Система управления стиральной машиной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Балтийский государственный технический университет “Военмех”

им. Д.Ф. Устинова

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине: ”Микропроцессорные средства”

на тему: ”Система управления стиральной машиной”

студентки Станововой В.И.

группы И382

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка состоит из 37 страниц, 8 рисунков, 3 таблиц, 5 источников.

Микроконтроллер, Стирка, Датчик, ИНДИКАТОР.

Цель работы: разработка блока управления стиральной машиной, обеспечивающего полностью автоматизированный процесс стирки при различных режимах, разной температуре воды и различных режимах отжима белья. Задание режима стирки и количество оборотов при отжиме должно задаваться с панели управления. Также текущее состояние стирки должно отображаться на панели управления.

Содержание работы: в работе выполнены поиск прототипа, построение структурной схемы, выбор элементной базы, оптимальной для реализации поставленных задач по цене и диапазону характеристик, сформирован алгоритм работы системы.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Поиск прототипа

1.1 Прототип стиральной машины

1.2 Описание объекта

2. Уточнение технического задания

3. Разработка функциональной спецификации

3.1 Входы

3.2 Выходы

3.3 Функции

4. Разработка функциональной схемы

5. Выбор элементной базы

5.1 Выбор датчика температуры

5.2 Выбор нагревательного элемента

5.3 Выбор микроконтроллера

5.4 Выбор насоса

5.5 Выбор двигателя

5.6 Выбор датчика блокировки двери

5.7 Выбор клапана залива

5.8 Выбор замка

5.9 Выбор светодиода

6. Разработка принципиальной электрической схемы

7. Разработка алгоритма

7.1 Разработка алгоритма программы

7.2 Структурная схема алгоритма

8. Построение программы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А - Принципиальная электрическая схема

Приложение Б - Код программы с комментариями

Введение

В данном курсовом проекте производилась разработка блока управления стиральной машиной, обеспечивающей полностью автоматизированный процесс стирки при различных режимах, различных температурах воды и различных режимах отжима белья. Задание режима стирки и количество оборотов при отжиме должно задаваться с панели управления. Так же текущее состояние стирки должно отображаться на панели управления.

Автоматические стиральные машины предназначены для стирки белья по заданной программе. Замачивание, стирка и полоскание осуществляются механическим перемешиванием белья, помещенного в барабан. Как правило, барабан имеет три ребра для лучшего перемешивания белья в процессе стирки, а также перед программой отжима. Отжим белья осуществляется в том же барабане, но при вращении барабана с большими оборотами. Все процессы стирки, полоскания, отжима, регулирования заданной программы и температуры, сушки - выполняются автоматически. Автоматические стиральные машины работают от сетей холодного и горячего водоснабжения, а также электрической сети. Современные схема принципиально отличаются от выпускающихся ранее стиральных машин по конструкции и сложности. В них используются сложные элементы автоматики и электроники, ранее никогда не применяемые. Большой выбор программ позволяет хорошо отстирать белье разной степени загрязненности из тканей различного состава, и, не снижая степени износа.

1. ПОИСК ПРОТОТИПА

1.1 Прототип стиральной машины

Считается, что первую запатентованную стиральную машину представил миру американец по фамилии Мур. Имя его потерялось в истории, однако дата официальной регистрации изобретения сохранилась с точностью до дня: 7 июня 1856 года. Устройство на колёсах состояло из бочки, в которой монтировалась подвижная вертикальная рама с деревянными «пальцами». К машине для стирки прилагались и деревянные шарики: при возвратно-поступательном движении рамы вверх-вниз они перемещались внутри емкости с бельём, создавая дополнительное механическое воздействие. Обеспеченные американцы быстро сообразили, что внутренний механизм можно привести в действие не только вручную и приспособили для этих целей паровые машины. Однако за четыре года до патента Мура соотечественник американского изобретателя Джеймс Кинг предложил устройство, ставшее прототипом барабанных стиральных машин. Его машина состояла из кадки, куда заливался мыльный раствор, и встроенной в неё оси с дырчатым цилиндром. Внутрь помещалось бельё, а затем барабан вращался вручную.

Шли годы, приспособления для стирки совершенствовались и становились всё удобнее. А в 1900 году производитель маслобоек Карл Миле решил внести свой вклад в помощь прачкам всего мира. Впрочем, за пределами Германии его изобретения стали известны чуть позже, а пока, доработав конструкцию маслобойки - деревянной кадки с вращающимися лопастями, он получил довольно эффективное устройство для стирки. Стиральные машины Карла Миле стали выпускаться серийно, и потребители по достоинству оценили их преимущества. Партия устройств была привезена и в Россию, однако по назначению машины использованы не были: потребность в масле была у всех, а женский труд ценили, увы, немногие. Поэтому продукция фирмы MIELE&CIE по-прежнему ассоциировалась с маслобойками. Всего через 10 лет после этого Алва Фишер запатентовал свой вариант стиральной машины, ставший популярным под названием «электрическая прачка». А с 30-х годов эти устройства стали выходить за пределы Америки, заставляя изобретателей придумывать всё новые и новые варианты, способные конкурировать с машиной Фишера.

Сейчас производством стиральных машин занимается множество крупных корпораций и ещё не слишком известных компаний. Приспособления активаторного типа быстро сменились барабанными, а системы управления совершенствуются год от года. Теперь стиральные машины успешно выполняют свою работу практически без вмешательства человека. Компании Siemens, Bosch, Electrolux, Miele и другие представляют самые современные модели своей продукции. Помимо многочисленных режимов стирки, полоскания и даже сушки в них предусмотрены функции защиты от протечек, контроль чистоты воды, встроенные весы и даже диалоговая система общения с владельцем машины. Оценив уровень загрязнения белья, встраиваемые или отдельно стоящие стиральные машины предлагают оптимальный тип стирки, используют нужное количество порошка и ополаскивателя и отжимают в режиме, обеспечивающем дальнейшее легкое глажение. Потребителям остается лишь загрузить одежду в барабан, нажать пару кнопок и спокойно отправляться по своим делам. Любое бельё, даже из тонких и деликатных тканей, стиравшееся раньше только вручную, теперь может быть отправлено в «недра» стиральной машины совершенно безбоязненно.

1.2 Описание объекта

Внутри корпуса стиральной машины установлен бак, с закрепленным на нем электродвигателем привода барабана. На передней части бака находятся противовесы, а сам бак подвешен на двух или четырех цилиндрических пружинах, которые крепятся к упорам корпуса. К нижней части бака приварены пластины. К этим пластинам крепится электродвигатель и амортизаторы. Амортизаторы служат для уменьшения вибрации машины.

Основные узлы и агрегаты стиральной машины, а также их функции:

· электромагнитный клапан - залив воды;

· электродвигатель (мотор стирки, привод барабана) - вращение барабана;

· крестовина бака - в ней находится подшипниковый узел, в котором вращается барабан, а сама крестовина крепится к баку;

· ремень - передает вращение от электродвигателя к барабану;

· сливной насос - слив воды из бака в канализацию;

· нагревательный элемент (тэн) - нагрев воды в баке;

· температурный датчик - контроль температуры нагрева воды;

· электронный блок управления (электронный модуль) - вращение барабана с различными оборотами, а также реверсивное вращение барабана;

· датчик блокировки загрузочного люка - блокировка загрузочного люка во время выполнения программ;

· индикаторы режима работы;

2. Уточнение технического задания

После исследования прототипа и принципов построения разрабатываемой системы, можно внести необходимые уточнения в техническое задание:

1. Себестоимость производства системы должна быть минимальной.

3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ

3.1 Входы

· режим работы;

· кнопка запуска(включение питания);

· количество оборотов при отжиме;

· датчик температуры воды;

· датчик блокировки двери;

3.2 Выходы

· нагревательный элемент;

· блокировка двери;

· индикатор режима;

· насос;

· двигатель;

· клапан залива;

3.3 Функции

Проверка концевого датчика закрытия дверцы и блокировка/разблокировка дверцы в случае если концевой датчик замкнут;

возможность проведения стирки в одном из семи доступных режимов;

управление двигателем барабана (возможность установки одного из восьми скоростных режимов);

световая индикация текущего состояния стиральной машины (6 состояний);

управление клапаном залива воды (открытие/закрытие);

включение/выключение насоса залива воды;

управление нагревательным элементом для установления одного из двух возможных температурных режимов стирки.

4. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Функциональная схема отражает взаимодействие основных функциональных блоков устройства.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.1 Функциональная схема стиральной машины

5. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

В целях разработки принципиальной электрической схемы устройства нужно в первую очередь выбрать элементную базу.

Выбирая датчики, запчасти и микроконтроллер, будем исходить из требований технического задания по надежности и атмосферным параметрам, а так-же из экономических соображений и соображений простоты установки и эксплуатации.

5.1 Датчик температуры воды

Накладной датчик ОВЕН дТС3225-Pt1000.В2 предназначен для измерения температуры воды в трубопроводах систем отопления и вентиляции. Датчик устанавливается на трубопровод, крепление осуществляется с помощью хомута. Для улучшения теплопроводности имеет медную пластину, изогнутую под соответствующий диаметр трубопровода. Для подключения кабеля в корпусе предусмотрено отверстие, которое закрывается заглушкой.

Технические характеристики датчика температуры воды:

· Температура среды ……………………………….-50…+120^оС;

· Тип сенсора …………………………….Pt1000PCA1.2010.10L;

· Диаметр трубопровода:

- Номинальный………………………………………………. 40мм;

- Минимальный. ………………………………………………20мм;

- Максимальный…………..ограничен только размером хомута;

· Схема подключения…………………………….двухпроводная;

· Степень защиты……………………………………………... IP54.

Габаритный чертеж:

Рис. 5.1. Накладной датчик температуры ОВЕН дТС3225-Pt1000.В2

5.2 Выбор нагревательного элемента

Трубчатые электронагреватели служат для преобразования электрической энергии в тепловую и применяются в промышленных установках и бытовых приборах. На оболочке ТЭН отсутствует напряжение, поэтому их можно эксплуатировать при непосредственном контакте с нагреваемой средой, в отличии от большинства других нагревательных элементов. ТЭНы могут быть двухконцевыми и одноконцевыми (патронными).

ТЭН (рис. 5.2.а) двухконцевой состоит из тонкостенной металлической оболочки (сталь 08 Ю или нержавеющей - сталь 12Х18Н10Т), выполненной из трубы соответствующего диаметра (8-16 мм) ,внутри размещена спираль высокого сопротивления (нихром), прикрепленная к контактному стержню. Между спиралью и трубой находится диэлектрический наполнитель, имеющий высокий коэффициент теплопроводности (периклаз). Торцы ТЭН (рис.5.2.б) герметизируются термостойким лаком, контактные стержни изолируются керамическими изоляторами.

Устройство ТЭН:

а

б

Рис. 5.2. а) ТЭН двухконцевой, б) ТЭН двухконцевой

Выберем ТЭН ARISTON .

Характеристики ТЭНА ARISTON:

· ТЭН ….…………………………………………………гнутый;

· L…..…………200 мм, с отверстием под датчик, бак пластик;

· Номинальная мощность………………………………. 1800 W;

· Номинальное напряжение ……………………………….220 В;

· Цена ………………………………………………….400 рублей.

5.3 Выбор микроконтроллера

В настоящее время среди всех 8-разрядных микроконтроллеров - семейство MCS-51 является несомненным лидером по количеству разновидностей и компаний, выпускающих его модификации. Оно получило свое название от первого представителя этого семейства - микроконтроллера 8051, выпущенного в 1980 году на базе технологии HMOS. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке.

Важную роль в достижении такой высокой популярности семейства 8051 сыграла открытая политика фирмы Intel, родоначальницы архитектуры, направленная на широкое распространение лицензий на ядро 8051 среди большого количества ведущих полупроводниковых компаний мира.

В результате на сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров семейства 8051, выпускаемых почти 20-ю компаниями. Эти модификации включают в себя кристаллы с широчайшим спектром периферии: от простых 20-выводных устройств с одним таймером и 1К программной памяти до сложнейших 100-выводных кристаллов с 10-разрядными АЦП, массивами таймеров-счетчиков, аппаратными 16-разрядными умножителями и 64К программной памяти на кристалле. Каждый год появляются все новые варианты представителей этого семейства. Основными направлениями развития являются: увеличение быстродействия (повышение тактовой частоты и переработка архитектуры), снижение напряжения питания и потребления, увеличение объема ОЗУ и FLASH памяти на кристалле с возможностью внутрисхемного программирования, введение в состав периферии микроконтроллера сложных устройств типа системы управления приводами, CAN и USB интерфейсов и т.п.

Все микроконтроллеры из семейства MCS-51 имеют общую систему команд. Наличие дополнительного оборудования влияет только на количество регистров специального назначения.

Основными производителями клонов 51-го семейства в мире являются фирмы Philips, Siemens, Atmel, Dallas, Temic, Oki, AMD, MHS, Gold Star, Winbond, Silicon Systems и ряд других.

Для данной задачи - разработки блока управления стиральной машиной - микроконтроллер этого семейства является оптимальным, так как сочетает в себе большие возможности управления, необходимые для решения поставленной нами задачи. А так же при серийном выпуске данного изделия большую роль будет играть его малая стоимость и высокая надежность работы.

Для разрабатываемого устройства выберем микроконтроллер Сygnal С8051F064.

Ядро выполняет до 70% инструкций за 1-2 машинных такта. Таким образом, ядро, работающее фактически на частоте тактового генератора обеспечивает производительность 25 MIPS миллионов операций в секунду. Преимущество в производительности достигает нескольких десятков раз по сравнению с аналогами. Ядро содержит 4 шестнадцати битных таймера общего применения.

Расширенный контроллер прерываний ядра семейства С8051F0xx может обслужить 21 источник прерываний, в отличие от 7 у стандартного ядра 8051. Это позволяет повысить общую производительность системы за счет обслуживания прерываний от многочисленных аналоговых узлов и освобождения мощности процессора для основной задачи.

На кристалле имеется аналого-цифровой преобразователь ADC с разрядностью 12 бит, оснащенный программно-управляемыми входным усилителем и аналоговым мультиплексором. Для входного усилителя может быть программно установлен коэффициент усиления, равный 16, 8, 4, 2, 1 или 0,5. Аналоговый мультиплексор на 8 входов может быть настроен как однополярный или с дифференциальным входом. Аналого-цифровой преобразователь не имеет «пропущенных» кодов и имеет погрешность ±1 младший разряд. Имеется возможность генерации прерываний при изменении значения аналогового сигнала. Имеются два быстродействующих (время установления 10 мкс) цифро-аналоговых 12-разрядных преобразователя DAC с выходом по напряжению [1].

Все входы и выводы совместимы с внешними пятивольтовыми микросхемами.

В данной модели 32 линии ввода/вывода.

Микроконтроллеры C8051F0xx обладают достаточно хорошим быстродействием и относительно малой скоростью АЦП и предназначены для типовых бюджетных приложений.

Преимущества микроконтроллера SiLabs:

- хорошие характеристики встроенного АЦП - 17 разрядов эффективной разрешающей способности;

- большая производительность процессорного ядра C8051F350 по сравнению с аналогами от Analog Devices (ADuC847) и Texas Instruments (MSC1210);

- меньшее энергопотребление, маленький размер корпуса;

- низкая цена.

Ключевые характеристики, по которым микроконтроллеры SiLabs превосходят изделия других производителей: миниатюрные размеры корпуса микроконтроллеров, имеющих на борту АЦП и ЦАП; самая высокая производительность для 8-разрядных микроконтроллеров; ЦАП и АЦП на кристалле превосходят по своим характеристикам аналогичные микроконтроллеры других производителей, их можно сравнивать только с дискретными микросхемами.

Также немаловажным в выборе данного микроконтроллера фактором послужило большое количество доступной технической информации на русском языке.

В заключение отметим, что на сегодняшний день микроконтроллеры фирмы Silicon Laboratories:

1. Имеют наилучшие аналоговые подсистемы, включающие аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые мультиплексоры, программируемые усилители, источники опорного напряжения, масштабирующие узлы кодов аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, аналоговые компараторы питания, линейные регуляторы напряжения и мониторы питания.

2. Имеют наиболее богатую цифровую периферию, включающую один или два последовательных интерфейса UART, интерфейсы SMBus (I2C), SPI, USB, CAN, параллельные аппаратные интерфейсы внешней памяти, охранный таймер WDT, от 3 до 6 каналов программируемого счетчика-массива PCA, расширенную систему прерываний (до 22 векторов прерываний), большой набор таймеров и тактовых генераторов. Некоторые модели имеют также аппаратные умножители чисел.

3. Микроконтроллеры фирмы SiLabs имеют максимальную производительность среди 8-разрядных х51-совместимых микроконтроллеров (от 25 до 100MIPS);

4. Все микроконтроллеры имеют малое энергопотребление (0.3-0.6 мА/MIPS) и низкое напряжение питания, от 2,7 до 3,6 В.

5. Все микроконтроллеры имеют широкий диапазон рабочих температур от -40єС до +90єС.

6. Микроконтроллеры выпускаются в сверхнизких малогабаритных корпусах TQFP, LQFP и MLP с размерами от 16х16 мм (TQFP-100) до 3х3 мм (MLP-11).

Таким образом, микроконтроллеры фирмы Silicon Laboratories являются идеальным выбором для широкого спектра микроконтроллерных изделий.

5.4 Выбор насоса

Сливной насос предназначен для слива воды и моющего раствора из стиральной машины или посудомоечной машины. Как правило, насос приводится в действие двигателем. В настоящее время широко используются насосы магнитного типа.

Выбор насоса обуславливается стоимостью и необходимой мощностью. Руководствуясь этими показателями, выбран сливной насос CI.F Mod.50700 фирмы Plaset (Италия) стоимостью 220 рублей.



Рис. 5.3. Сливной насос CI.F Mod.50700

5.5 Выбор двигателя

Электродвигатели вращают барабан стиральной машины при всех режимах работы. Крутящий момент от шкива электродвигателя передаётся посредством приводного ремня к шкиву барабана стиральной машины. Различаются двигатели асинхронного и коллекторного типа. Асинхронные двигатели, как правило, взаимозаменяемы без переделок или с небольшими переделками (например, перепрессовка шкива). Естественно это справедливо при одинаковой или близкой мощности заменяемых двигателей.

Коллекторные двигатели используются на машинах с большой скоростью вращения барабана в режиме отжима. Преимущество коллекторных двигателей в том, что есть возможность плавного управления скоростью вращения. Регулировка осуществляется с помощью блока управления. Коллекторные двигатели, как правило, невзаимозаменяемые.

Исходя из выше написанного, выбираем асинхронный двигатель. Асинхронный электродвигатель - электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя, основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора n меньше частоты вращения поля n1 . Ротор совершает асинхронное вращение по отношению к полю.

Стоимость зарубежных двигателей как правило существенно выше отечественных, поэтому остановимся на отечественных асинхронных двигателях.

Асинхронные двигатели компании “ОвенКомплектАвтоматика” обладают следующими преимуществами :

- высокие энергетические (КПД, соs (j) и механические (пусковой и максимальный моменты) показатели;

- виброаккустические характеристики: применение конверсионных технологий и установке малошумных подшипников обеспечивают среднее квадратическое значение виброскорости 1,8 мм/с по ГОСТ 20815 и соответствие среднего уровня звука 4 классу по ГОСТ 16372;

- степень защиты двигателей 1Р 54 по ГОСТ 17494 (по заказу 1Р55), класс изоляции Р;

- степень защиты токоввода 1Р 55;

- многообразие конструктивных, электрических и климатических исполнений, наличие температурной защиты,

- возможность изготовления на все стандартные напряжения в соответствии

с 1ЕС 38: 220/380, 230/400, 240/415, 380/660 В;

- современный дизайн и эргономичность.

Таблица 1. Технические характеристики различных моделей двигателей

Типоразмер	Мощность, кВт	Частота вращения об/мин	КПД %	Cos ц	Мпуск Мном	Mmax Мном	Iпуск Iном	Средний уровень звука, дБ(А)	Масса, кг, IM1081
АИР 80 А2	1.5	3000	82.0	0.85	2.2	2.6	6.5	65	12.4
АИР 80 В2	2.2	3000	83.0	0.87	2.1	.6	6.4	65	15.0
АИР 90 L2	3.0	3000	84.0	0.90	2.3	2.6	7.0	68	19.6
АИР 100 S2	4.0	3000	84.0	0.88	2.0	2.2	6.0	77	22.8
АИР 80 A4	1.1	1500	76.5	0.77	2.2	2.4	5.0	56	12.6
АИР 82 B4	1.5	1500	77.0	0.81	2.2	2.3	5.3	58	14.2
АИР 90 L4	2.2	1500	81.5	0.82	2.0	2.3	6.0	58	18.6
АИР 100 S4	3.0	1500	80.0	0.74	1.8	2.2	6.0	69	21.6
АИР 80 A6	0.75	1000	71.0	0.71	2.1	2.2	4.0	55	12.3
АИР 80 B6	1.1	1000	75.0	0.74	2.2	2.3	4.5	55	15.3
АИР 90 L6	1.5	1000	78.5	0.72	2.0	2.3	5.0	55	19.0
АИР 100 L6	2.2	1000	77.0	0.74	1.8	2.2	6.0	67	23.3
АИР 80 A8	0.37	750	63.5	0.59	2.0	2.3	3.5	5	12.1
АИР 80 B8	0.55	750	65.0	0.60	2.0	2.1	3.5	55	13.0
АИР 92 LA8	0.75	750	72.5	0.71	1.5	2.0	4.0	57	17.7
АИР 90 LB8	1.1	750	76.0	0.72	1.5	2.0	4.5	57	20.5

Для выполнения требуемых задач наилучшим образом подходит двигатель АИР 80 A4. Монтажное исполнение данной модели показано на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Двигатель АИР 80 А4

управление стиральный машина автоматизированный

5.6 Выбор датчика блокировки двери

Для определения открытого/закрытого положения дверцы стиральной машины используется концевой датчик. Для решения данной задачи был выбран концевой датчик серии MK 12 компании Eltron.

Датчик с монтажными отверстиями для крепежа на болтах. Применение: - позиционные и концевые датчики, - промышленное использование

5.7 Выбор клапана залива

Клапан залива предназначен для подачи воды от водопроводной сети. Они приводятся в действие электромагнитом. На входе клапана налива устанавливается фильтр для удаления примесей из воды.

Руководствуясь тем, что разрабатываемый блок управления рассчитан на стиральные машины с подводом только холодной воды, выбираем универсальный клапан залива 1W-180 стоимостью 289 рублей.

Рис. 5.5 Универсальный клапан залива 1W-180

5.8 Выбор замка

Электрозамки предназначены для дистанционного открывания двери подачей электрического сигнала и используются совместно с домофонами, кодовыми панелями, считывателями карточек различных типов и другими устройствами контроля доступа. Электрозамки делятся на два класса: электромагнитные и электромеханические. Электромагнитный замок удерживает дверь в закрытом состоянии за счет усилия электромагнита. Электромеханический замок имеет механический ригель, удерживающий дверь в закрытом состоянии, а управление этим ригелем осуществляется относительно маломощным соленоидом. Электрозащелки представляют собой ответную часть замка и используются совместно с обычным механическим замком. При подаче управляющего напряжения разблокируется фиксатор электрозащелки и дверь может быть открыта при выдвинутом положении ригеля механического замка. Электромагнитные замки обладают большей надежностью за счет отсутствия относительно быстро изнашиваемых механических частей.

Для данной работы наилучшим образом подходит электромагнитный замок малой мощности с питающим напряжением 5 Вольт. Стоимость и характеристики таких замков различных производителей приблизительно одинаковы.

Выберем электромагнитный блокиратор двери SAMSUNG P1092 DC61-20205B, стоимостью 650 рублей.

Рис. 5.5. Электромагнитный блокиратор двери SAMSUNG P1092 DC61-20205B

5.9 Выбор светодиода

В схеме нужны светодиоды для индикации режимов работы стиральной машины, а также включения и выключения машины. Основное требование к нему - возможность работы при больших значениях тока.

Серия светодиодов Crab конструктивно исполнена в виде светодиода поверхностного монтажа (4х5х1.5мм) с теплоотводной контактной площадкой. Включает в себя светодиоды разной степени энергопотребления (60/150/350 mA). Конструкция корпуса изделий отличается повышенной надежностью и долговечностью благодаря использованию силиконовых материалов. Серия Crab предлагает потребителям новое перспективное поколение световых решений.

Особенности светодиодов серии CRAB:

· максимальная температура на кристалле …………….+120°С;

· рабочая температура и температура хранения от -50°С до +105°С;

· широкий угол излучения……………………………… 140°;

· хорошая монохромность светового потока;

· повышенная влагоустойчивость уровня JEDEC 1;

· до 4 недель хранения в помещении без необходимости реконденсации влаги перед монтажом после вскрытия заводской упаковки;

· совместимость с технологией пайки ИК-нагревом;

· соответствие экологическим стандартам RoHS;

· экономичное энергопотребление по сравнению с лампами накаливания и галогеновыми лампами;

· низковольтное рабочее напряжение постоянного тока;

· быстрое включение (до 100 нс) для самых жестких требований использования в сигнальной индикации и других применений;

· отсутствие паразитного ультрафиолетового спектра

Выберем диод PP6N-TLWE-3, потому что у него хорошие технические характеристики и оптимальная цена.

Технические характеристики:

· Мощность……………………………………………………. 1Ватт;

· Рабочая температура………………………………. -40…+110⁰C;

· Ток………………………………………………………….. 120мА;

· Цена…………………………………………………… 12,22 рубля.

6. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Принципиальная электрическая схема изображена в приложении А.

В таблице 2 представлены номиналы резисторов и конденсаторов.

Обозначение	Номинал
Резисторы
R1	100 Ом
R2-R7	10 кОм
Конденсаторы
С1	100 мкФ
С2	100 мкФ
С3	0,1 мкФ
С4	100 мкФ
С5	0,1 мкФ

Таблица 1

В таблице 3 представлены марки диодного моста, светодиодов, аналоговых микросхем и дросселя.

Обозначение	Марка
Диодный мост
VDS1	DF06M
Светодиоды
HL1-HL6	PP6N-TLWE-3
Микросхемы аналоговые
DA1	LM1117DT-5.0
Трансформатор
TR1	НАМИ-220
Дроссель
ДР1	ДПМ 01-100

Таблица2

7. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА

7.1 Разработка алгоритма программы

Алгоритм работы системы управления стиральной машиной должен быть следующим:

1) Установка начальных условий: настройка порта P1 на ввод, задание данных для таймера-счетчика;

2) Проверка состояния стиральной машины (включена/выключена). Как только она включена, начинают выполняться дальнейшие шаги;

3) Проверка блокировки двери. В случае если дверь не заблокировалась, возвращаемся к шагу 2.

4) Далее происходит опрос переключателя режимов работы. Исходя из выбранного режима, машина будет выполнять определенные действия.

5) Далее происходит включение индикатора «конец работы».

6) Разблокировка двери.

7.2 Структурная схема алгоритма



Рисунок 7.1. Блок-схема алгоритма работы

8. ПОСТРОЕНИЕ ПРОГРАММЫ

Вход концевого датчика P 1.1 показывает закрыта ли дверца, если не закрыта, то необходимо её заблокировать перед началом стирки.

После того как дверца заблокирована можно приступать к работе. Режим работы определяется битами 0 и 1 порта P2, бит 2 порта P2 определяет температуру для стирки в выбранном режиме. При проверке установленного режима в случае, если он не равен нулю происходит уменьшение значения режима на единицу - в таком случае на каждом следующем шаге мы точно знаем какой режим установлен.

Список режимов работы (биты указаны по убыванию - второй, первый, нулевой) :

000 - «обычна стирка при температуре 30 градусов Цельсия»

100 - «обычна стирка при температуре 60 градусов Цельсия»

001 - «полоскание при температуре 30 градусов Цельсия»

101 - «полоскание при температуре 60 градусов Цельсия»

010 - «быстрая стирка при температуре 30 градусов Цельсия»

110 - «быстрая стирка при температуре 60 градусов Цельсия»

011 - «отжим»

Для каждого этапа работы определена длительность:

· Набор воды - 30 сек ( R2 = 10B)

· Вращение барабана - 10 мин ( R2 = 100100B)

· Нагрев воды - 2 мин ( R2 = 111B)

· Слив воды - 30 сек ( R2 = 10B)

· Отжим - 20 мин ( R2 = 1001000B)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте разработан блок управления стиральной машиной. Данный блок управления обладает всеми необходимыми функциональными возможностями, с помощью чего осуществляется полностью автоматизированный цикл стирки белья в одном из предложенных режимов, каждый из которых реализован для двух возможных температур воды.

Помимо отвечающей современным требованиям функциональности блок управления имеет конкурентоспособную стоимость и обладает высокой надежностью.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. О. Николайчук «x51-совместимые микроконтроллеры фирмы Silicon Laboratories (Cygnal),M.,ИД СКИМЕН,2004»

2. Бродин В.Б., Шагурин М.И. Справочник. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс. М.: ЭКОМ 1991 г.

3. «Справочник по однокристальным микроконтроллерам КМ1816ВЕ48 и КМ1816ВЕ51» (источник - http://ofap.ulstu.ru/files/REFER_BOOK_MK48&MK51/start.htm)

4. Свободная энциклопедия «Википедия» (ресурс - http://www.wikipedia.org)

5. Микропроцессорные средства: пособие по курсовому проектированию/ С.А. Лосев; Балт. гос. техн. ун-т, СПб., 2009.

ПРИЛОЖЕНИЕ А - ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - КОД ПРОГРАММЫ С КОММЕНТАРИЯМИ

M_BLOCK :

MOV A, P1; записываем в аккумулятор значение порта P1

ANL A, #10B; обнуляем ненужные биты (оставляем только сигнал концевого датчика)

JZ M_BLOCK; если дверь не закрыта (датчик разомкнут - P1.1=0) возвращаемся к началу проверки и так до тех пор пока дверца не будет зарыта

SETb P2.3; закрыли замок на двери перед стиркой

TIMER:MOV TMOD, #1B

XRL TH0, TH0

SETB TR0

MOV A, #R2; посчитанное значение для текущего режима работы

MOV R2, #0B

MAIN:MOV R1, #0B

INC R2

SEC:INC R1

CICLE: JNB TF0, CICLE

CLR TF0

CJNE R1, #11111111B, MAIN

CJNE R2, A, END

SJMP SEC

END:RET

ACPCONF: //Конфигурирование АЦП для использования AIN0 в однопроводном режиме

MOV ADC0CF, #10000101b ; Тактовая частота преобразование SAR0 = 941кГц,коэф. усиления = 16

MOV AMX0CF, #00H; 8 входов в однопроводном режиме

MOV AMX0SL, #00H; Выбор входа AIN0

MOV ADC0CN, #10001101b; Разрешение АЦП0 (режим непрерывной выборки, преобразование инициализируется по переполнению Таймера 2, данные выровнены по левому краю).

MOV R0, P2 ; запись режима работы в регистр R0

ANL R0, #00000011B ; обнуление ненужных бит (несмотря на обнуление второго бита, отвечающего за температуру, со входа P2.2 мы всегда сможем его считать)

MOV A, R0 ; переносим в аккумулятор (для команды условного перехода)

JZ M_NABOR ; если режим 0 (простая стирка) переходим к стирке

DEC R0 // уменьшаем значение режима для последующего сравнения с нулём

MOV A, R0 ; переносим в аккумулятор (для команды условного перехода)

JZ M_PredNabor ; если режим "полоскание" переходим к установке режима "отжим" чтобы не стирать дважды

DEC R0 ; уменьшаем значение режима для последующего сравнения с нулём

MOV A, R0; переносим в аккумулятор (для команды условного перехода)

JZ M_BezOtzhima ; если режим "без отжима" (10, уже равен 00) переходим

SJMP M_OTZHIM ; если режим "отжим" (11, уже равен 01) переходим

M_BezOtzhima:

Mov R0, #11111111B ; устанавливаем любое значение кроме выбранных режимов, для того чтобы в последствии пропустить этап «отжим»

SJMP M_NABOR ; пропускаем установку режима "отжим" и переходим к стирке

M_PredNabor:

MOV R0, #00000011B ; Устанавливаем режим "отжим"

Блок набора воды:

M_NABOR :

ANL P0, #0B ; гасим светодиоды

SETb P0.0 ; включаем светодиод "набор воды"

SETb P1.2 ; включение насоса

MOV R2, #10B; запись времени работы в данном режиме

CALL TIMER ; включение таймера

CLR P1.2 ; по истечению заданного времени залива происходит отключение насоса

Блок нагрева воды:

ANL P0, #00000000B ; гасим светодиоды

JB P2.2, M_TEMP; проверка температурного режима

MOV R3, #11110B; записали температуру 30 градусов

M_TEMP:

MOV R3, #111100B; записали температуру 60 градусов

SETb P0.1 ; включем светодиод "нагрев воды"

SETb P1.0 ; включаем тэн

Считываем показания датчика температуры:

CALL ACPCONF; конфигурирование ацп

M_NSTEP:

MOV A, ADCOH;старшие биты

SWAP A; обмен тетрад

ANL A, #0F0H; получили старший полубайт

MOV R5, A; временно записываем в R5

MOV A, ADC0L; считываем младший байт

SWAP A; обмен тетрад

ANL A, #0FH; получили младший полубайт

ADD A, R5; суммирование полубайт

CJNE A, R3, M_NSTEP ; если требуемая температура достигнута идем дальше, если нет проверяем снова

CLR P1.0; выключили тэн

Блок вращения барабана при стирке:

ANL P0, #0B; гасим светодиоды

SETb P0.2 ; включаем светодиод "стирка"

MOV P1, #10000000B ; Установка скорости оборотов (режим 000)

SETb P1.7 ;включение двигателя (старший бит=1)

MOV R2, #100100B; запись времени работы в данном режиме

CALL TIMER; Включение таймера

CLR P1.7 ; выключение двигателя по истечении времени

Блок выпуска воды:

ANL P0, #0B ; гасим светодиоды

SETb P0.3 ; включем светодиод "выпуск воды"

SETb P1.3 ; открытие клапана

MOV R2, #10B; запись времени работы в данном режиме

CALL TIMER ; вызываем процедуру работы таймера

CLR P1.3 ; закрытие клапана по истечении времени

CJNE R0, #0B, M_PredNabor ; если первый режим (первые два бита порта P2 равны нулю) то переход

CJNE R0, #11111111B, M_END ; если режим «быстрая стирка» то переход к окончанию работы

Блок отжима (проходит во всех режимах работы кроме режима «быстрой стирки»):

M_OTZHIM:

ANL P0, #0B ; гасим светодиоды

SETb P0.4 ; включаем светодиод "отжим"

MOV A, P2 ; передача скорости двигателя в аккумулятор

ANL A, #01110000B ; обнуление ненужных битов (оставляем только те, которые используются двигателем)

MOV P2, A

SETb P1.7 ; включение двигателя

MOV R2, #1001000B; запись времени работы в данном режиме

CALL TIMER ; включение таймера

CLR P1.7 ; выключение двигателя по истечении времени

Блок окончания работы :

M_END:

ANL P0, #0B ; гасим светодиоды

SETb P0.5 ; включаем светодиод "конец работы"

CLR P2.3 ; открыли замок

Размещено на Allbest.ru