馬柱養(yǎng)

基于單片機的全自動清洗裝置

馬柱養(yǎng)

本論文闡述了利用單片機模塊，通過控制電機的轉(zhuǎn)動以及進水閥和出水閥開關(guān)，運用C語言編寫程序，實現(xiàn)對蓄水桶或者蓄水池的清潔。本系統(tǒng)的適用性強，穩(wěn)定性、精確性良好，程序開發(fā)通俗易懂，可以適用生活中或者工業(yè)生產(chǎn)中不同容積的蓄水裝置的清潔需求。本文主要介紹了清洗裝置的硬件及軟件設計方案。

課題背景。改革開放以來我國科技一直保持著高速增長，電子產(chǎn)品以及自動化設備成了當代生產(chǎn)和生活中必不可少的組成部分，其中蓄水設備就已經(jīng)覆蓋了我們大部分地區(qū)人民的生活。為了使生活中用水更加衛(wèi)生、健康，就需要用現(xiàn)代化的技術(shù)手段來代替低效、繁瑣的傳統(tǒng)方式。因此對儲水設備進行自動化清潔已經(jīng)勢在必行。

隨著微型計算機和網(wǎng)絡技術(shù)的廣泛應用，生活的自動化和智能化正在發(fā)生著重大的變化。單片機是控制是很多電器控制通用裝置。它具有可靠性高，抗干擾能力強、應用靈活，編程方便、易于安裝，擴展、適用性強、體積小，能耗低等一系列優(yōu)點，它價格低廉是普通的家庭都能接受的。

市場需求。目前，生活智能化的快速發(fā)展，自動控制的需求不斷擴大，由于單片機的可靠的性能和抗干擾能力以及人性化的適應能力，最主要是其價格低廉的優(yōu)點，因此在電器設備中的使用價值遠超PLC，在眾多的家用電器中，單片機的使用越來越廣泛。因此基于單片機控制的清潔系統(tǒng)在家庭中的應用價值非常高，適應家庭生活應用的需求。

系統(tǒng)開發(fā)需求。硬件需求：所選元件：AT89C52單片機，12M晶振，電機裝置，電磁閥等；PC機：用來安裝Keil uVision軟件。軟件需求：Keil uVision

系統(tǒng)運行需求和設計功能要求。本系統(tǒng)中AT89C52模塊使用直流5V供電，電機和電磁閥采用家用220v電源供電，單片機的輸入可設定的清洗周期，采用單片機中的輸出端口輸出信號驅(qū)動控制電機的正反轉(zhuǎn)運行和進出水電磁閥的運行。當工作開關(guān)打開的時候，單片機系統(tǒng)運行，開始計時，當?shù)竭_設定的時間時，打開進水閥，當水達到設定水位時，關(guān)閉進水閥，用于清洗的電機運行2分鐘后停止，然后打開出水閥，當水位下降到水位下限時，關(guān)閉出水閥并再次打開進水閥，當水達到設定水位時，關(guān)閉進水閥，用于清洗的電機運行2分鐘后停止，打開出水閥，待水放完后關(guān)閉出水閥，清洗過程完成，系統(tǒng)重新計時?？扇我鈺r間進行手動清洗。

單片機簡介

單片機的概念。單片機是單片微型計算機的簡稱。包括51系列、STC系列、PIC系列、和AVR系列單片機。從外觀上，單片機與人們?nèi)粘Ｊ褂玫呐_式計算機、筆記本電腦大相徑庭，但“麻雀雖小，五臟俱全”。一般計算機所擁有的基本結(jié)構(gòu)，如處理器、存儲器、輸入/輸出設備等，單片機同樣擁有。之所以成為單片計算機，是因為它們將處理器、存儲器、輸入/輸出等組件全部集成在一塊芯片上。

單片機的應用領(lǐng)域。單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應用于以下幾個范疇：

在智能儀器儀表上的應用：數(shù)字萬用表、數(shù)字示波器、數(shù)字信號源等。

在工業(yè)控制中的應用：工業(yè)現(xiàn)場實時測控、數(shù)據(jù)采集等。

在家用電器中的應用：洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電視機、電子玩具等。

在計算機網(wǎng)絡和通信領(lǐng)域中的應用：電話機、手機、樓宇自動呼叫、無線通信等。

在醫(yī)用設備領(lǐng)域中的應用：病床呼叫、監(jiān)護儀、呼吸機等。

在各大型電器中的模塊化應用等。

此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空航天等領(lǐng)域都有十分廣泛的用途。

系統(tǒng)的方案設計

任務要求

系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)，電機，輸入輸出電磁閥組成，單片機模塊負責處理輸入信號及控制系統(tǒng)何時進行清洗、何時啟動電機、何時啟動進出水電磁閥，電機模塊實現(xiàn)對儲水裝置進行攪拌清洗，進出水電磁閥則更換容器中的污水，達到清潔的效果。

設計方案的選擇電機模塊的選擇

電機選擇：采用永磁直流電機。選擇與九陽豆?jié){機同類型的電動機，該型號的電機具有良好的防進水功能。直流電機軸長型號：6.3cm/8.0cm/8.5cm/9.0cm/9.8cm；電壓：由AC220V 50HZ整流為DC220V；功率：輸出90W 額定轉(zhuǎn)速11000r/min；4個螺絲中心孔距離23X23X23X23MM。

電機驅(qū)動的選擇：直流電磁繼電器。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。

電磁閥裝置的選擇。本設計選擇2W160系列水用電磁閥，工作電壓為交流220V。本閥為二次開閥的先導式電磁閥，其結(jié)構(gòu)主要由導閥和主閥組成，主閥采用橡膠密封結(jié)構(gòu)。常位時，活動鐵芯封住導閥口，閥腔內(nèi)壓力平衡，主閥口封閉。當線圈通電時，產(chǎn)生電磁力將活動鐵芯吸上，主閥腔內(nèi)的介質(zhì)自導閥口外泄，以至產(chǎn)生壓力差，膜片或閥杯被迅速托起，主閥口開啟，閥便呈通路了。當線圈斷電，磁場消失，活動鐵芯復位，封閉導閥口，導閥和主閥腔內(nèi)壓力平衡后，閥又呈關(guān)閉狀態(tài)。其特點是采用直動式膜片結(jié)構(gòu)無壓力啟動，擴充了其使用領(lǐng)域。采用平板式膜片結(jié)構(gòu)啟閉可靠，并增強了該產(chǎn)品的使用壽命。選用塑封線圈可提高該產(chǎn)品在眾多環(huán)境下的安全使用。

設計總結(jié)

本設計主要考慮以下幾個功能，定時、清洗、控制水流動。本設計尚未投入使用，仍存在一定的缺陷。在清洗不同的容器時，根據(jù)容器的實際情況，可以更改不同功率的電機或者不同軸距的電機，還可在電機的扇葉上可加裝刷子，這樣更能徹底地清洗干凈。

（作者單位：廣東省南方高級技工學校）