（一）洗衣机故障检修

我们有个老旧的全自动洗衣机，是广东产的“爱德牌”。14年前因为出现无法排水故障，另外买了个金铃洗衣机。当时看它各个部件和外观都还挺好，想留待有空时再检修，就没有丢弃它。

最近想腾空杂物房，就考虑是否该丢弃这洗衣机了？考虑到搁置十多年，各个部件和马达都应该锈蚀死了。但通电试机，没想到它的马达还能正常运转。试运行它的“无水试机程序”，还能正常洗涤和进出水。灌水进去试，可以洗衣服，但排水只能排一半就停机了，也不能甩干。

拆开背盖，看到主轴上有个离合器，通过皮带和齿轮与马达连接，但我完全看不明白它的工作原理。只好上网，查找该洗衣机的电路图和相关维修资料，其中有关离合器的工作原理介绍如下：

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减速离合器洗涤工作过程：进入洗涤程序时，排水电磁铁断电，刹车杆在弹簧力的作用下，针刹车锁定，使脱水轴不能转动。同时刹车杆上一拨叉棘爪将棘轮拨过一个角度，方丝离合弹簧固定在棘轮壁上的这一端被拨动，另一端处于自由状态，离合套与外套轴分离，由丁方丝离合弹簧被拨松，洗涤轴与脱水轴分离，当电动机转动时，V带传动，从大带轮传过来的转动通过齿轮轴传至行星减速器，减速后由波轮轴传出，带动波轮旋转。

洗涤时，电动机运转，通过减速离合器，降低转速带动波轮间歇正反转，进行洗涤，此时洗涤脱水桶不转动；脱水时，电动机运转，通过离合器，不减速（即高速）带动脱水桶顺时针方向运转，进行脱水，此时波轮也随着脱水桶一起运转。

图1）

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上述信息我反复琢磨半天仍不得要领，只是粗略了解其大概工作原理。没办法，边干边体会吧！

为了便于检修，我拆开洗衣机盖板(控制主板、进水电磁阀、水位传感器都固定在盖板上)。由于外壳不好拆卸，我就把整个洗衣机翻转过来。下图2 图3是离合器与排水电磁铁（通过电磁铁动作牵引排水阀）结构外观—俯视图和侧视图：

图2）离合器 图3）排水电磁铁

我琢磨：我的洗衣机能够正常洗涤，说明马达及离合器没太大问题。排水只能排一半，说明排水电磁阀也没完全损坏，很可能是电磁铁芯生锈导致行程受阻，离合杆和棘爪也没能移动到位，以致影响马达带动不了脱水桶甩干。我试用起子撬动电磁铁芯，强行让离合杆和棘爪移动到位，并转到皮带轮，发现脱水桶是可以旋转的，这说明离合器并没有锈蚀，问题可能就是电磁铁芯吸合不到位。

找点机油涂抹到电磁铁芯和相关驱动机件上，多次运行脱水程序，给电磁铁反复通电吸合再释放。最后放水试机，洗涤和脱水都正常了。但又发生开机进水不停，似乎是水位传感器有问题，导致单片机检测不到有水信号，机器就不能开始洗涤程序。

爱德洗衣机的水位传感器在市面上也没有找到合适的替代品。从电路图看不出水位传感器的工作原理，我从网上找到资料有如下介绍：

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图4为该水位传感器的结构示意图，下部的气室加橡皮膜组成压力传感部分，上部的活动磁芯和线圈与振荡电路板一起组成LC振荡电路。 工作时，随着水位的升高，气室中的压力也升高。当压力升高到一定值时，橡皮膜推塑料盘顶着磁芯上移，电感线圈的电感发生变化，LC振荡电路的振荡频率也发生相应变化。当频率达到程序控制器预定值后（表示预定水位），程序控制器便发出指令停止进水，并转入洗涤程序。水位传感器在出厂前，振荡频率定为高水位频率22．60kHz，空水位频率25．20kHz。 水位越低，传感器输出的信号频率越高。

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网上的上述信息与爱德洗衣机的水位传感器情况吻合。我拆开我们的水位传感器，发现其橡皮膜已经老化开裂，怪不得不能工作了。我找气球等类似材料替代原橡皮膜换上，水位传感器又能工作了。不过水位感应误差变大了，通过调节传感器里面的螺丝，可以部分弥补误差。但最后只能使用“中-低水位”，如果用高水位，结果进水到水溢出了，洗衣机仍会以为水位不够而不断进水。为了废物利用，我只好将就地用“中-低水位”来洗衣服了！

3点备忘录：

（1）洗衣机的开盖安全开关SA1有防抖动功能：当洗衣机脱水时，如果衣物堆放不匀，致使脱水桶剧烈振动，以几十周的频率撞击安全开关SAI的传感杆， SA1连续输出通、断信号，微处理器（单片机）发出纠正指令，使洗衣机进入停水→进水一漂洗一排水一脱水程序，以便消除衣物摆放不匀造成的振动。如果反复几次不能消除该现象，单片机会令洗衣机进入脱水保护状态。该开关还有脱水时开盖断电功能，我使用感觉不太方便，就将其拆除了。以后不管是否开盖，洗衣机都可以照样脱水。

（2）排水电磁铁标牌工作电压是直流198V，从电路图上看不出直流198V电压的电路（其电源通断由双向可控硅控制）。实测工作电压是直流202V，用交流档测是96V交流---这可能是由220V交流半波整流得到的脉动直流。

（3）该洗衣机的电路原理图如下（图5）：

图5

图6）洗衣机控制面板外观

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（二）全自动洗衣机硬件修改及软件设计

洗衣机用一段时间后，又发生洗衣到最后阶段“甩干排水”时就停机了。检查各个硬件未见有问题，估计是单片机程序因为某次无意的错误碰触高压打火干扰，导致软件意外被修改？尽管这个可能性“很扯”，反正洗衣机就是可以循环3次洗涤和进水 排水，但最后一次的“甩干排水”就不执行了。

我试运行产品的无水洗衣模拟测试程序，洗涤进出水各个功能都是正常的(说明洗衣机的硬件没问题)。因为该产品配有参考电路图，我手头又有好几个洗衣机的例程，干脆尝试更换单片机，自己重写程序看看效果如何。

开始以为这是很简单的工作，真正动手时，才发现问题多多。

最主要问题是原机单片机不知道是什么型号？其引脚排列和51系列产品完全不同，这就导致硬件工作量大为增加，比自己另外做一个洗衣机的工作量还要大。

下图6 图7，先将原单片机拆焊下来，加一个单片机插座，以便以后可以随意更换单片机。

图6）已经拆下了原单片机的部分电路板

图7）加焊了一个单片机插座

图8）原单片机底部引脚布线

图9）更换51单片机后，重新更改的引脚走线。

图10）最后修改好的电路板。

硬件修改完成后，在进行实际软件设计时，才发现要按照原硬件原理图接线来设计软件，会有很多无法躲避的麻烦。

第一个难点：由于该单片机的硬件接口有限，原洗衣机操作面板显示不同工作状态的的14个LED灯与2个数码管是共用单片机端口端口，软件编程时就不能简单地令某个端口变高或变低电平来控制LED的亮灭，这样会导致数码管乱闪。反之亦然，数码管显示时，LED也会乱闪。如何通过控制4个片选三极管来分时显示LED和数码管，浪费了我很多测试时间。

第二个难点：我是用定时器做洗衣程序调度器，单片机给洗衣机按键、LED、数码管和马达按不同时间间隙执行不同的动作，这比顺序循环运行的软件设计及调试要麻烦很多。陆陆续续搞了很长时间才把程序走通。

第三个难点：水位传感器没买到合适产品，自己换气室的薄膜后，重新测试高中低不同水位对应不同输出电压值。期间要反复进水排水测试，也是挺费神的。最尴尬的是，我是在住房室内进行将水位和软硬件联合测试的。某次测试后，洗衣机没排水就撂下不管了。结果我外出办事半天后，洗衣机排水阀发生漏水故障，洗衣机里的水全漏出来，房间泡了1厘米的水，还通过地板裂缝漏到楼下邻居的卧房，把人家的床铺被子和床垫全淋湿透了。最后硬着头皮给人家道歉、赔钱，过后很长时间都不好意思面对人家，真是难堪死了！

（三）最后实现的软硬件情况说明：

洗衣机是用STC89C52RC或STC89C54RC类单片机，水位传感器是用电感式震荡电路。为了节省端口，洗衣状态显示的14个发光二极管是与2个LED数码管共用端口的，由4个三极管（VT7-VT10)驱动发光，并经软件分时控制来轮流显示，这导致了系统软件的复杂和不易读懂。

全自动洗衣机-实际产品应用程序功能：

洗衣进程有3种：全洗衣（洗涤 漂洗 甩干）；漂洗-甩干；单独甩干。

洗衣模式有2种：标准、省时。

水位设定有4种：高，中，低2，低1。

按下起动按键后，洗衣机开始进水，到达设定水位后停止进水。紧接着电动机开始正反转运行，每次正反转由四个节拍组成：

1）正转= 5-10秒； 2）停转= 3-4秒； 3）反转= 5-10秒； 4）停转= 3-4秒。

进水= 3分钟，洗涤= 省时39分钟/标准51分钟，排水=3分钟，脱水=1.5分钟。脱水时电动机正转90秒（Tspin_Minute）。

预定洗涤时间完成后，就排水和甩干。到达预定的3次循环洗涤排水周期后，洗衣过程结束，并发出提醒蜂鸣声。全过程约为省时39分钟/标准51分钟。

为防止意外，在进水和排水期间，如果超过80秒水位都没变化，便认为进出水有故障而停机报警。

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（四）全自动洗衣机主要源码

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void InitAll(void)

{ // LED_Regular =ON; //ON=1,默认为标准程序，灯亮

Pump_in = OFF; //OFF=0; 进水控制，关， 单个反相器驱动

Pump_out= 1; // P2^0=排水控制，1=关，因为本人另加有2个反相器串联电路

Motor_R = OFF; //电机正转，不走=OFF=0， 单个反相器驱动

Motor_L = OFF; //电机反转，不走=OFF=0， 单个反相器驱动

Beeper = OFF; //报警喇叭，不叫=OFF=0

P1= 0xef; //let P1口为输入= 3个按键=P12-P14-P15,注意:P17=beeper=0不响

K_program= 1; //let P33口为输入,K_program = P3^3=启停按键1=int1 port

//标志清零：

flag_Washing =0; //运行标志，1为已经开始运行，0为暂停

f_Ledtimer =0; // 控制LED亮或灭的标志，timer_led=off=0

F_level=W_empty; // F_level是检测到的水位频率，

W_level=W_MIDD; // W_level是预置的水位，W_MIDD=242,中LED=亮,

Level_case = F_MIDD; //设置水位时的增量累加器=1-2-3-4=high-middle-low2-low1,

T_Normal_min=9; //=9对应=9*3 24=51分钟

T_Normal_sec=0;

T_Econormy_min=5; //=5对应=5*3 24=39分钟 =省时洗涤，仿真=1

T_Econormy_sec=0;

//进出水 甩干的时间

Tin_Minute = 3; //water-in时间 =3分钟

Tin_Second = 0; // =秒

Tout_Minute = 3; //water-out时间=3分钟

Tout_Second = 0;

Tspin_Minute= 1; //甩干时间=1分30秒,如果2分钟可能会太长.

Tspin_Second= 30; //如果仿真用30秒

T_in_out20s = 0; //20S时间间隔计数器--用于每20S测试一次进出水，看是否正常?

F_level_40 = 0;

F_level_80 = 0; //80S间隔水位频率暂存值，比较其变化值来判断进出水是否正常？

Wash_count =0; //实际循环洗涤次数计数器=清零

Wash_cycle = 3; //循环洗涤次数（一个循环=进水 洗涤 脱水）=3是标准洗涤次数

W_progress = 0; // 工作状态跳转控制标志=0-进水(浸泡)，1-洗涤，2-排水，3-甩干

Washprogram= 2; //1=标准，2=省时

if(Washprogram== 1) //1=标准，2=省时

{ Txi_Minute = T_Normal_min; //正常洗涤=7分*3,对应=21分钟；仿真时=0分钟 30秒

Txi_Second = T_Normal_sec;

}

else

{ Txi_Minute = T_Econormy_min; //省时洗涤=5分*3,对应=15分钟；仿真时=0分钟 30秒

Txi_Second = T_Econormy_sec;

}

}

//==================================-

void main()

{ uchar Tms=500; //延时显示参数-实际应用=APP=500

InitAll(); //管脚初始化，报警喇叭，进水、排水、电机正转反转均=关闭

Beep50(); //Beeper=0=stop蜂鸣器, =1=响=p17

Timer1_Init(); // T1作调度器

Timer0_Init(); // 定时器0中断作为水位检测脉冲计数

Timer2_Init(); // 定时器2中断计时，将T0的频率计数转为频率

EA=1;

T_all_reman= T_all; //T_all(洗涤总时长)；T_all_reman=洗涤剩余时间

while(1)

{

//设置洗涤参数：

if(flag_Washing==0) //如果在暂停状态（首次开机或按了暂停键）才可以设置洗涤参数

{

Set_Level_case(); //设置水位， =key2=p13, Level_case ;

//改变洗涤进程:

Set_progress(); //progress=key3=p15,

//改变洗涤方式:

Set_program(); //program=key4，洗涤方式：F_Normal=1, F_Econormy=2,

ET1= 0; //调度器T1关中断，调度器不工作，停止循环显示，

}

key_scan(); //选择"启动/暂停"

//=key scan wash start。如果开始洗涤，就从wash_on()开始

Led_Update(); //洗衣状态的LED显示

Seg_Update(); //轮流显示水位和剩余洗涤时间

//因为试运行出错时,调度器里不能关断pump-in,所以这里加-err超时处理

if((F_level <W_OVER)||(F_level==W_ERR))

// 检测到的水位F_level有问题,W_ERR=0,W_OVER=220=过高水位

{ W_progress=8; T_all_reman=99;

Second=0; Minute=0; Beep300();

Stop_Motor(); Pump_out_off(); Pump_in_off();

}

}

}

//程序结束。

20220814