基于单片机的全自动清洗装置

马柱养

基于单片机的全自动清洗装置

马柱养

本论文阐述了利用单片机模块，通过控制电机的转动以及进水阀和出水阀开关，运用C语言编写程序，实现对蓄水桶或者蓄水池的清洁。本系统的适用性强，稳定性、精确性良好，程序开发通俗易懂，可以适用生活中或者工业生产中不同容积的蓄水装置的清洁需求。本文主要介绍了清洗装置的硬件及软件设计方案。

课题背景。改革开放以来我国科技一直保持着高速增长，电子产品以及自动化设备成了当代生产和生活中必不可少的组成部分，其中蓄水设备就已经覆盖了我们大部分地区人民的生活。为了使生活中用水更加卫生、健康，就需要用现代化的技术手段来代替低效、繁琐的传统方式。因此对储水设备进行自动化清洁已经势在必行。

随着微型计算机和网络技术的广泛应用，生活的自动化和智能化正在发生着重大的变化。单片机是控制是很多电器控制通用装置。它具有可靠性高，抗干扰能力强、应用灵活，编程方便、易于安装，扩展、适用性强、体积小，能耗低等一系列优点，它价格低廉是普通的家庭都能接受的。

市场需求。目前，生活智能化的快速发展，自动控制的需求不断扩大，由于单片机的可靠的性能和抗干扰能力以及人性化的适应能力，最主要是其价格低廉的优点，因此在电器设备中的使用价值远超PLC，在众多的家用电器中，单片机的使用越来越广泛。因此基于单片机控制的清洁系统在家庭中的应用价值非常高，适应家庭生活应用的需求。

系统开发需求。硬件需求：所选元件：AT89C52单片机，12M晶振，电机装置，电磁阀等；PC机：用来安装Keil uVision软件。软件需求：Keil uVision

系统运行需求和设计功能要求。本系统中AT89C52模块使用直流5V供电，电机和电磁阀采用家用220v电源供电，单片机的输入可设定的清洗周期，采用单片机中的输出端口输出信号驱动控制电机的正反转运行和进出水电磁阀的运行。当工作开关打开的时候，单片机系统运行，开始计时，当到达设定的时间时，打开进水阀，当水达到设定水位时，关闭进水阀，用于清洗的电机运行2分钟后停止，然后打开出水阀，当水位下降到水位下限时，关闭出水阀并再次打开进水阀，当水达到设定水位时，关闭进水阀，用于清洗的电机运行2分钟后停止，打开出水阀，待水放完后关闭出水阀，清洗过程完成，系统重新计时。可任意时间进行手动清洗。

单片机简介

单片机的概念。单片机是单片微型计算机的简称。包括51系列、STC系列、PIC系列、和AVR系列单片机。从外观上，单片机与人们日常使用的台式计算机、笔记本电脑大相径庭，但“麻雀虽小，五脏俱全”。一般计算机所拥有的基本结构，如处理器、存储器、输入/输出设备等，单片机同样拥有。之所以成为单片计算机，是因为它们将处理器、存储器、输入/输出等组件全部集成在一块芯片上。

单片机的应用领域。单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于以下几个范畴：

在智能仪器仪表上的应用：数字万用表、数字示波器、数字信号源等。

在工业控制中的应用：工业现场实时测控、数据采集等。

在家用电器中的应用：洗衣机、电冰箱、空调、电视机、电子玩具等。

在计算机网络和通信领域中的应用：电话机、手机、楼宇自动呼叫、无线通信等。

在医用设备领域中的应用：病床呼叫、监护仪、呼吸机等。

在各大型电器中的模块化应用等。

此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有十分广泛的用途。

系统的方案设计

任务要求

系统由单片机最小系统，电机，输入输出电磁阀组成，单片机模块负责处理输入信号及控制系统何时进行清洗、何时启动电机、何时启动进出水电磁阀，电机模块实现对储水装置进行搅拌清洗，进出水电磁阀则更换容器中的污水，达到清洁的效果。

设计方案的选择电机模块的选择

电机选择：采用永磁直流电机。选择与九阳豆浆机同类型的电动机，该型号的电机具有良好的防进水功能。直流电机轴长型号：6.3cm/8.0cm/8.5cm/9.0cm/9.8cm；电压：由AC220V 50HZ整流为DC220V；功率：输出90W 额定转速11000r/min；4个螺丝中心孔距离23X23X23X23MM。

电机驱动的选择：直流电磁继电器。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

电磁阀装置的选择。本设计选择2W160系列水用电磁阀，工作电压为交流220V。本阀为二次开阀的先导式电磁阀，其结构主要由导阀和主阀组成，主阀采用橡胶密封结构。常位时，活动铁芯封住导阀口，阀腔内压力平衡，主阀口封闭。当线圈通电时，产生电磁力将活动铁芯吸上，主阀腔内的介质自导阀口外泄，以至产生压力差，膜片或阀杯被迅速托起，主阀口开启，阀便呈通路了。当线圈断电，磁场消失，活动铁芯复位，封闭导阀口，导阀和主阀腔内压力平衡后，阀又呈关闭状态。其特点是采用直动式膜片结构无压力启动，扩充了其使用领域。采用平板式膜片结构启闭可靠，并增强了该产品的使用寿命。选用塑封线圈可提高该产品在众多环境下的安全使用。

设计总结

本设计主要考虑以下几个功能，定时、清洗、控制水流动。本设计尚未投入使用，仍存在一定的缺陷。在清洗不同的容器时，根据容器的实际情况，可以更改不同功率的电机或者不同轴距的电机，还可在电机的扇叶上可加装刷子，这样更能彻底地清洗干净。

（作者单位：广东省南方高级技工学校）