CN1932128A - 一种双控单线通讯的洗衣机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明包括用户界面板(Interface Board)和驱动板(Drive Board)，用户界面板和驱动板均设有一个MCU，用户界面板负责显示界面和按键输入、洗涤程序选择等人机交互功能，同时承担系统运行功能分工总控制；驱动板上负责电机调速、阀门/加热器等控制部件的驱动及温度、水位等传感信号的检测，用户界面板和驱动板之间通过一根数据线进行通讯。整个系统设计升级、扩展容易，从而简化了开发过程，减少了不必要的重复劳动过程。

Description

一种双控单线通讯的洗衣机控制系统
技术领域
本发明涉及一种洗衣机控制系统，特别涉及一种双MCU(微控制器)控制单线通讯的控制系统。
背景技术
如图1，图2，图3所示，传统的洗衣机智能控制系统往往采用单MCU甚至单PCB板设计，将所有的功能如人机界面交互、电机/阀门/泵等众多控制部件驱动及各种传感器参数输入检测集中到一块PCB板上，由一个MCU来全面处理。由于洗衣机控制整体功能复杂，智能化程度要求高，整个系统尤其电机驱动控制系统功能算法相当复杂，调试、开发周期较长，让所有的功能均由一个MCU完成，一方面增加了对MCU的资源要求，使得MCU在I/O口线数量、定时器、外中断、程序空间甚至运行速度等方面均有较高的要求，从而给MCU选型、设计、采购带来一定的困难；另一方面，由于用户界面越来越广泛的个性化设计要求，使得应用同一型号(系列)MCU在进行产品多界面(如LED/LCD/VFD)设计、产品系列化、新品快速推出及低成化等方面遇到极大的矛盾，关键软、硬件的模块化、标准化设计变得不可行或不经济；此外，滚筒洗衣机控制PCB结构设计也是一个较难解决的问题，由于控制部件较多，电气布线复杂，各厂家内筒容积的极大化追求(提高衣服洗涤容量和洗净比)和外部体积的极小化追求(减少空间占用)使得操作板附近PCB安装空间小，线路复杂，器件布局要求高，只用一个MCU设计，如采用单PCB板，则导致结构设计难度提高，布局困难，如果采用两块PCB板，则数据连线较多，导致设计成本提高，甚至降低产品可靠性(如EMC/安规/抗振动等)。由于以上这些因素，使得对于洗衣机控制系统设计的开发工程师要求很高，而且重复劳动大，不利于软、硬件的模块化设计和标准化设计，不利于开发效率和开发成熟度的提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种双MCU控制单线通讯的智能控制系统。
为了实现所述目的，本发明包括用户界面板(Interface Board)和驱动板(Drive Board)，用户界面板和驱动板均设有一个MCU，用户界面板负责显示界面和按键输入、洗涤程序选择等人机交互功能，同时承担系统运行功能分工总控制；驱动板上负责电机调速、阀门/加热器等控制部件的驱动及温度、水位等传感信号的检测，用户界面板和驱动板之间通过一根数据线进行通讯。
本发明具有以下优点：本发明提供应用级的接口控制方式，通过控制用户界面板简单的控制命令即可处理复杂的洗衣机电机调速系统，通过用户界面简单的个性设计变换便可实现新型号的开发和拓展，结构设计非常灵活，电气布线简单，用户界面更改灵活方便，驱动板极易标准化。电路方面，阻容降压成本较低，整个系统设计升级、扩展容易，从而简化了开发过程，减少了不必要的重复劳动过程。
附图说明
图1是现有技术单MCU设计的电路框图；
图2是典型的洗衣机用户人机界面示意图；
图3是现有技术单MCU及双PCB设计的结构图；
图4是本发明双MCU设计的电路框图。
具体实施方式
如图4所示，本发明将现有技术的单MCU控制(用户界面和电机驱动系统共用一块PCB板或带较多连线的两块PCB板)改为双MCU(用户界面和电机驱动系统采用两块独立PCB板，各带一个MCU)控制，其中用户界面板1完成控制系统信息(参数设置信息/运行状态信息/故障信息等)显示、运行命令输入等人机交互功能，驱动板2完成电机调速、阀门锁/泵/加热器/风扇等控制部件驱动及水位系统/温度系统检测等驱动和检测功能，用户界面板1和驱动板2上均设有MCU和电源系统，两者之间通过串行UART(通用异步接收/发送装置)接口协议进行异步半双工通讯，交换数据和信息。
电路结构方面：用户界面板1和驱动板2采用相互独立的电源电路，电源电路采用阻容降压电路3。其中用户界面板1提供0V，+12V，-5V三组电源，+12V给蜂鸣器供电，0V和-5V给MCU1供电，并且0V和电源零线建立共电势位。驱动板电源方面，设计0V，-5V，+24V三组电源，0V和-5V给MCU2及可控硅继电器电路5供电，+24V用来驱动继电器，同样让0V和电源零线建立共电势位。这样，用户界面板1和驱动板2通过电源公共零线建立了共同的共地(0V)点，使得串行UART通讯单线4可行。
数据通讯方面：通讯协议采用串行UART接口协议，用户界面板1将用户输入的洗衣机运行参数和命令进行实时处理，将任务分解，通过UART协议将命令传送给驱动板2，驱动板2收到指令后，驱动电机及阀门等控制部件运行，同时驱动板2将采集到的水位开关信号、湿度信号等参数及运行信息反馈给用户界面板1进行处理和显示。将单个MCU的TXD(发射)及RXD(接收)口通过电阻连在一起再通过通讯线与另一MCU相连，考滤到系统的抗干扰性，通讯协议波特率采用最低2400Hz，半双工工作模式，通讯格式为：数据位(8bit)，校验位(1bit)，奇校验，起始位(1bit低电平)，停止位(1bit高电平)。
MCU选择方面：用户界面板1方面由于功能相对简单，可根据顾客个性化要求选择各种合适资源及性价比较高的单片机，考虑到串行UART通讯的便利性，可选择具有标准UART(TXD/RXD)功能的单片机，而驱动板2则可以米用合适资源的比较固定的单片机，本发明方案的MCU型号采用ATMEL公司maga8/88单片机。
由于洗衣机控制系统最关键的电路及程序算法为电机调速及各种控制部件的驱动和各顶参数检测，通过不同MCU和单元电路的分工，并规范好数据通讯的协议后，驱动板便成为一块具有洗衣机电机调速和相关功能的标准模板，不同型号系列、不同界面甚至不同厂家的洗衣机型号只需对调试相对简单用户界面板进行修改即可，大大提高开发速度及成熟度，成本大幅度降低。

Claims (4)

1、一种双控单线通讯的洗衣机控制系统，其特征在于包括用户界面板和驱动板，用户界面板和驱动板均设有一个MCU，用户界面板和驱动板之间通过一根数据线进行通讯。
2、根据权利要求1所述的一种双控单线通讯的洗衣机控制系统，其特征在于所述的用户界面板负责显示界面和按键输入、洗涤程序选择等人机交互功能，同时承担系统运行功能分工总控制；驱动板负责电机调速、阀门/加热器等控制部件的驱动及温度、水位等传感信号的检测。
3、根据权利要求1所述的一种双控单线通讯的洗衣机控制系统，其特征在于所述的用户界面板和驱动板采用相互独立的电源电路，电源电路采用阻容降压电路，用户界面板的阻容降压电路提供0V，+12V，-5V三组电源，+12V给蜂鸣器供电，0V和-5V给MCU1供电，并且0V和电源零线建立共电势位；驱动板的阻容降压电路也提供设计0V，-5V，+24V三组电源，0V和-5V给MCU2及可控硅继电器电路供电，+24V用来驱动继电器，同样让0V和电源零线建立共电势位。
4、根据权利要求1所述的一种双控单线通讯的洗衣机控制系统，其特征在于所述的数据线采用串行UART接口协议进行异步半双工通讯，用户界面板将用户输入的洗衣机运行参数和命令进行实时处理，将任务分解，通过UART协议将命令传送给驱动板，驱动板收到指令后，驱动电机及阀门等控制部件运行，同时驱动板将采集到的水位开关信号、湿度信号等参数及运行信息反馈给用户界面板进行处理和显示。
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