单片机的应用领域

单片机在全自动洗衣机中的应用实例

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全自动洗衣机由洗衣系统和控制电路组成。其控制电路分为机械和电脑型，电脑型控制电路是以单片机作为控制电路的核心。图1给出单片机Z86C09组成的全自动洗衣机的控制电路。Ⅰ.自动洗衣机的洗衣程序洗衣机面板上有4个按钮K1、K2、K5和K6。K1用于水流选择，分两档：普通水流和柔和水流；K2用于洗衣周期选择，可以选择洗涤、漂洗和脱水三个过程；K5是暂停开关；K6是洗衣程序选择键。洗衣程序分为标准程序和经济程序。洗衣机的标准洗衣程序是：洗涤——脱水——脱水——漂洗——脱水——漂洗——脱水。经济洗衣程序少一次漂洗和脱水过程。1．涤过程通电后，洗衣机进入暂停状态，以便放好衣物。若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。当按暂停开关键K5时，进入洗涤过程。首先进水阀FV通电，打开进水开关，向洗衣杨供水；当到达预定水位时，水位开关K4接通，进水阀断电关闭，停止进水；电机MO接通电源，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机MO 是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。2．脱水过程洗涤或漂洗过程结束后，电机MO停止转动，排水阀MG通电，开始排水。排水阀动作时，带动离合器动作，使电机可以带动内桶转动。当水位低到一定值时，水位开关K4断开，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。3．漂洗过程与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。Ⅱ.洗衣机控制器的硬件组成原理洗衣机控制器由单片机Z86C09作为控制器的核心所构成，该控制器具有以下特点：（1）具有较强的抗干扰能力，当受到外部强干扰，程序出错时，可以自动使系统复位重新执行程序。（2）采用无噪声、无电磁干扰的双向晶闸管作为控制元件，控制电磁阀和电机。（3）具有欠压和过压保护，欠压时，控制器不工作；超压时，保护电路起作用。（4）具有瞬间掉电保护功能，电源短时间停电后，电压恢复时，能够维持原运行程序的工作状态并继续完成洗衣程序。（5）各种操作和洗衣机的运行状态均用LED显示。下面分别介绍各部分的特点及组成原理。1．单片机Z86C09 Z86C09是Z8系列单片机中最简单的一种，成本较低。采用COMS结构，具有耗电少、抗干扰力强和工作电压宽等特点，可在2.5~5.5V的电压范围内工作。Z86C09有14条I/O线，P2.0~P2.7是双向I/O口，可以按位设置输入或输出。P3口中P3.1~3.3规定为输入口，可作为输入端或中断请求端。P3.4~P3.6规定为输出口。Z86C09内部含有2个多功能定时/计数器，2K字节的ROM和144字节的寄存器阵列。2．电源电路部分控制器的电源由变压器B、整流二极管D14~D19、滤波电容C1和稳压集成电路7806组成。7806 输出的电压分三路分别用于晶闸管触发，提供键盘输入和LED显示，以及提供单片机的电源。后两路各经过一个二极管和一个电容，当7806的输出电压下降时，还可以依靠电容保持的能量，维持电路再工作一段时间。晶体管T11、T10和稳压管DW组成欠压保护电路。当电源电压不足，T11的基极电压小于3.9V 时，T11截止，T10也截止。Z86C09的P3.1端没有电压，常为低电平。T12截止，造成T5~T9的发射极均悬空，因此T5~T9截止，不受Z86C09控制。这时，虽然Z86C09能够正常工作，但外围控制元件全部关断，洗衣机不工作。单片机的P3.1端输入判别欠压保护电路工作状态的信号，只有当电压正常后，单片机才开始执行洗衣程序。当电源电压超过使用电压时，

压敏电阻MR的阻值会突然变小，使电压不能超过保护电压值，当过压时间较长时，则会烧断保险丝RD。3．过零检测电路过零检测电路由晶体管T14，变压器B和二极管D17~D19组成。D17起隔离作用，在电压为零时，脉动电压为零，T14截止。由于T14的集电极电阻接到T10的集电极，只有在T10导通，即电源电压正常，T14才能在电源电压过零时输出高电平。Z86C09的P3.1端检测过零信号。4．键盘和显示电路键盘由K1~K6组成，其中K3、K4是检测开关，按键状态的检测采用扫描方法，由单片机的P3.4~P3.6 输出扫描信号，使晶体管T1~T3轮流导通，T1~T3输出的高电平通过二极管D1~D6后扫描每个键。6个键分为两组，按键信号由P3.2和P3.3输入。P3.2和P3.3常态为低电平，当按下某一键，并且高电平扫描到这个键时，P3.2或P3.3输入才变为高电平。Z86C09检测到这个高电平，再根据当前扫描到哪一位，即可判别出哪个键按下，D1~D6的作用是防止多个键同时按下时，对三条扫描线产生的短路。显示电路由LED1~LED7组成。显示方式采用动态扫描方式，列扫帚信号线与行扫帚线共用，行显示信号直接由Z86C09的P2.4~P2.6驱动。由于LED要求的亮度不，所以驱动电流不大，约9mA。每个LED显示的时间是总的显示时间的1/3，平均电流约为3mA。5．双向晶闸管触发电路双向晶闸管采用直流触发，晶闸管的门极由晶体管T5~T8控制，晶体管导通时，触发双向晶闸管导通，第Ⅱ~Ⅲ象限触发，T5~T8的集电极电阻用于限流。由于1A和3A的双向晶闸管所需要的触发电流较小，容易受外界的干扰。为了提高系统的抗干扰能力，在1A和3A的双向晶闸管触发回路中各并联一个0.01uF 的电容，抑制瞬时的干扰信号。两个8A的双向晶闸管用于控制电机MO正转和反转。这两个晶闸管在任何时候最多只允许一个导通，如果两个同时导通，则会损坏晶闸管。两个8A 双向晶闸管的两个主电极上并联一个100Ω的电阻和0.01uF的电容组成阻容回路，用来吸收双向晶闸管两主电极之间的瞬时电压脉冲,保护双向晶闸管。附：文中的单片机也可采用AT89S51等来构成。

单片机的主要应用领域

由于单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。单片机应用的主要领

域有：

1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。

2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。

3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控

制。

4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

5）智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。如数据处理和存

储、故障诊断、联网集控等。

6）智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专用型单片机。

7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运

行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。

8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻。

单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。更重要的意义在

于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。