CN105403824B - 一种洗衣机控制板老化实验设备及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及洗衣机控制板老化实验设备及实验方法，其中，洗衣机控制板老化实验设备其特征在于：包含能产生不同频率方波信号以用来模拟洗衣机水桶内水位频率的方波发生模块，与实际洗衣机中排水阀、进水阀和电机的型号和品牌均相同的测试排水阀、测试进水阀和测试电机，发电机和电阻负载。与现有技术相比，本发明的优点在于：使用方波发生模块模拟洗衣机的进水和排水过程，用模拟电机带动小型发电机，发电机再接上不同的负载来模拟不同的洗衣机电机载荷，通过这样的方式，不用一滴水就可以达到老化洗衣机控制板的效果，同时美化了环境，节约了成本。

Description

一种洗衣机控制板老化实验设备及实验方法

技术领域

本发明涉及一种洗衣机控制板老化实验设备及实验方法。

背景技术

洗衣机控制板老化实验和洗衣机整机老化实验相同，就是把洗衣机控制板装在洗衣机整机上，进行5000次的洗衣循环实验。其中，洗衣机控制板对水位高低的判断是通过频率来感知的，水位高度越高水位频率越低，反之水位高度越低水位频率越高。洗衣机水位传感器是根据水压强的大小，产生不同的感抗，而在水位频率震荡回路中由于感抗的变化，而产生不同的频率，称之为水位频率。洗衣机控制板通过对水频率的平均值进行采集，然后实现洗涤控制。洗衣机一个标准洗衣流程需要进水洗涤1次，进水漂洗2次。如果是5公斤洗衣机满载测试，按每次进水大约35升来计算，一个洗衣机流程需要35*3＝105升的水。5000次，则需要用水：5000*105＝525000升＝525吨水。如果对10台洗衣机——10款洗衣机控制板进行老化实验，则整个实验需要5000多吨水，这造成了严重水资源浪费。为了节约用水，大家想了很多办法，于是出现了水资源循环利用系统。一种是把用过的水过滤后收集到一个池中，然后把水泵到高处的蓄水池中，然后用自然落差给洗衣机供水；另一种是把收集到池中的水直接泵到洗衣机，当洗衣机打开进水阀进水时，水压强变低，当水压强低于下界线时启动水泵，当水压强高于上界线时关闭水泵。前者一般水塔不高(有的直接放在厂房楼顶)，所以水压强较小，洗衣机出水量较小；后者水泵启动频繁，水泵容易坏。由于水是循环利用的，容易滋生细菌，用后一段时间后水会变臭，需要重新更换循环用水。

为了增加老化实验的真实性，往往要增加一些大家不要的衣物放到洗衣机中，衣物经过长时间的水侵泡洗涤后，会变质烂掉。烂布同时增加了水质污染，长期不晒干更容易滋生细菌，从而加速了水的污染，也加速了重新更换循环水的速度。人在这种环境中工作也增加了患病的机率，同时也会影响企业形象。在以人为本的当今社会，需要更干净的工作环境；而从企业来说也需要一个整洁的环境，以便提高企业形象，同时还能节约成本。因此，开发一种节约用水的洗衣机控制板老化实验设备非常具有现实意义。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是针对上述现有技术提供一种将洗衣机控制板的 老化实验从洗衣机整机老化实验中脱离出来，无需用水，又能达到预定的老化效果的洗衣机控制板老化实验设备。

本发明进一步所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种采用上述洗衣机控制板老化实验设备进行洗衣机控制板老化实验的方法。

本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种洗衣机控制板老化实验设备，其特征在于：包含能产生不同频率方波信号以用来模拟洗衣机水桶内水位频率的方波发生模块，与实际洗衣机中排水阀、进水阀和电机的型号和品牌均相同的测试排水阀、测试进水阀和测试电机，发电机和电阻负载；其中，所述方波发生模块的电源信号输入端与市电连接，所述方波发生模块模拟的水位频率信号与洗衣机控制板连接；测试排水阀和测试进水阀的电源信号输入端均与市电连接，测试排水阀的进水控制端子通过第一信号转换电路与方波发生模块连接，以将测试排水阀打开或关闭的电信号传递给方波发生模块；测试进水阀的排水控制端子通过第二信号转换电路与方波发生模块连接，以将测试进水阀打开或关闭的电信号传递给方波发生模块；洗衣机控制板与测试排水阀的排水控制端子和测试进水阀的进水控制端子连接用来控制测试排水阀和测试进水阀的打开与关闭；测试电机与洗衣机控制板连接，同时测试电机还与所述发电机连接，所述发电机与电阻负载连接；

所述方波发生模块包括电源模块、MCU、频率输出电路、存储单元，其中电源模块分别与MCU、频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元连接，频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元均与MCU连接，而所述MCU内部至少包含有第一计数器(T1)和第二计数器(TA)，所述MCU的时钟震荡电路输入引脚(Xin)和时钟震荡电路输出引脚(Xou)分别连接外接晶振、从而使MCU时钟源来自该外接晶振；所述MCU的第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚(T1OUT)与频率输出电路连接；

所述MCU通过“插值法”修正第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚(T1OUT)的输出频率，具体方式如下：

首先要对第一计数器(T1)的输入时钟源进行预分频设置：将第一计数器(T1)的输入时钟源的预分频设置为fx/1，fx为外接晶振的频率；

对第一计数器(T1)的匹配寄存器(T1DATA)的值(n)进行运算：

n+1＝fx/2/object_frequency＝fx/2object_frequency，其中object_frequency为电器终端控制板需要输出的任意一个频率；fx为外接晶振的频率；设fx/2object_frequency的商为：quotient，余数为：remainder，那么n的值为：n＝quotient-1；

对“插值时间(t1)”进行运算：

t1＝(remainder/(fx/2))/X

＝(2remainder/X)*(1/fx)

其中fx为外接晶振的频率，X为事先人为设定的1秒钟内需要进行插值的次数，上式中(1/fx)为第一计数器(T1)输入时钟源的时间周期；而“2remainder/X”就是“插 值”需要增加的匹配值部分，即“插值”时第一计数器(T1)的匹配寄存器的值为：n+2remainder/X；

在MCU启动时，对第一计数器(T1)的输入时钟源进行预分频设置；然后分别算插值时间(t1)和“插值”时第一计数器(T1)的匹配寄存器的值，将第二计数器(TA)初始化为等间隔时间为1/X秒的匹配中断，在每隔1/X秒第二计数器(TA)产生匹配中断时，对第一计数器进行一次插值动作，即此时将第一计数器的匹配寄存器的值置为“n+2remainder/X”并开放第一计数器的匹配中断，接着第一计数器产生匹配中断，这时第一计数器的匹配寄存器的值恢复原来的“n”并禁止第一计数器匹配中断。

作为改进，所述第二信号转换电路的具体结构为：所述测试进水阀的进水控制端子信号连接第一二极管的正极，第一二极管的负极与第三电阻第一端连接，第三电阻第二端连接第一光耦中发光器的正极连接，第一光耦中发光器的负极连接市电的零线；第二二极管的正极连接市电的零线，第二二极管的负极连接第三电阻的第二端；第一光耦中接收器的第一端接地，第一光耦中接收器的第二端连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接+5V稳压电源，第一三极管的集电极与第四电阻的第一端，第四电阻的第二端为测试进水阀的进水电信号与方波发生模块连接；第一电阻的第一端连接+5V稳压电源，第一电阻的第二端连接第一三极管的基极，第五电阻的第一端与第一三极管的集电极连接，第五电阻的第二端接地，第一电容的第一端与第一三极管的集电极连接，第一电容的第二端接地。

再改进，所述第一信号转换电路的具体结构为：所述测试排水阀的排水控制端子信号连接第三二极管的正极，第三二极管的负极与第八电阻第一端连接，第八电阻第二端连接第二光耦中发光器的正极连接，第二光耦中发光器的负极连接市电的零线；第四二极管的正极连接市电的零线，第四二极管的负极连接第八电阻的第二端；第二光耦中接收器的第一端接地，第二光耦中接收器的第二端连接第七电阻的第一端，第七电阻的第二端连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接+5V稳压电源，第二三极管的集电极与第九电阻的第一端，第九电阻的第二端为测试排水阀的排水电信号与方波发生模块连接；第六电阻的第一端连接+5V稳压电源，第六电阻的第二端连接第二三极管的基极，第十电阻的第一端与第二三极管的集电极连接，第十电阻的第二端接地，第二电容的第一端与第二三极管的集电极连接，第二电容的第二端接地。

再改进，所述MCU采用型号为S3F9498的单片机芯片，所述外接晶振采用型号为10PPM的8MHz晶振，所述频率输出电路包括第六三极管、第七三极管、第十八电阻、第十九电阻、第二十一电阻、第二十三电阻、第三电容、第四电容和输出端子，其中，MCU的第一计数器的匹配翻转输出引脚连接第三电容的第一端、第三电容的第一端、第二十一电阻的第一端和第二十三电阻的第一端，第三电容的第二端和第四电容的第二端分别与输出端子的两个引脚连接，第二十一电阻的第二端连接第六三极管的基极，第 二十三电阻的第二端连接第七三极管的基极，第六极管的发射极连接第十八电阻后与+5V电源连接，第七三极管的发射极连接第十九电阻后接地，第六三极管的集电极和第七三极管的集电极连接第四电容的第一引脚。

所述存储单元采用型号为24C02的EEPROM芯片，该EEPROM芯片的P2.7引脚连接，EEPROM芯片的SCL与MCP的P2.6引脚连接。

本发明解决上述进一步技术问题所采用的技术方案为：一种采用上述结构的洗衣机控制板老化实验设备进行洗衣机控制板老化实验的方法，其特征在于：洗衣机控制板通过模拟洗涤过程来实现洗衣机控制板老化实验，具体包含：洗衣机控制板先控制模拟进水阀打开，当方波发生模块的MCU侦测到模拟进水阀打开后，开始模拟进水过程，方波发生模块将水位频率逐渐减小，同时方波发生模块将水位频率实时反馈给洗衣机控制板；当洗衣机控制板检测到水位频率满足洗涤水位频率时，关闭模拟进水阀，当方波发生模块的MCU侦测到模拟进水阀关闭时，方波发生模块保持当前水位频率不变，此时，洗衣机控制板输出控制信号给测试电机将测试电机启动，此时测试电机带动与电阻负载连接的发电机，通过发电机和电阻负载来模拟洗衣机的电机载荷，从而模拟实际洗涤操作，并等待洗涤时间完毕；当洗涤时间结束后，洗衣机控制板输出控制信号给测试电机将测试电机关闭，同时，洗衣机控制板控制模拟排水阀打开，当方波发生模块的MCU侦测到模拟排水阀打开后，开始模拟排水过程，方波发生模块将水位频率逐渐增大，当水位频率到达预先设置的空桶频率时，方波发生模块将水位频率固定在空桶频率；

当洗衣机控制板需要再次模拟洗涤过程时，重复上述操作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：使用方波发生模块模拟洗衣机的进水和排水过程，用模拟电机带动小型发电机，发电机再接上不同的负载来模拟不同的洗衣机电机载荷，通过这样的方式，不用一滴水就可以达到老化洗衣机控制板的效果，同时美化了环境，节约了成本。

附图说明

图1为本发明实施例中洗衣机控制板老化实验设备的框图。

图2为本发明实施例中第一信号转换电路原理图；

图3为本发明实施例中第二信号转换电路原理图；

图4为本发明实施例中方波发生模块的电路框图；

图5为本发明实施例中方波发生模块的MCU部分电路原理图；

图6为本发明实施例中方波发生模块的频率输出电路原理图；

图7为本发明实施例中波发生模块的显示及按键输入电路原理图；

图8为本发明实施例中波发生模块的存储单元电路原理图；

图9为本发明实施例中波发生模块的输出波形对比图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示的洗衣机控制板老化实验设备，其包含用来模拟洗衣机水桶内水位频率的方波发生模块1，与实际洗衣机中排水阀、进水阀和电机的型号和品牌均相同的测试排水阀2、测试进水阀3和测试电机4，发电机5和电阻负载6；其中，所述方波发生模块1的电源信号输入端与市电连接，所述方波发生模块模拟1的水位频率信号与洗衣机控制板7连接；测试排水阀2和测试进水阀3的电源信号输入端均与市电连接；测试排水阀2的进水控制端子通过第一信号转换电路8与方波发生模块1连接，以将测试排水阀2打开或关闭的电信号传递给方波发生模块连接；测试进水阀3的排水控制端子通过第二信号转换电路9与方波发生模块1连接，以将测试进水阀3打开或关闭的电信号传递给方波发生模块连接；洗衣机控制板7与测试排水阀2的排水控制端子和测试进水阀3的进水控制端子连接用来控制测试排水阀2和测试进水阀3的打开与关闭；测试电机4与洗衣机控制板7连接，同时测试电机4还与所述发电机5连接，所述发电机5与电阻负载6连接。

使用方波发生模块模拟洗衣机的进水和排水过程，用模拟电机带动发电机，发电机再接上不同的负载来模拟不同的洗衣机电机载荷。通过这样的方式，不用一滴水就可以达到老化洗衣机控制板的效果，同时美化了环境，节约了成本。

所述第一信号转换电路的具体结构为：所述测试排水阀的排水控制端子信号连接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极与第八电阻R8第一端连接，第八电阻R8第二端连接第二光耦IC2中发光器的正极连接，第二光耦IC2中发光器的负极连接市电的零线；第四二极管D4的正极连接市电的零线，第四二极管D4的负极连接第八电阻R8的第二端；第二光耦IC2中接收器的第一端接地，第二光耦IC2中接收器的第二端连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端连接第二三极管Q3的基极，第二三极管Q3的发射极连接+5V稳压电源，第二三极管Q3的集电极与第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端为测试排水阀的排水电信号与方波发生模块1连接；第六电阻R6的第一端连接+5V稳压电源，第六电阻R6的第二端连接第二三极管Q2的基极，第十电阻R10的第一端与第二三极管Q2的集电极连接，第十电阻R10的第二端接地，第二电容C2的第一端与第二三极管Q2的集电极连接，第二电容C2的第二端接地，参见图2所示。

所述第二信号转换电路的具体结构为：所述测试进水阀的进水控制端子信号连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极与第三电阻R3第一端连接，第三电阻R3第二端连接第一光耦IC1中发光器的正极连接，第一光耦IC1中发光器的负极连接市电的零线；第二二极管D2的正极连接市电的零线，第二二极管D2的负极连接第三电阻R3的第二端；第一光耦IC1中接收器的第一端接地，第一光耦IC1中接收器的第二端 连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的发射极连接+5V稳压电源，第一三极管Q1的集电极与第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端为测试进水阀的进水电信号与方波发生模块1连接；第一电阻R1的第一端连接+5V稳压电源，第一电阻R1的第二端连接第一三极管Q1的基极，第五电阻R5的第一端与第一三极管Q1的集电极连接，第五电阻R5的第二端接地，第一电容C1的第一端与第一三极管的集电极连接，第一电容C1的第二端接地，参见图3所示。

本实施例提供的方波发生模块，其包括电源模块、MCU、频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元，其中电源模块分别与MCU、频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元连接，频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元均与MCU连接，参见图4所示；而所述MCU内部至少包含有第一计数器T1和第二计数器TA，所述MCU的时钟震荡电路输入引脚Xin和时钟震荡电路输出引脚Xou分别连接外接晶振、从而使MCU时钟源来自该外接晶振；所述MCU的第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚T1OUT与频率输出电路连接。

本实施例中，所述MCU采用型号为S3F9498的单片机芯片，所述外接晶振采用型号为10PPM的8MHz晶振，参见图5所示；所述频率输出电路包括第六三极管Q6、第七三极管Q7、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十一电阻R21、第二十三电阻R23、第三电容C3、第四电容C4和输出端子CN1，其中，MCU的第一计数器T1的匹配翻转输出引脚T1OUT连接第三电容C3的第一端、第三电容C4的第一端、第二十一电阻R21的第一端和第二十三电阻R23的第一端，第三电容C3的第二端和第四电容C4的第二端分别与输出端子CN1的两个引脚连接，第二十一电阻R21的第二端连接第六三极管Q6的基极，第二十三电阻R23的第二端连接第七三极管Q7的基极，第六极管Q6的发射极连接第十八电阻R18后与+5V电源连接，第七三极管Q7的发射极连接第十九电阻(R19)后接地，第六三极管Q6的集电极和第七三极管Q7的集电极连接第四电容的第一引脚；参见图6所示。

所述存储单元采用型号为24C02的EEPROM芯片，该EEPROM芯片的SDA引脚与MCU的P2.7引脚连接，EEPROM芯片的SCL与MCP的P2.6引脚连接，参见图8所示。

所述显示及按键输入电路包括4位数码管、第一开关按钮SW1、第二开关按钮SW2、第三开关按钮SW3、第四开关按钮SW4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第二十电阻R20、第二十二电阻R22、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，参见图7所示，其中 4位数码管的第1引脚连接第十电阻后与MCU的P15引脚连接，4位数码管的第2引脚连接第十一电阻后与MCU的P16引脚连接，4位数码管的第3引脚连接第五电阻后与MCU的P13引脚连接，4位数码管的第4引脚连接第六电阻后与MCU的P12引脚连接，4位数码管的第5引脚连接第一电阻后与MCU的P11引脚连接，4位数码管的第7引脚连接第四电阻后与MCU的P24引脚连接，4位数码管的第11引脚连接第三电阻后与MCU的P17引脚连接，4位数码管的第10引脚连接第二电阻后与MCU的P18引脚连接，4位数码管的第12引脚连接第二三极管的集电极，4位数码管的第9引脚连接第三三极管的集电极，4位数码管的第8引脚连接第四三极管的集电极，4位数码管的第6引脚连接第五三极管的集电极，第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管的发射极均连接+5V电源，第二三极管的基极连接第十七电阻后与MCU的P21引脚连接，第三三极管的基极连接第十六电阻后与MCU的P22引脚连接，第四三极管的基极连接第十五电阻后与MCU的P9引脚连接，第五三极管的基极连接第十四电阻后与MCU的P25引脚连接，第二十电阻的第一端连接+5V电源，第二十电阻的第二端连接MCU的P14引脚，第五电容的第一端连接MCU的P14引脚，第五电容的第二端接地，第二十二电阻的第一端连接MCU的P14引脚，第二十二电阻的第二端分别连接第一开关按钮、第二开关按钮、第三开关按钮和第四开关按钮的第一端，第一开关按钮的第二端连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接MCU的P21引脚，第二开关按钮的第二端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接MCU的P22引脚，第三开关按钮的第二端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接MCU的P9引脚，第四开关按钮的第二端连接第四二极管的正极，第四二极管的负极连接MCU的P25引脚，参见图7所示。

本实施例中方波发生模块为了实现精准的平均频率输出，MCU通过“插值法”修正第一计数器T1的匹配翻转输出引脚T1OUT的输出频率，具体方式如下：

首先要对第一计数器T1的输入时钟源进行预分频设置：将第一计数器T1的输入时钟源的预分频设置为fx/1，fx为外接晶振的频率；

对第一计数器T1的匹配寄存器T1DATA的值n进行运算：

n+1＝fx/2/object_frequency＝fx/2object_frequency，其中object_frequency为电器终端控制板需要输出的任意一个频率；fx为外接晶振的频率；设fx/2object_frequency的商为：quotient，余数为：remainder，那么n的值为：n＝quotient-1；

对“插值时间(t1)”进行运算：

t1＝(remainder/(fx/2))/X

＝(2remainder/X)*(1/fx)

其中fx为外接晶振的频率，X为事先人为设定的1秒钟内需要进行插值的次数，上式中(1/fx)为第一计数器T1输入时钟源的时间周期；而“2remainder/X”就是“插值”需要增加的匹配值部分，即“插值”时第一计数器(T1)的匹配寄存器的值为：n+ 2remainder/X；

在MCU启动时，对第一计数器T1的输入时钟源进行预分频设置；然后分别算插值时间t1和“插值”时第一计数器(T1)的匹配寄存器的值，将第二计数器TA初始化为等间隔时间为1/X秒的匹配中断，在每隔1/X秒第二计数器TA产生匹配中断时，对第一计数器进行一次插值动作，即此时将第一计数器的匹配寄存器的值置为“n+2remainder/X”并开放第一计数器的匹配中断，接着第一计数器产生匹配中断，这时第一计数器的的匹配寄存器的值恢复原来的“n”并禁止第一计数器匹配中断。

为了便于审查员理解，下面根据本实施例中，对“插值法”进行详细解释和描述：

MCU的时钟源来自10PPM的8MHz晶振，有了高精度的时钟源，才可以输出高精度的平均频率，方波输出采用“T1OUT”PIN脚输出，通过内部的第一计数器T1——16位计数器做匹配翻转输出，即当T1计数器从0开始计数到和第一计数器的匹配寄存器T1DATA的值相等时，产生一个匹配信号，这时第一计数器T1被清零，“T1OUT”PIN脚电平翻转输出。T1计数器的时钟源来自单片机外部晶振，也就是第一计数器T1的时钟源最大就是8MHz，而第一计数器的匹配寄存器T1DATA的值也只能是自然数n，根据MCU的规格书中给出T1OUT”PIN脚的输出瞬时方波频率的公式为8MHz/(n+1)/2，当n＝0时，8MHz/(0+1)/2＝4MHz；当n分别为1、2、3、4时，T1OUT”PIN脚对应的输出频率分别为2MHz，1MHz，500KHz、250KHz；由此可见单片机不能输出线性的瞬时频率(如不能输出499KHz～251KHz之间的频率)，洗衣机水频率范围18K～45K之间，也就是说水频率的要求可能是18K～45K之间的任意一个值。值得一提的是洗衣机控制板测试的是平均频率，不是瞬时频率，所以本实施例中，单片机采用“插值法”修正第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚(T1OUT)的输出频率，从而轻易得实现输出用户想要的平均频率。

假设任意输出的频率为object_frequency，我们首先计算出和目标频率最近的频率的匹配值，把8MHz/(n+1)/2中的n换成浮点数y，令8MHz/(y+1)/2＝object_frequency,那么我们就可以算出Y的值：

y＝8MHz/2/object_frequency-1

＝4MHz/object_frequency-1

把y小数点部分去掉，就是我们想要的最接近目标频率的匹配值n。以匹配值n得出来的瞬时频率会比目标频率object_frequency高一些，要想得到准确的平均频率，就必须定时使得其中一个电平变宽一些。如图6所示，没有加入插值前,而且匹配值固定是n时的波形周期全是T，加入插值t1后，有些方波周期加长了，变成了T+t1；假设，我们人为的设定1秒钟进行插值250次，也就是4ms插值一次，t1有可能被插入到高电平上，也有可能插入到低电平上。假设y＝n+x；即x为y的小数部分。那么我们可以得出另外一个等式:

8MHz/(n+x+1)/2＝object_frequency

通过一步一步演变后：

4MHz/(x+(n+1))＝object_frequency····················①

(x+(n+1))/4MHz＝1/object_frequency··················②

(x/4MHz)+((n+1)/4MHz)＝1/object_frequency·······③

((x/4MHz)+((n+1)/4MHz))*object_frequency＝1s·······④

(x*object_frequency/4MHz)+((n+1)*object_frequency/4MHz)＝1s·······⑤

等式③中的“((n+1)/4MHz)”就是图6中的时间周期“T”，而等式⑤中的

“(x*object_frequency/4MHz)”就是1S(1秒钟)内所需补偿的时间；由于这个时间分成250次来补偿，所以图3中的插值时间t1为：

t1＝(x*object_frequency/4MHz)/250·······⑥

“插值法”第一步：我们采用第一计数器T1——16位的计数器做匹配输出，首先要对第一计数器T1输入时钟源的预分频进行设置，假设预分频为fx/1(fx为晶振频率——8MHz)，也就是说T1计数器输入时钟源就是8MHz。我们把水频率范围18K～45K再放宽，放宽到8K～55K，求8K对应的匹配值为8MHz/(n+1)/2＝8KHz；

n＝8MHz/2/8KHz-1＝499；求55K对应的匹配值为n＝8Mhz/2/55KHz-1＝71(71.727取整)；由此可见要求输出的频率越高，相应的匹配值就越小，反之要求输出的频率越低，相应的匹配值就越大。第一计数器的匹配寄存器T1DATA是16位寄存器，所以最大匹配值不能超过(2¹⁶-1)(65535)，输出8K～55K频率范围时，对应最大匹配值为499，远远小于65535，所以第一计数器T1——16位计数器输入时钟源的预分频直接选fx/1的假设成立，所以预分频的设置为fx/1；

“插值法”第二步：匹配值n的运算，对于随意输出一个频率object_frequency，那么n的运算算式为：

n+1＝8MHz/2/object_frequency

＝4MHz/object_frequency

设4MHz/object_frequency的商为：quotient，余数为：remainder，那么n的值为：n＝quotient-1；

“插值法”第三步：“插值时间”的运算，实际这里的remainder就是公式⑥中的“x*object_frequency”，所以公式⑥可以改写成：

t1＝(x*object_frequency/4MHz)/250

＝(remainder/4MHz)/250

＝(remainder/125)/8MHz

＝(remainder/125)*(1/8MHz)

这里“1/8MHz”就是第一计数器T1的输入时钟源的时间周期，而“remainder/125”就是“插值”需要增加的匹配值部分，那么“插值”对应的匹配值为：n+remainder/125。

在单片机启动时，初始化第一计数器T1预分频设置fx/1(fx为晶振频率——8MHz)；按初始化输出的频率及上述描述方法算出匹配值n和“插值”对应的匹配值n+remainder/125，将第二计数器TA设为插值计数器，即将第二计数器器初始化为等间隔时间4ms中断，在每隔4ms——第二计数器TA产生中断时，进行一次插值动作，即此时开启第一计数器T1的匹配中断，把“n+remainder/125”的结果送到第一计数器的匹配寄存器T1DATA中，等第一计数器T1产生匹配中断后，再将第一计数器T1的匹配寄存器TADATA的值置换成n，并禁止第一计数器T1的匹配中断，直至下一次第一计数器T1的匹配中断开启。就这样周而复始得出精准的平均频率，经示波器测试，频率的精度高达0.2‰(误差小于0.2‰)。

本实施例中方波发生模块的显示和按键输入电路，由于采用4位数码管显示频率，精度为0.2‰，因此频率只能精确到十位，所以4位数码管显示数据的单位为10Hz，设4位数码管显示为“ABCD”，则读“AB.CD”KHz。本发明接通电源时，处于待机状态(数码管没有显示)，没有频率输出。在待机模式下，直接按“SW1”开机进入自由频率输出模式，数码管显示初始状态的频率26.70KHz，并输出相应频率。在自由频率输出模式下，按下“SW1”可以实现以“10Hz”的速度递增频率(按一下该键，会从26.70KHz增加到26.71KHz，一直按着该键1秒以上时，会以0.16秒的速度递增)；当按下“SW2”时，可以实现以“10Hz”的速度递减频率(按一下该键，会从26.70KHz减少到26.69KHz，一直按着该键1秒以上，会以0.16秒的速度递减)；当按下“SW3”可以实现以“1KHz”的速度递增频率(按一下该键，会从26.70KHz增加到27.70KHz，一直按着该键1秒以上，会以0.16秒的速度递增)；当按下“SW4”时，可以实现以“1KHz”的速度递减频率(按一下该键，会从26.70KHz减少到25.70KHz，一直按着该键1秒以上，会以0.16秒的速度递减)。当按键在操作后，显示会立即变化，输出频率也会随之变化。依此操作可以实现8K～55K之间的任意频率输出。在开机状态下同时按下“SW1”和“SW2”时，本发明重新回到待机状态。

在待机状态下先按住“SW2”键，再按下“SW1”后进入生产模式。在生产模式数据可以设置10组数据，每组3个数据。按下“SW4”时，显示当前是第几组数据；按下“SW1”时，会调出该组的第一个数据；按下“SW2”时，会调出该组的第二个数据；按下“SW3”时，会调出该组的第三个数据。先按住“SW3”不放，再按“SW4”时，可以选第几组数据。再选定某组某个数据后，比如某组的第一个数据后，长安“SW1”三秒，可以激活该组的第一个数据的设置，在设置被激活后，数码管闪烁，这时我们可以重新对这个数据进行设置，设置过程就如同开发过程中调频率一样的方法就可以改变要设定的频率，当按键没有操作3秒后退出数据设置状态并保存数据。用同样的方法长按“SW2”键3秒激活第二个数据的设置；长按“SW3”键3秒激活第三个数据的设置。 在生产模式中，可以同时按下“SW1”和“SW2”会退出生产模式进入待机状态。

采用上述洗衣机控制板老化实验设备进行洗衣机控制板老化实验的方法为：洗衣机控制板通过模拟洗涤过程来实现洗衣机控制板老化实验，具体包含：洗衣机控制板先控制模拟进水阀打开，当方波发生模块侦测到模拟进水阀打开后，开始模拟进水过程，方波发生模块将水位频率逐渐减小，同时方波发生模块将水位频率实时反馈给洗衣机控制板；当洗衣机控制板检测到水位频率满足洗涤水位频率时，关闭模拟进水阀，当方波发生模块侦测到模拟进水阀关闭时，方波发生模块保持当前水位频率不变，此时，洗衣机控制板输出控制信号给测试电机将测试电机启动，此时测试电机带动与电阻负载连接的发电机，通过发电机和电阻负载来模拟洗衣机的电机载荷，从而模拟实际洗涤操作，并等待洗涤时间完毕；当洗涤时间结束后，洗衣机控制板输出控制信号给测试电机将测试电机关闭，同时，洗衣机控制板控制模拟排水阀打开，当方波发生模块侦测到模拟排水阀打开后，开始模拟排水过程，方波发生模块将水位频率逐渐增大，当水位频率到达预先设置的空桶频率时，方波发生模块将水位频率固定在空桶频率；

当洗衣机控制板需要再次模拟洗涤过程时，重复上述操作。

由此可见，只要增加一个方波发生模块模拟水位频率，并根据模拟进水阀和模拟排水阀的开关状态改变水位频率，就可以达到真实的洗衣机进水和排水的效果。

Claims (6)

1.一种洗衣机控制板老化实验设备，其特征在于：包含能产生不同频率方波信号以用来模拟洗衣机水桶内水位频率的方波发生模块，与实际洗衣机中排水阀、进水阀和电机的型号和品牌均相同的测试排水阀、测试进水阀和测试电机，发电机和电阻负载；其中，所述方波发生模块的电源信号输入端与市电连接，所述方波发生模块模拟的水位频率信号与洗衣机控制板连接；测试排水阀和测试进水阀的电源信号输入端均与市电连接，测试排水阀的进水控制端子通过第一信号转换电路与方波发生模块连接，以将测试排水阀打开或关闭的电信号传递给方波发生模块；测试进水阀的排水控制端子通过第二信号转换电路与方波发生模块连接，以将测试进水阀打开或关闭的电信号传递给方波发生模块；洗衣机控制板与测试排水阀的排水控制端子和测试进水阀的进水控制端子连接用来控制测试排水阀和测试进水阀的打开与关闭；测试电机与洗衣机控制板连接，同时测试电机还与所述发电机连接，所述发电机与电阻负载连接；

所述方波发生模块包括电源模块、MCU、频率输出电路、存储单元，其中电源模块分别与MCU、频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元连接，频率输出电路、显示及按键输入电路和存储单元均与MCU连接，而所述MCU内部至少包含有第一计数器(T1)和第二计数器(TA)，所述MCU的时钟震荡电路输入引脚(Xin)和时钟震荡电路输出引脚(Xou)分别连接外接晶振、从而使MCU时钟源来自该外接晶振；所述MCU的第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚(T1OUT)与频率输出电路连接；

所述MCU通过“插值法”修正第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚(T1OUT)的输出频率，具体方式如下：

首先要对第一计数器(T1)的输入时钟源进行预分频设置：将第一计数器(T1)的输入时钟源的预分频设置为fx/1，fx为外接晶振的频率；

对第一计数器(T1)的匹配寄存器(T1DATA)的值n进行运算：

n+1＝fx/2/object_frequency＝fx/2object_frequency，其中object_frequency为电器终端控制板需要输出的任意一个频率；fx为外接晶振的频率；设fx/2object_frequency的商为：quotient，余数为：remainder，那么n的值为：n＝quotient-1；

对“插值时间t1”进行运算：

t1＝(remainder/(fx/2))/X

＝(2remainder/X)*(1/fx)

其中fx为外接晶振的频率，X为事先人为设定的1秒钟内需要进行插值的次数，上式中1/fx为第一计数器(T1)输入时钟源的时间周期；而“2remainder/X”就是“插值”需要增加的匹配值部分，即“插值”时第一计数器(T1)的匹配寄存器的值为：n+2remainder/X；

在MCU启动时，对第一计数器(T1)的输入时钟源进行预分频设置；然后分别算插值时间t1和“插值”时第一计数器(T1)的匹配寄存器的值，将第二计数器(TA)初始化为等间隔时间为1/X秒的匹配中断，在每隔1/X秒第二计数器(TA)产生匹配中断时，对第一计数器进行一次插值动作，即此时将第一计数器的匹配寄存器的值置为“n+2remainder/X”并开放第一计数器的匹配中断，接着第一计数器产生匹配中断，这时第一计数器的匹配寄存器的值恢复原来的“n”并禁止第一计数器匹配中断。

2.根据权利要求1所述的洗衣机控制板老化实验设备，其特征在于：所述第二信号转换电路的具体结构为：所述测试进水阀的进水控制端子信号连接第一二极管的正极，第一二极管的负极与第三电阻第一端连接，第三电阻第二端连接第一光耦中发光器的正极连接，第一光耦中发光器的负极连接市电的零线；第二二极管的正极连接市电的零线，第二二极管的负极连接第三电阻的第二端；第一光耦中接收器的第一端接地，第一光耦中接收器的第二端连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接+5V稳压电源，第一三极管的集电极与第四电阻的第一端，第四电阻的第二端为测试进水阀的进水电信号与方波发生模块连接；第一电阻的第一端连接+5V稳压电源，第一电阻的第二端连接第一三极管的基极，第五电阻的第一端与第一三极管的集电极连接，第五电阻的第二端接地，第一电容的第一端与第一三极管的集电极连接，第一电容的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的洗衣机控制板老化实验设备，其特征在于：所述第一信号转换电路的具体结构为：所述测试排水阀的排水控制端子信号连接第三二极管的正极，第三二极管的负极与第八电阻第一端连接，第八电阻第二端连接第二光耦中发光器的正极连接，第二光耦中发光器的负极连接市电的零线；第四二极管的正极连接市电的零线，第四二极管的负极连接第八电阻的第二端；第二光耦中接收器的第一端接地，第二光耦中接收器的第二端连接第七电阻的第一端，第七电阻的第二端连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接+5V稳压电源，第二三极管的集电极与第九电阻的第一端，第九电阻的第二端为测试排水阀的排水电信号与方波发生模块连接；第六电阻的第一端连接+5V稳压电源，第六电阻的第二端连接第二三极管的基极，第十电阻的第一端与第二三极管的集电极连接，第十电阻的第二端接地，第二电容的第一端与第二三极管的集电极连接，第二电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的洗衣机控制板老化实验设备，其特征在于：所述MCU采用型号为S3F9498的单片机芯片，所述外接晶振采用型号为10PPM的8MHz晶振，所述频率输出电路包括第六三极管(Q6)、第七三极管(Q7)、第十八电阻(R18)、第十九电阻(R19)、第二十一电阻(R21)、第二十三电阻(R23)、第三电容(C3)、第四电容(C4)和输出端子(CN1)，其中，MCU的第一计数器(T1)的匹配翻转输出引脚(T1OUT)连接第三电容(C3)的第一端、第四电容(C4)的第一端、第二十一电阻(R21)的第一端和第二十三电阻(R23)的第一端，第三电容(C3)的第二端和第四电容(C4)的第二端分别与输出端子(CN1)的两个引脚连接，第二十一电阻(R21)的第二端连接第六三极管(Q6)的基极，第二十三电阻(R23)的第二端连接第七三极管(Q7)的基极，第六极管(Q6)的发射极连接第十八电阻(R18)后与+5V电源连接，第七三极管(Q7)的发射极连接第十九电阻(R19)后接地，第六三极管(Q6)的集电极和第七三极管(Q7)的集电极连接第四电容(C4)的第一引脚。

5.根据权利要求4所述的洗衣机控制板老化实验设备，其特征在于：所述存储单元采用型号为24C02的EEPROM芯片，该EEPROM芯片SDA引脚与MCU的P2.7引脚连接，EEPROM芯片的SCL与MCP的P2.6引脚连接。

6.一种采用如权利要求1所述洗衣机控制板老化实验设备进行洗衣机控制板老化实验的方法，其特征在于：洗衣机控制板通过模拟洗涤过程来实现洗衣机控制板老化实验，具体包含：洗衣机控制板先控制模拟进水阀打开，当方波发生模块的MCU侦测到模拟进水阀打开后，开始模拟进水过程，方波发生模块将水位频率逐渐减小，同时方波发生模块将水位频率实时反馈给洗衣机控制板；当洗衣机控制板检测到水位频率满足洗涤水位频率时，关闭模拟进水阀，当方波发生模块的MCU侦测到模拟进水阀关闭时，方波发生模块保持当前水位频率不变，此时，洗衣机控制板输出控制信号给测试电机将测试电机启动，此时测试电机带动与电阻负载连接的发电机，通过发电机和电阻负载来模拟洗衣机的电机载荷，从而模拟实际洗涤操作，并等待洗涤时间完毕；当洗涤时间结束后，洗衣机控制板输出控制信号给测试电机将测试电机关闭，同时，洗衣机控制板控制模拟排水阀打开，当方波发生模块的MCU侦测到模拟排水阀打开后，开始模拟排水过程，方波发生模块将水位频率逐渐增大，当水位频率到达预先设置的空桶频率时，方波发生模块将水位频率固定在空桶频率；

当洗衣机控制板需要再次模拟洗涤过程时，重复上述操作。