（ ADC）， 10242 10 ，参考电压 VVref 5。 各温度点对应的 ADC 转换后的数字量可以计算为： VVD AINadc 5/1 0 2 4 0 （ 32） 将公式 （ 1）、（ 2）结合可以得到： )64/(4102 4 RRRD adc  （ 33） 重力传感器部分 称重传感器是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出的装置。 ，它主要有光电式、液压式、电容式、电磁力式、电阻应变式、板环式、数字式等。 其中以电阻应变式使用的最为广泛。 在市面上测量重量的传感器很多，考虑到成本与江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 17 可实施性，在这里，我们主要介绍一种“电子秤专用称重传感器 ” ，实物见下图所示。 图 39 压力传感器实物图 接线 :红线输入“电压 +”， 黑 线输入“电压 ” ，绿线输出“信号 +” ，白线输出“信号 ”。 输出电压信号：压力越大输出电压信号越大 下图为压力传感器的原理图： 图 310 压力传感器原理图 由于本文讲述的重心是控制器，压力传感器会连接线路，能够使用即可，不再对其内部做深层分析。 水浑浊度检测部分 浑浊度检测部分，本控制器用高亮灯作为发射光源，光敏电阻作为接收源，当一次洗涤时间结束后，在排水的时候检测水的浑浊度，如果浑浊度比较大，就接着在洗涤一次，如果浑浊度比较小，符合干净的标准，就结束洗涤。 当然，人们日常生活的衣物有掉色的 ，那么也会影响水浑浊度的检测，那么，我们就规定一个最大洗涤次数，如果大于这个洗涤次数，就停止洗涤，避免水和电的浪费，江苏师范大学本科生毕业设计 模糊洗衣机（控制）系统设计 18 给用户造成不必要的花费。 在这里，我选择 GL5528 光敏电阻，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加。 信号方面不采用单片机 AD 转换后处理，而是在进入单。