基于單片機的全自動清洗裝置

馬柱養

基于單片機的全自動清洗裝置

馬柱養

本論文闡述了利用單片機模塊，通過控制電機的轉動以及進水閥和出水閥開關，運用C語言編寫程序，實現對蓄水桶或者蓄水池的清潔。本系統的適用性強，穩定性、精確性良好，程序開發通俗易懂，可以適用生活中或者工業生產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，電子產品以及自動化設備成了當代生產和生活中必不可少的組成部分，其中蓄水設備就已經覆蓋了我們大部分地區人民的生活。為了使生活中用水更加衛生、健康，就需要用現代化的技術手段來代替低效、繁瑣的傳統方式。因此對儲水設備進行自動化清潔已經勢在必行。

隨著微型計算機和網絡技術的廣泛應用，生活的自動化和智能化正在發生著重大的變化。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。

系統開發需求。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

系統運行需求和設計功能要求。本系統中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動控制電機的正反轉運行和進出水電磁閥的運行。當工作開關打開的時候，單片機系統運行，開始計時，當到達設定的時間時，打開進水閥，當水達到設定水位時，關閉進水閥，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，關閉出水閥并再次打開進水閥，當水達到設定水位時，關閉進水閥，用于清洗的電機運行2分鐘后停止，打開出水閥，待水放完后關閉出水閥，清洗過程完成，系統重新計時。可任意時間進行手動清洗。

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，單片機與人們日常使用的臺式計算機、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構，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、低功耗等一系列優點，近幾年得到迅猛發展和大范圍推廣，廣泛應用于以下幾個范疇：

在智能儀器儀表上的應用：數字萬用表、數字示波器、數字信號源等。

在工業控制中的應用：工業現場實時測控、數據采集等。

在家用電器中的應用：洗衣機、電冰箱、空調、電視機、電子玩具等。

在計算機網絡和通信領域中的應用：電話機、手機、樓宇自動呼叫、無線通信等。

在醫用設備領域中的應用：病床呼叫、監護儀、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、國防航空航天等領域都有十分廣泛的用途。

系統的方案設計

任務要求

系統由單片機最小系統，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。選擇與九陽豆漿機同類型的電動機，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 額定轉速11000r/min；4個螺絲中心孔距離23X23X23X23MM。

電機驅動的選擇：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，其結構主要由導閥和主閥組成，主閥采用橡膠密封結構。常位時，活動鐵芯封住導閥口，閥腔內壓力平衡，主閥口封閉。當線圈通電時，產生電磁力將活動鐵芯吸上，主閥腔內的介質自導閥口外泄，以至產生壓力差，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，導閥和主閥腔內壓力平衡后，閥又呈關閉狀態。其特點是采用直動式膜片結構無壓力啟動，擴充了其使用領域。采用平板式膜片結構啟閉可靠，并增強了該產品的使用壽命。選用塑封線圈可提高該產品在眾多環境下的安全使用。

設計總結

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）