Проектирование схемы контроля работы бытовой стиральной машины

 

Проектирование схемы контроля работы бытовой стиральной машины

Содержание

Введение

.Техническое задание

2 Описание устройства

3. Выбор элементной базы

.1 Выбор контроллера

.2 Выбор датчика температуры

.3 Выбор датчика уровня воды

.4 Выбор ЖКИ

. Распределение портов ввода/вывода контроллера

5.Описание и функционирование программы

Листинг программы

Введение

Функционирование современных систем управления немыслимо без использования микроконтроллеров. МК полностью вытеснили собой элементы жёсткой логики, которая не может полностью удовлетворить потребности современных систем. Основной недостаток жёсткой логики является то, что при изменении (даже незначительном) в алгоритме работы системы повлечёт за собой существенные изменения принципиальной схемы. Очевидно, что МК не обладают этим недостатком. Кроме того, многие МК имеют встроенные АЦП, ЦАП, таймеры и другие полезные элементы, над реализацией которых уже не приходится задумываться. Более того, МК относительно недороги и могут использоваться даже в простых устройствах, требующих тем не менее постоянного контроля.

Из вышесказанного очевидны преимущества использования МК.

1.Техническое задание

Необходимо спроектировать схему на основе микроконтроллера Aduc812, которая будет контролировать работу бытовой стиральной машины. Исходя из требований, предъявляемых к стирке, можно сформулировать последовательность функций, которые должна реализовывать МПС:

.Установка параметров для всех режимов:

a)для замачивания- длительность и температура режима.

b)для стирки- задаются аналогичные параметры ,что и для замачивания ,а также выбирается тип режима (мягкая ,грубая ткань ,шерсть, белье и нормальный режим).)Полоскание----------)для отжима -задается время отжима и скорость оборотов двигателя.

.Забор необходимого количества воды ,уровень которой контролируется датчиками уровня воды. Вода заливается самотекам при открытии клапана ,а выкачивается насосом.

.Нагрев воды до температуры заданной в режимах замачивания и стирки осуществятся с помощью нагревательного элемента (электрическая спираль).и контролируется датчиком температуры .

. Вращения барабана осуществляется с помощью двигателя ,скорость и направление вращения завися от режима и типа стирки и задаются шим.

.Задаваемые параметры отображаются ЖКИ дисплее на нем же отражается остаток времени для конца, действующего режима.

.Задаются параметры режимов с помощью клавиатуры, при этом во время выполнения режимов она не блокируется, что позволяет изменять текущее значение остатка временя для действующего режима.

2 Описание устройства

.1Описание функциональных клавиш

start -запуск стиральной машинки.

P1 осуществляет переключение в режим задания параметров для замачивания.

Р2 осуществляет переключение в режим задания параметров для стирки.

Р3 осуществляет переключение в режим задания параметров для полоскания.

-+, - осуществляют увеличение/уменьшение значении соответствующих параметров заданных по умолчанию ,а осуществляют выбор режима стирки .

ок - осуществляет подтверждение установленных параметров.

.2 Задание параметров

1)Режим замачивания требует задания 2-х параметров (температуры и времени).При этом на ЖКИ выводится следующее сообщение :

Введите времяЗамачивания120

При этом время указывается в минутах (по умолчанию 120 минут) .Данное значение можно увеличить или уменьшить с помощью клавиш +, - и затем необходимо подтвердить установленное значения клавишей ОК .

Далее вводится температура замачивания :

Введите темперЗамачивaния040

Температура замачивания указывается в градусах Цельсия (по умолчанию 40 градусов).

2)Режим стирки требует задания 3-х параметров (температуры, времени, режима стирки).

Температура и время стирки задаются аналогично задания данных параметров для режима замачивания.

Выбор режима стирки (мягкая ,грубая ткань, шерсть , белье и нормальный режим) ,осуществляется перебором ,с помощью клавиш +,-, данных режимов .

При этом на ЖКИ выводится следующие сообщение :

Введите режимстиркимягкая

При нажатии клавиш +,- меняется только название режима. Подтверждение выбранного режима осуществляется клавишей ОК.

)режим отжима требует задания 2-х параметров(времени и скорости вращения барабана стиральной машинки ).

Время задается аналогично заданию данного параметра в режимах замачивания и стирки .

При задании старости вращения на ЖКИ выводится следующее сообщение:

Введите ?????????????????????2.3 Запуск стиральной машины

После запуска (при нажатии клавиши start) стиральная машина переходит в автоматический режим и выполняет заданную программу:

)на замачивании по умолчанию включено медленное вращение барабана

)на экране отображается режим и его параметры:

Замачи вАниеТемпер40Время

Время каждую минуту убывает на единицу и по достижению нулевого значения переходит на следующий шаг.

Во время исполнения режима клавиатура не блокируется и мы можем с помощью клавиш + ,- изменять значение времени для данного режима.

3. Выбор элементной базы

Для реализации заданной МПС необходимы следующие элементы:

-Микроконтроллер Aduc812.

-ЖКИ фирмы Hitachi серии 44780

3 инвертора

датчик температуры

Нагревательный элемент (электрическая спираль) с блоком управления

Насос с БУ

Двигатель с БУ

Клапан с БУ.

Шести кнопочная клавиатура для задания необходимых параметров .

ЖКИ фирмы Hitachi серии 44780

Датчики уровня воды

Стабилизатор K145EH5A.

.1 Выбор Контроллера

Для реализации МПС выбран МК Aduc812. Это контроллер по своим параметрам полностью подходит для выполнения поставленной задачи, имеет небольшую стоимость , и программируется на языке PL/M-51.

Технические характеристики:

Общее описание:

Микроконтроллер ADuC812: интегральная 12- разрядная система сбора информации ,включающая в себя 3 счетчика таймера, 8-ми канальный 12-ти разрядный АЦП и два 12-ти разрядных ЦАП, 8 Кб FLASH ПЗУ, 640 байт FLASH данных, 256 Байт внутреннего ОЗУ. Позволяет адресовать 16 Мб внешнего ОЗУ и 64 Кб памяти программ. Система прерываний имеет 9 источников, 2 уровня приоритетов.

Память

8 Кбайт Flash памяти программ

байт Flash памяти данных

Внутренний генератор подкачки заряда

байт внутренней памяти данных

Мбайт пространства внешней памяти данных

Кбайт пространства внешней памяти программ

Аналоговый ввод/вывод

8-канкльный прецизионный 12-разрядный АЦП

Встроенный 200ppm/oC ИОН

Высокая скорость выборок 200 к SPS

Контроллер канала ПДП к внешней памяти данных

Два 12-разрядных ЦАП с вольтовым выходом

Внутренний температурный сенсор

-совместимое ядро

МГц номинальная частота [16 МГц- макс.]

Три 16-разрядных счетчика/таймера

программируемые линии ввода/вывода.

Порт с высоким током -Порт 3

источников прерываний, 2 уровня приоритета.

Питание

Специфицирован для работы от 3В до 5В

Режимы работы нормальный, холостой и дежурный

Последовательный порт UART

-х проводной (I2C) и SPI порт

Сторожевой таймер (WDT)

Монитор источника питания

Функциональная блок-схема

.2 Выбор ЖКИ

Для реализации системы воспользуемся индикатором фирмы Hitachi серии 44780, вид которого показан на рисунке:

Рис.1 ЖКИ фирмы Hitachi

Индикатор поставляется в виде печатной платы с собственно индикатором и схемой управления. Электронная схема облегчает управление ЖКИ со стороны контроллера, которому не приходится формировать сложные сигналы. Данные на индикатор подаются по восьми линиям (DB0-DB7). Линии управления:

E -линия стробирования /синхронизации.

R/W - линия выбора операции (запись или чтение)

RS - линия определяет тип передаваемой информации (данные или команды)

Также имеются две линии для подачи напряжения 5В-Vdd и Vcc и линия для управления контрастом ЖКИ-Vo.,напряжения на которой обычно регулируется с помощью подстрочного резистора, который позволяет регулировать контраст при отображении информации.

.3 Выбор датчиков уровня воды

Датчики уровня воды организованы следующим образом. В резервуаре установлены контакты подключенные к питанию через сопротивление ,а сам резервуар подключен к массе. При заполнении резервуара водой (т.к вода имеет сопротивление порядка 10-100кОм, в зависимости от состава ),происходит замыкание контактов на массу, и тем самым мы можем определить уровень воды . При заполнении мы смотрим на состояние датчика максимального уровня , и если состояние равно логическому нулю то резервуар полон. При откачки мы смотрим на состояние датчика уровня минимума , и если равно единице, то вода откачена. Основным достоинством такого датчика является его дешевизна и простота замены.

.4 Выбор датчика температуры

Датчик температуры представляет собой терморезистор ,сопротивление которого изменяется за счет изменения температуры , а следовательно меняется и величина проходимо через него напряжения ,по величине которого (при помощи встроенного в микроконтроллер АЦП ) можно определить значение температуры. Основным достоинством такого датчика является его дешевизна и простота замены.

3.5Стабилизатор

Стабилизатор К145ЕН5А предназначен для получения из напряжения питания 12В, напряжение питания 5В для питания МК, цифровой логики и ЖКИ.

.6 Блоки управления

Блоки управления - реализованы в виде внешних модулей (ключей на полевых транзисторах ) ,при подаче на них управляющего напряжение 0.5 В с контролера и они камутируют мощную 220В нагрузку.

.7 Клавиатура

Клавиатура построена как коммутационная матрица. Матрица коммутации в данном случае двумерная, каждый ее узел содержит клавишу, которая коммутирует один столбец матрицы с одной из строк.

Путем сканирования столбцов можно следить за состоянием клавиатуры.

Когда ни одна из кнопок не нажата , на всех линиях строк должен быть высокий уровень (1).При замыкании одной из кнопок во время опроса соответствующего столбца на линии строк вместо 1 будет 0.

В результате МК может зафиксировать факт нажатия и определить ,какая клавиша нажата.

4. Распределение портов ввода/вывода

ПортНазначениеP 0.0 -P0.7Передачи данных на ЖКИ Разрешение выполнения операций обмена ЖКИP1.0Датчик температурыP2.0-P2.4Управляющие клавиши. P2.5-P2.7Датчики уровня водыP3.0-P3.2Сигналы управления ЖКИP3.3-P3.4БУ двигателемP3.5БУ насосом.P 3.6БУ нагревательным элементом.P 3.7БУ клапаном слива

5.Описание и функционирование программы

В программе предусмотрены 2 обработчика прерываний:

1)от АЦП (канал 6)-……..

2)от таймера- в нем мы выполняем:

а) подсчет секунд, минут, и определение прошедшего времени для заданного режима, при этом заданное время дикриминтируется и выводится на ЖДИ .(вывод осуществляется не в обработчики а в основной программе, т.к ЖКИ достаточно медленен ), по установленному флагу обработчика дисплея.

б) Сканирование клавиатуры - осуществляется поочередной подачей нулей на Р2.3 и Р2.4,что определяет сканируемы столбец, при этом проверяются разряды с Р2.0 по Р2.3 и определяется какая клавиша нажата.

г)Управление направлением и

по таймеру 1 скоростью вращения двигателя , в соответствии с установленным режимом. При этом бит Р3.4 задает направление вращения , а бит Р 3.3 -скорость вращения с помощью широтно импульсной модуляции.

Основная программа состоит из 2-х основных блоков :

)Инициализации и установка параметров для всех режимов

Для каждого режима выводится стандартное время и пользователь может увеличить или уменьшить это значение .так же для режимов стирки и замачивания вводится и температура, при этом смена параметров аналогична.

В режиме стирка добавляется перебор типов стирки (мягкая ,грубая ткань, шерсть , белье и нормальный режим ) .Для режима отжима задается время и скорость вращения двигателя.

)Непосредственное прохождение всех режимов стирки заданных в 1-ой

части, при этом клавиатура не блокируется и можно изменить текущее значение времени для действующего режима

Листинг программы

микроконтроллер схема стиральная машина

list p=16c57, f=inhx8m

PORTAEQU0x0005EQU0x0006EQU0x0007EQU0x0003EQU0x0010EQU0x0011EQU0x0012

;Registers DelayEQU0x0013

REG2EQU0x0014EQU0x00150START

;Delay 1min0FFHREG10FFHREG2074HREG3:REG1,1LOOP1REG2,1LOOP1REG3,1LOOP10

;SWITCH ON TEMP0HPORTB

;Change datchik1HTEMP,0STATUS,2T402HTEMP,0STATUS,2T603H TEMP,0STATUS,2T80 :PORTB,5OFF_TEMPT40:PORTB,4OFF_TEMPT60 :PORTB,3OFF_TEMPT80_TEMP:

;SWITCH OFF TEMP81HPORTB0

;PortA on write0FH5

;PortC on write0FFH7

;Clear LCD1PORTC

;LCD - DATA0FHPORTA

;INPUT - TERM:

;T54HPORTC

;E45HPORTC

;R52HPORTC

;M4DHPORTC

;:3AHPORTC0:

;Begin setting and control.5INCR.4TEMP

;Set PortB on read0FFh6:

;if press '+' then goto ADDPORTB,0ADD

;if press '-' then goto SUBPORTB,1SUB

;Read time washPORTB,3TIMEF,0PORTB,4TIMEF,1PORTB,5TIMEF,2

;if press 'Wash' then goto WASHPORTB,2WASHCONTROL:DISPLAY

;Temp<>80 - ?80TEMP,0STATUS,2EXIT_ADD

;Increament meaning temperature - 0x00102TEMP,1

;Temperature in W48TEMP,1PORTC ;Output on LCD - TEMP - ASCII48PORTC ;Output on LCD - 0 - ASCII_ADD:0:DISPLAY

;Temp<>40 - ?40TEMP,0STATUS,2EXIT_SUB

;Decreament meaning temperature - 0x00102TEMP,1

;Temperature in W48TEMP,1PORTC ;Output on LCD - TEMP - ASCII48PORTC ;Output on LCD - 0 - ASCII_SUB:0:

;Process wash0C1H ;11000001b6 ;PortB

;Input water - SWITCH ON PUMP1HPORTB_WATER:PORTB,2OFF_PUMPINPUT_WATER_PUMP:

;SWITCH OFF PUMP0C0HPORTBWARM:

;SWITCH ON MOTOR - ON CLOCK41HPORTBDELAY

;SWITCH OFF MOTOR0C1HPORTBWARM

;SWITCH ON MOTOR - UN CLOCK80HPORTBDELAY

;SWITCH OFF MOTOR0C1HPORTBWARMINCR,1INCTIMEROUND:TIMEF,1EXIT.5INCRROUND:

;SWITCH ON PUMP40HPORTBDELAY

;SWITCH OFF PUMP0C0HPORTB

;RINSE

;SWITCH ON PUMP1HPORTB_WATER_R:PORTB,2OFF_PUMP_RINPUT_WATER_R_PUMP_R:

;SWITCH OFF PUMP0C0HPORTB

;SWITCH ON MOTOR - ON CLOCK41HPORTBDELAY

;SWITCH OFF MOTOR0C1HPORTB

;SWITCH ON PUMP40HPORTBDELAY

;SWITCH OFF PUMP0C0HPORTB

;INPUT LCD - STOP

;Clear LCD1PORTC

;LCD - DATA0FHPORTA

;INPUT - STOP:

;S53HPORTC

;T54HPORTC

;O51HPORTC

;P50HPORTC

Проектирование схемы контроля работы бытовой стиральной машины Содержание Введение .Техниче

Больше работ по теме: