Содержание
Реферат
Введение
1. Описание объекта
2. Функциональная спецификация
3 Выбор элементной базы
3.1 Датчик температуры воды
3.2 Нагревательный элемент
3.3 Микроконтроллер
3.4 Насос
3.5 Двигатель
3.6 Датчик блокировки двери
3.7 Клапан залива
3.8 Замок
4. Принципиальная электрическая схема
5. Алгоритм работы
Вывод
Литература
Приложение а
Реферат
Пояснительная записка состоит из 31 страницы, 8 рисунков, 1 таблицы, 4 источников.
Микроконтроллер, Стирка, Датчик, ИНДИКАТОР.
Цель работы: разработка блока управления стиральной машиной, обеспечивающий 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 выполнено построение структурной схемы, выбор элементной базы, оптимальной для реализации поставленных задач по цене и диапазону характеристик, сформирован алгоритм работы системы.
Введение
В данном курсовом проекте производилась разработка блока управления стиральной машиной, обеспечивающей полностью автоматизированный процесс стирки при различных режимах, различных температур 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. 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. Функциональная спецификация
Вход
1. Режим работы
2. Кнопка запуска (включение питания)
3. Количество оборотов при отжиме
Датчик температуры воды
Датчик блокировки двери
Выход
Нагревательный элемент
Блокировка двери
Индикатор режима
Насос
Двигатель
Клапан залива
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
Структурная схема
Рис. 1.
3.Выбор элементной базы
3.1 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 указаны в таблице 1:
Таблица 1. Технические характеристики датчика температуры воды
Температура среды
–50…+120 °С
Тип сенсора
Pt1000 РСА1.2010.10L
Диаметр трубопровода:
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
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.
/>
Рис. 5. Двигатель АИР 80 А4
3.6 Датчик блокировки двери
Для определения открытого/закрытого положения дверцы стиральной машины используется концевой датчик.Для решения данной задачи был выбран концевой датчик серии MK 12компании Eltron(рис. 6).
/>
Рис. 6. Концевой датчик серии МК 12 компании Eltron
Датчик с монтажными отверстиями для крепежа на болтах.
Применение:
— позиционные и концевые датчики,
— промышленное использование
3.7 Клапан 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.
Таблица 5. Различные модели клапанов залива
Название
Фирма
Цена, руб.
Изображение
Заливной клапан
ARISTON-INDESIT
1000
/>
Заливной клапан
DAEWOO
1000
/>
Заливной клапан
ARISTON-INDESIT
800
/>
Заливной клапан
ARISTON, INDESIT
800
/>
Заливной клапан
ARISTON, INDESIT
750
/>
Заливной клапан
ARISTON-INDESIT
750
/>
Заливной клапан
SAMSUNG
700
/>
Заливной клапан
Универсальный
800
/>
Заливной клапан
Универсальный
300
/>
Заливной клапан
Универсальный
300
/>
Руководствуясь данными приведенными в таблице 5, а также тем, что разрабатываемый блок управления рассчитан на стиральные машины с подводом только холодной воды, выбираем один из самых дешевых универсальных клапанов.
3.8 Замок
Электрозамкипредназначены для дистанционного открывания двери подачей электрического сигнала и используются совместно с домофонами, кодовыми панелями, считывателями карточек различных типов и другими устройствами контроля доступа. Электрозамкиделятся 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. продолжение
--PAGE_BREAK--
Принципиальная электрическая схема
/>
Рисунок 7
КД – концевой датчик блокировки двери
ДТ – датчик температуры
КЗ – клапан залива
4. Алгоритм работы
/>
/>
Вывод
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.
Литература
О. Николайчук «x51-совместимые микроконтроллеры фирмы Silicon Laboratories (Cygnal),M., ИД СКИМЕН,2004»
Бродин В.Б., Шагурин М.И. Справочник. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс. М.: ЭКОМ 1991 г.
«Справочник по однокристальным микроконтроллерам
КМ1816ВЕ48 и КМ1816ВЕ51» (источник — ofap.ulstu.ru/files/REFER_BOOK_MK48&MK51/start.htm)
Свободная энциклопедия «Википедия» (ресурс – http://www.wikipedia.org)
Приложение А
Код программы
Вход концевого датчика P 1.1 показывает закрыта ли дверца, если закрыта – необходима её заблокировать перед началом стирки
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
Процедура работы таймера:
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)
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).
RET
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»
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: продолжение
--PAGE_BREAK--
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