洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計

《洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、開題報告 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 題目類型 工程設(shè)計（項目）√ 論文類R 作品設(shè)計類□ 其他□ 一、選題簡介、意義 選題簡介： 指導(dǎo)老師命題內(nèi)，學(xué)生自主選題。 意義：    隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，消費者對家電自動化的需求不斷增加，全自動洗衣機占據(jù)重要地位。目前市場上銷售的洗衣機種類繁多，更換速度快，從普通型到半自動型，洗衣機越來越自動化，操作更方便，容量越來越大更大。一般而言，節(jié)能，節(jié)水和環(huán)保的全自動洗衣機一直占據(jù)市場主導(dǎo)地位。未來，洗衣機將開發(fā)出高可靠性，功能完善，節(jié)水節(jié)電，降噪，省時，多種規(guī)格。然

2、而，由于普通洗衣機由按鈕和機械定時器控制，觸點易磨損，故障率高，用戶在使用過程中無法給出準(zhǔn)確的定時和醒目的顯示，并且智能控制使用單片機可以有效地實現(xiàn)洗衣機。為克服這些缺點，靈活實現(xiàn)多功能技術(shù)的兼容性，采用單片機控制全自動洗衣機的系統(tǒng)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。 二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問題，預(yù)期目標(biāo)，研究步驟、方法及措施等） 研究的內(nèi)容 此時，系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)對洗衣機整個洗滌過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入，洗滌，脫水和結(jié)束性能?？刂葡到y(tǒng)主要由三個模塊組成：電源電路，數(shù)字控制電路和機械控制電路。電源電路為數(shù)字控制電路提供穩(wěn)定的5V DC電壓，為電機提

3、供220V電源。數(shù)字控制電路負(fù)責(zé)控制洗衣機的工作過程，主要由AT89C51單片機，兩個普通數(shù)碼管，按鈕，蜂鳴器和LED指示燈組成。燈組成;機械控制電路實現(xiàn)水位檢測，電機驅(qū)動，水，排水等功能，主要由水位檢測器，電機，傳動系統(tǒng)組件，進水和出水電磁閥組成。 要解決的問題   研究全自動洗衣機控制系統(tǒng)的重點和難點在于對全自動洗衣機控制系統(tǒng)方案設(shè)計及對它功能的實現(xiàn)，控制系統(tǒng)方案的設(shè)計決定了后面系統(tǒng)的功能，同樣，想要研究個什么樣功能的全自動洗衣機控制系統(tǒng)決定了系統(tǒng)設(shè)計方案。課題主要包含幾個部分:硬件設(shè)計與調(diào)試、軟件開發(fā)與調(diào)試、系統(tǒng)仿真運行、軟硬件聯(lián)合調(diào)試等。因此，完成此課題必須

4、要有豐富的相關(guān)專業(yè)知識和認(rèn)真細(xì)致的學(xué)習(xí)態(tài)度。 研究步驟 第一步：搜集資料；第二步：立論依據(jù)、研究目的及意義；第三步：分析問題； 最后解決問題。 方法及措施 收集資料。通過國內(nèi)外對洗衣機控制系統(tǒng)研究入手收集各種關(guān)于洗衣機控制系統(tǒng)的資料，重點對洗衣機控制系統(tǒng)的資料論文進行收集并結(jié)合所收集的各種資料，對洗衣機控制系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算。洗衣機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計好后，利用專門軟件對其進行編程調(diào)試。 三、設(shè)計（論文）體系、結(jié)構(gòu)（大綱） 第一章 緒論 （一）課題背景及意義 （二）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 （一）設(shè)計內(nèi)容 （1）洗衣機系統(tǒng)流程設(shè)計 （二）電路總體設(shè)

5、計方案 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 （一）微控制器的選用及電路設(shè)計 （1）AT89S51單片機介紹 （2）AT89S單片機電路設(shè)計 （二）電機與進排水控制模板的設(shè)計 （1）可控硅的介紹 （3） 水位檢測模塊的設(shè)計 （1）水位傳感器的選擇 （四）按鍵模塊設(shè)計 （五）顯示模塊電路設(shè)計 （六）報警模塊設(shè)計 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 （一）按鍵模塊程序 （二）數(shù)碼管顯示模塊 （三）洗衣程序模塊 總結(jié) 致謝 參考文獻 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 院（系）審批意見： 簽章：

6、 2018年3 月 9 日 洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要:從20世紀(jì)開始，社會科技技術(shù)的數(shù)量呈爆炸式增長，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展非常迅速，電子產(chǎn)品更換的速度更快。家用電器的發(fā)展也在其中，開發(fā)者抓住人們“懶惰”的性格，將家電設(shè)計的更加簡單易操作，更加智能人性化，洗衣機，作為家電的代表之一，從19世紀(jì)第一臺洗衣機被發(fā)明出來至今，其發(fā)展完全可以象征這一時期之間的人類技術(shù)的變遷。本設(shè)計主要采用AT89S51作為系統(tǒng)電路的控制核心，設(shè)計全自動洗衣機的控制系統(tǒng)硬件電路和C51程序驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，進出口電磁閥通斷，水位傳感器的的水位檢測，并通過3*4的矩陣式按鍵由用戶輸入洗衣機洗衣參數(shù)，由6位數(shù)碼

7、管顯示參數(shù)等方面，最終實現(xiàn)洗衣機加水，洗衣，脫水的的洗衣流程。 關(guān)鍵字：洗衣機;智能控制;單片機 Design of Washing Machine Control System Abstract:Since the beginning of the 20th century, the number of social science and technology has increased explosively, the development of science and technology is very rapid, and the replacement of

8、electronic products is faster. The development of household appliances is also among them. Developers seize people's "lazy" character, make the design of household appliances more simple and easy to operate, more intelligent and humane. As one of the representatives of household applia

9、nces, washing machine has been invented since the first washing machine was invented in the 19th century. Its development can completely symbolize the change of human technology during this period. This design mainly uses AT89S51 as the control core of the system circuit, designs the hardware circui

10、t of the control system of the automatic washing machine and the C51 program to drive the motor reversal, the on-off of the import and export solenoid valves, and the water level detection of the water level sensor. Through the matrix key of 3*4, the user inputs the washing parameters of the washing

11、 machine, and the display parameters of the six-digit digital tube, etc., finally realizes the washing machine adding water. Laundry, dehydrated laundry process. Key words: washing machine; intelligent control; single chip computer 目錄 第一章 緒論 8 （一）課題背景及意義 8 （二

12、）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 9 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 9 （一）設(shè)計內(nèi)容 9 （1）洗衣機系統(tǒng)流程設(shè)計 10 （2）洗衣機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 （二）電路總體設(shè)計方案 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 （一）微控制器的選用及電路設(shè)計 13 （1）AT89S51單片機介紹 13 （2）AT89S51單片機電路設(shè)計 14 （二）電機與進排水控制模塊的設(shè)計 16 （1）可控硅的介紹 17 （2）交流電動機的介紹 17 （3）電磁閥的介紹 18 （4）電機與進排水控制電路 18 （三）水位檢測模塊的設(shè)計 19 （1） 水位傳感器的選擇 19 （2） ADC0832芯片的介紹 2

13、0 （3）水位檢測電路 21 （四）按鍵模塊設(shè)計 21 （五）顯示模塊電路設(shè)計 22 （六）報警模塊設(shè)計 23 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 23 （一）按鍵模塊程序 23 （1）按鍵掃描程序流程圖 23 （2）按鍵掃描程序代碼 24 （二）數(shù)碼管顯示模塊 25 （1）數(shù)碼管顯示程序流程圖 25 （2）數(shù)碼管顯示程序代碼 26 （三）洗衣程序模塊 28 （1）洗衣程序流程圖 28 （2）洗衣流程程序代碼 30 總結(jié) 31 致謝 32 參考文獻 33 第一章 緒論 （一）課題背景及意義 十九世紀(jì)六十年代末期，一個名叫漢密爾頓的人，制造了人類歷

14、史上第一臺洗衣機。但是因為那個年代工具條件有限，制造技術(shù)更是不夠成熟，所以第一臺洗衣機就只是一個木桶形式的，里面僅裝了像船槳一樣的木頭劃槳。這個直軸是和一個曲柄連接在一起的，搖動直軸曲柄也就會跟著一起轉(zhuǎn)動。雖然這臺洗衣機幫人們大大緩解了洗衣的壓力，但是這個洗衣機存在很大的缺點——容易損壞衣服。在當(dāng)時的年代人們還是不怎么富裕的所以一件衣服損耗是不能這么嚴(yán)重的，所以這第一太洗衣機并沒有廣泛的被使用。但是這臺洗衣機的制造意味著人們擺脫清洗衣物煩惱的開端。到1874，美國比爾布萊克發(fā)明了木制洗手機。在同里，安裝了6個木片，旋轉(zhuǎn)手柄和齒輪，這樣衣服就可以在桶里滾動，這樣就可以達到清洗的目的。在1880，

15、蒸汽洗滌器被蒸汽動力代替了人力。經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展，現(xiàn)代的蒸汽洗衣機與當(dāng)時的洗衣機相比有了前所未有的升級，但原理基本相同。自從蒸汽模式工作的洗衣機發(fā)明出來以后并得到人們的認(rèn)可后，另外兩種洗衣機也被人們研究出來。 1910年，有人調(diào)試出了可以用電的洗衣機。它的出現(xiàn)意味著人們正式進入智能家居的時代。二十二年后在米國，有個叫瑪塔依格的人對其他洗衣機的洗衣服內(nèi)部構(gòu)造進行了一些改變加上了自己的想法，令以前的脫動是改成了他的交辦的模式，經(jīng)過一系列改造之后，制作出了第一臺交辦式洗衣機。這種模式是在桶上組裝了一個木軸，木軸的下面裝有用于交辦衣服的木片，立軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的動力是來源于電機，立軸帶著攪拌片來回擺動使水流

16、不斷翻滾，衣服不斷旋轉(zhuǎn)并在水中摩擦以獲得清潔衣物的效果。 1910年，USA航空公司對外宣告，其國家的人研發(fā)出一種新的洗滌模式的洗衣機，這個新的洗衣機就是有個滾筒的洗衣機。就是把洗衣服、清水過衣服、甩干衣服這三大洗滌步驟都集中在一個滾桶里來完成工作的。他的出現(xiàn)可謂整個洗衣機的進化史又往前走了一大步。 八十九十年代人們對洗衣機又有了更進一步的改良，對外觀和實用性的要求更高了，繼而有出現(xiàn)了很多新模式的洗衣機。 隨后日本又對電機進行改良，繼而又帶動了新方式的大改革。 之后，經(jīng)歷了一個幾十年的發(fā)展，洗衣機變得更加完善更加人性化，產(chǎn)業(yè)化后的市場競爭又逐步降低了洗衣機的生產(chǎn)成本，使之變?yōu)榧壹覒魬舯?/p>

17、備的生活上的好幫手。 據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計分析，截至2015年我國國內(nèi)洗衣機市場滲透率已經(jīng)超過了76%，隨著全國國內(nèi)農(nóng)村地區(qū)需求不斷擴大，現(xiàn)在任然能在農(nóng)村看到那種半自動的雙缸洗衣機，雖然這款機器是一款改良后的，添加了促使衣物加快蒸發(fā)水分的功能但是還是不能沒有人的幫助才能完成。洗衣機不斷的發(fā)展各種品牌各種樣式，但是主要的還是那三種模式，但是現(xiàn)在還能在農(nóng)村看到那種半自動的雙缸洗衣機，雖然雙缸洗衣機是一款改良機，增加了甩干功能但是還是不能沒有人力才能完成。全自動洗衣機的內(nèi)部洗衣程序是洗衣機更智能化，無需人力，而且洗衣的范圍也增加了，各個季節(jié)的衣服都能洗滌。像一些厚重的衣服不需要人工手洗也不用再去洗衣店花

18、冤枉錢，既節(jié)省了人力也節(jié)省了財力。 從洗衣機行業(yè)的發(fā)展角度來看，目前整個行業(yè)發(fā)展的角度主要以節(jié)能節(jié)水，產(chǎn)品功能，綠色設(shè)計三個方向發(fā)展。其中相比于波輪式雙桶洗衣機，滾筒式洗衣機的節(jié)能節(jié)水效能要高。同時作為家用電器，更人性化的設(shè)計是人們選購洗衣機的重要參考因素，所以設(shè)計出一款出色的控制系統(tǒng)能夠迅速獲得市場的好評與青睞。好的控制系統(tǒng)可以省去使用者很多不必要的麻煩，只需一鍵開始便不需要后續(xù)操作即可自動完成全部洗衣流程。 （二）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活的提高越來越多人享受智能化帶來的便捷，多樣化的自動洗衣機進入普通家庭。洗衣機的類型和工作方式也在創(chuàng)造出跟為多元化設(shè)備，效率更高

19、，更加節(jié)能環(huán)保的智能洗衣機一直都是消費者青睞的對象 不僅如此，全自動化洗衣機的種類也是越來越多，在洗衣機行業(yè)中出現(xiàn)激烈的競爭。在2000年以前，洗衣機發(fā)展的方向一直面向節(jié)水，低噪聲等性能上，2000后，洗衣機銷售全面啟動后，行業(yè)技術(shù)趨勢集中在“干洗-節(jié)能”三大要點上。在往后，洗衣機的制造越來越受到廠家的重視，許多新技術(shù)不斷應(yīng)用于洗衣機中?？偠灾Ｎ磥硎袌錾系南匆聶C發(fā)展方向會向著：更加人性化、更加節(jié)能、可靠性更高、使用時間更長、性能價格比更高。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，洗衣機的市場有著極大的潛力和市場前景，這將是一個更大的繁榮。 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 在我們開始設(shè)計系統(tǒng)之前，需要知道要執(zhí)行哪

20、些任務(wù)，要實現(xiàn)什么要求，根據(jù)任務(wù)和要求選擇適當(dāng)?shù)能浖陀布幊谭椒ā?在設(shè)計之前，先了解洗衣機的工作流程和微控制器的工作原理，以算法模型為基礎(chǔ)，選擇合適的程序編程語言顯得尤為重要。 （一）設(shè)計內(nèi)容 現(xiàn)如今，常用的衣機分為全自動式的滾筒洗衣機和單筒或雙筒的半或全自動洗衣機，它們都依靠電機轉(zhuǎn)動波輪或滾筒帶動洗衣管內(nèi)的水來回轉(zhuǎn)動，起到衣物清潔的作用。在雙滾筒洗衣機中，通過機械定時器開關(guān)進行電機正反轉(zhuǎn)和洗滌時間的控制，通過電路完成全自動洗衣機，洗滌效果相同。但是這款洗衣機的洗滌方式不夠便捷，雙滾筒洗衣機一個水洗另一個是甩干，在使用時需要將水洗的放入衣物放水再滾動，轉(zhuǎn)動結(jié)束還要人工進行清水的洗滌去洗

21、衣液再把它放入甩干水桶中。要講過重復(fù)多次才能將衣物洗滌干凈，這個過程必須要經(jīng)過人的干預(yù)，這種方式既不方便快捷也時間和人力同時在一定比例下浪費了水資源。而全自動洗衣機不同：它是自動的。從用戶將衣服放入桶中關(guān)閉艙門按下開始鍵到從桶中洗好的衣物之間，完全不需要用戶其他操作，一切操作都在控制器編寫好的，中間過程不需要人工干預(yù)，它比雙滾筒洗衣機更方便。雖然PLC也可以實現(xiàn)控制洗衣機流程操作，但是PLC的成本分常高，一個PLC控制器的價格可以到1000塊以上，這樣很難控制洗衣機的整體成本。但是如果利用單片機就不會有這種煩惱，使用軟件編程的辦法就可以很容易地完成控制，且電路簡單，成本較低，更人性化更加智能化

22、?？紤]到綜合考慮，我們選擇了一種廉價、易買、強大的89S51單片機來作為新一款全自動洗衣機控制器。 （1）洗衣機系統(tǒng)流程設(shè)計 a、手動設(shè)定參數(shù)，正反轉(zhuǎn)時長x秒，循環(huán)次數(shù)i，脫水時常y b、確認(rèn)-開始按鈕，進入加水程序 c、加水程序＃進水指示燈亮起，進水電磁閥打開，進水，水位檢測sensor檢測水位高度達到高水位設(shè)定值后，加水結(jié)束，關(guān)閉進水電磁閥，進水指示燈熄滅，進入清洗程序。 d、洗衣程序＃洗衣指示燈亮起，電動機正轉(zhuǎn)x秒，停2s，反轉(zhuǎn)x秒，停2s。如此循環(huán)i次后，洗衣指示燈熄滅進入脫水程序 e、脫水程序＃脫水指示燈亮，排水電磁閥打開，水位檢測傳感器檢測到水位達到低水位，電動機正轉(zhuǎn)y

23、秒，結(jié)束后，關(guān)閉排水電磁閥，關(guān)閉脫水指示燈，進入報警程序。 f、報警程序＃蜂鳴器打開，進水，洗衣，脫水指示燈同時亮起。手動按下停止按鍵，關(guān)閉蜂鳴器，指示燈并且程序自動復(fù)位。 （2）洗衣機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖1 洗衣機機械結(jié)構(gòu)圖 （二）電路總體設(shè)計方案 圖2 電路系統(tǒng)框圖 上圖核心是單片機微控制器，其功能是運行用戶程序，命令不同部分的硬件完成已建立的任務(wù)，他是這個系統(tǒng)的“大腦”，是尤為重要的存在。 如果只有單片機還不能夠完成指揮各個部件的工作，原因是除了單片機，要使單片機能夠正常運行需要連接電源模塊，模塊時鐘和復(fù)位模塊，作為最小單片機系統(tǒng)的一部分，支撐著單片機的工作。按鍵與水位監(jiān)

24、測模塊與單片機的關(guān)系是像單片機內(nèi)輸入用戶設(shè)定以及傳感器參數(shù)，所以方向向內(nèi)。顯示、電機與進排水的控制模塊是整個系統(tǒng)的效應(yīng)器，接收來自單片機的信號，執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。 其中各個框圖的作用： a、單片機控制模塊：本模塊只有一個器件——AT89S51單片機，但它有很多優(yōu)點，比如對能量消耗的少、性價比高，還個C M O S 8位單片機，芯片里面含有4k Bytes ISP，有了這個 AT89S51就是內(nèi)部代碼可以重復(fù)擦除再寫一千余次Flash只可以觀看的軟件儲藏器輸入指令和監(jiān)控信號被用來調(diào)整相應(yīng)的程序。在對其它電路進行處理后，MCU輸出相應(yīng)的控制信號，從而完成相應(yīng)的工作狀態(tài)。 b、電源模塊：主要用于

25、為單片機和其他有需要的器件或者電路中提供一個+5V的電壓。電路主要通過外部輸入220V的交流電經(jīng)過降壓，整流，濾波，穩(wěn)壓一系列步驟后得到穩(wěn)定的+5V直流電以驅(qū)動單片機和芯片進行工作。也包括將輸入電壓變壓后得到能夠驅(qū)動電動機工作的額定電壓并將其供給電動機正常工作。 c、復(fù)位模塊：復(fù)位電路是單片機最小系統(tǒng)必不可少的部分，他需要在微控制器上電時工作，并且需要在電源故障或故障的情況下工作。因為無論單片機工作到什么狀態(tài)都需要恢復(fù)到一個初始值才能繼續(xù)下面的進程。從而允許單個驅(qū)動器從最初狀態(tài)運行程序，以防止單片機發(fā)生故障死機。 d、按鍵控制模塊：3*4矩陣式按鍵組成的按鍵模塊用于輸出用戶設(shè)定參數(shù)，12個

26、鍵位分別是0~9數(shù)字按鍵及控制洗衣機的啟動與停止的按鍵。 e、顯示模塊：顯示模塊的作用是用來顯示用戶通過按鍵輸入的3個兩位數(shù)的參數(shù)。采用6位數(shù)碼管與三個LED燈組成，通過數(shù)碼管設(shè)定和監(jiān)控每一步驟所用時間，用LED監(jiān)控正在運行的工作狀態(tài)。 f、電機控制模塊：該部分由電動機和驅(qū)動電動機的雙向可控硅及觸發(fā)電路組成，接收由單片機發(fā)出的控制信號控制無觸點開關(guān)來控制電動機的正反轉(zhuǎn)，完成用戶輸入的相應(yīng)工作狀態(tài)。 g、進排水控制模塊：該模塊同上一模塊類似，通過單片機發(fā)出該信號用于控制雙向晶閘管進水的控制并排出電磁閥，完成洗衣機進水和排水的工作。 h、水位監(jiān)測模塊：水位監(jiān)測模塊：該模塊通過水位傳感器監(jiān)測

27、洗衣機中的水位變化，然后通過A / D轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入MCU，以確定機器內(nèi)的水位。當(dāng)達到設(shè)定水位時，根據(jù)設(shè)定程序確定后續(xù)操作。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 （一）微控制器的選用及電路設(shè)計 我設(shè)計選用以單片機為主要的控制器，單片機相比其他中央控制器有高集成度，性能價格比高，塊頭小又靠譜和耗電量少的優(yōu)勢，功能更多更強大?？紤]到本設(shè)計所應(yīng)用的場合，要求整體結(jié)構(gòu)偏小型化，負(fù)載電壓低等特點，選擇單片機作為主控制器無疑是最好的選擇。 （1）AT89S51單片機介紹 本設(shè)計采用美國Atmel的AT89S51單片機。它是使用“MCS-51”內(nèi)核的8位微控制器的PULS版本。它具有更低的功耗和

28、更高的性能，性能價格比極高，所以應(yīng)用于很多嵌入式控制系統(tǒng)中，其內(nèi)部具有的資源以及功能如下表： 表1 AT89S51內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能表 部件名稱 功能 中央處理器（CPU） 中央處理單元是單片機的控制核心，由運算單元和控制器組成。主要功能是對數(shù)據(jù)執(zhí)行各種操作，包括加減乘除等基本運算，以及與、或、非等基本邏輯運算和數(shù)據(jù)的比較、位移的操作 內(nèi)部存儲器（RAM） 128字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，可讀寫，電源故障后數(shù)據(jù)丟失 內(nèi)部程序存儲器（ROM） 4k Bytes Flash片上程序存儲器;無法寫入只讀，掉電后數(shù)據(jù)不會丟失，用于存儲在程序或程序運行期間不會改變的原始數(shù)據(jù)。 并行I/O

29、口 在內(nèi)部，有4個8位并行I / O接口（P0，P1，P2，P3），用于并行輸入和輸出數(shù)據(jù)。 串行口 其內(nèi)部有2個全雙工串行通信口；可實現(xiàn)單片機與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)串行通訊 定時/計數(shù)器 內(nèi)部有兩個16位定時器/計數(shù)器，用于定時和計數(shù) 中斷系統(tǒng) 內(nèi)部有5個中斷源，分為高級和低級兩個優(yōu)先級 時鐘電路 內(nèi)部有時鐘電路，只需外界晶振和微調(diào)電容即可。晶振頻率常選擇6MHz，12MHz,11.0592MHz。 另外，At89s51在性能方面也有很強的表現(xiàn)，易學(xué)，價廉的優(yōu)勢，AT89S51擁有完整的輸入，輸出，控制端口和內(nèi)部存儲區(qū)域程序。它與我們通常的微機原理相似。它可以通過外部A

30、 / D，D / A轉(zhuǎn)換電路和運算放大器芯片收集傳感器傳輸信息，并可提供點陣或液晶LCD和外部部按鍵的人機交互,大器芯片收集傳感器的傳輸信息，并能精確地操縱外圍設(shè)備。 AT89S51的編程語言說它是C語言他也不完全是C語言，它是一只在C語言基礎(chǔ)上開發(fā)的名為C51的語言。 與計算機語言C相比，C51可以更直接的控制輸入輸出I/O端口，并輸出每個引腳的狀態(tài)。計算機語言C我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過了，所以對于C51編程可以說是比較容易的了。 使用51系列單片機編程，可以在沒有單片機硬件電路的情況下通過電腦軟件模擬仿真，使用Keil軟件編寫C51程序代碼，并使用后綴“.hex”編譯并檢查文件，然后打開prot

31、ous這個軟件繪制電路圖，然后再把hex文件燒錄到模擬的單片機中單機開始后就開始仿真，就像單片機上了電之后一樣，很直觀。 （2）AT89S51單片機電路設(shè)計 圖3 單片機最小系統(tǒng)電路 如上圖是能夠使單片機運線路的最小系統(tǒng)電路。對于51系列MCU，最小系統(tǒng)一般應(yīng)包括：微控制器，電源電路，時鐘電路，下面我們分別對這幾個電路進行介紹。 a、電源電路：本設(shè)計采用的單片機系統(tǒng)的供電部分是采用的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，串聯(lián)型穩(wěn)壓電源是由全橋整流，電容濾波，三端穩(wěn)壓三個小電路構(gòu)成的，具體的電路結(jié)構(gòu)如下圖4所示： 圖4 220V轉(zhuǎn)5V電源電路 在這個電路中，交流電力首先通過變壓器變壓器降至8V

32、，然后通過由4個二極管組成的橋式整流電路。在整流器之后，獲得具有大電壓波動的DC電源，并且在此連接330uf / 25V電解電容器。如果負(fù)載直接連接到電容器的兩端，當(dāng)負(fù)載變化或交流電源波動時，C1兩端的電壓將發(fā)生很大變化，因此需要更穩(wěn)定的電壓。利用五點六伏的穩(wěn)壓管產(chǎn)生五點六伏的零點電壓。該電壓加到VT1的b級后，VT1的e級就可以輸出5V電壓，通過C3濾波后就可以為微處理器等器件供電了。 要特別注意的是，我們不能給單片機附加太高的電壓，或者反向電源的正極和負(fù)極。如果單片機插入芯片插座中，因為VCC和GND正好處于對稱位置，所以插頭和反向會發(fā)生在電源和計數(shù)器的情況下，必須避免。三端穩(wěn)壓器780

33、5后還設(shè)置了一個1μF的電解電容器，具有濾波和阻尼的功能。 b、時鐘電路：時鐘電路部分是由一個晶振元器件，兩個調(diào)整電容和單片機的里面組成電路構(gòu)成的，晶振對這個電路來說非常重要，沒有它便不存在這個電路周期，沒有這個周期編寫的C語言就不能完成工作，那單片機就不能正常的運行。其運行方式就是一步一步地從ROM中接收信息，接著一點一點的吧接收到的信息進行工作。 核心部件里有個可以將增益相反相位變大的部件，其用處是用為了組成一個新的結(jié)構(gòu)，晶振上面的管腳①就是他們的傳輸進來的接口。在使用片內(nèi)振蕩器的時候，這個引腳外面連接者一個可以進行小幅度調(diào)整的電容。外接此其他部分的時候，這個管腳有要改接外面對應(yīng)的向外

34、發(fā)出的指令。晶振下面的引腳② 就是前面提到的反相放大器的信號傳輸出去的接口。在本電路工作是，這個引腳是出于懸空狀態(tài)的。圖4所顯示的外面連接的石英晶體還有上下兩個電容并排的組成了振蕩電路，然后連在放大器的反應(yīng)情況的回路中。對于這兩個外接C的要求并沒有過多的規(guī)定，但是對整個電路工作效率還是有多多少少的影響的。 圖5 晶振模塊電路 圖5是時鐘晶體振蕩器電路的電路圖。 AT89S51芯片的內(nèi)部電路中有一個高增益反相放大器。只要晶體振蕩器和微調(diào)電容連接在XTAL1和XTAL2之間，XTAL1和XTAL2就連接到微控制器的外部晶體振蕩器，可以形成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 c、復(fù)位電路：最右邊的引

35、腳RST與這個電路能連接必須要在中間連接圖中的靠右第二個的方形部分，這個方形部分作用就是用來減少雜音的傳播的，想要得要里面的能完成這個電路所需的信號，每個機器都要經(jīng)過固定的一個周期后，由這個電路本身的傳輸出去的電平讓這個電路采集到一次之后才行。要想使用上電有兩種方式。其中相對比較簡單的那個上電機器自動回復(fù)的電路結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖6 按鍵復(fù)位電路 圖6為按鍵復(fù)位電路除了上電復(fù)位功能外，還可以根據(jù)圖中的RESET按鈕復(fù)位電路。此時，電源Vcc被電阻器分壓，并且在RST端子處產(chǎn)生復(fù)位高電平。 （二）電機與進排水控制模塊的設(shè)計 單片機作為弱電控制器，輸出電壓僅有5v甚至更低，輸出電流也是

36、毫安級，想要以它直接驅(qū)動大功率的電動機轉(zhuǎn)動是不可能的，所以我們需要在單片機與電動機之間加上電控制器件控制220v市電的通斷來控制電動機，電磁閥以及傳感器一類的器件。經(jīng)由單片機的輸入輸出口、輸出控制信號和可控硅的操控，達成了洗衣機進水、排水、電機改動和電機回轉(zhuǎn)等幾個中樞行為。在這里，我們使用4個雙向晶閘管作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分。 （1）可控硅的介紹 可控硅 ，也被人們稱作為晶閘管，廣泛用于可控對準(zhǔn)，逆變器，變頻，穩(wěn)壓，非接觸開關(guān)等場合。 SCR裝置被廣泛用于家用電器，如二聚體，調(diào)節(jié)速度風(fēng)扇，空調(diào)，電視機，冰箱，洗衣機，照相機，組合音響，光電傳音道，定時控制器，玩具無線電遙控設(shè)備，照相機等。工

37、業(yè)控制。在分析原理時，可以將其視為PnP管和NPN管，其相應(yīng)的圖形顯示在正確的圖中。晶閘管雙向：雙向晶閘管是SCR對齊，晶閘管也稱為雙向。該器件可以理解控制方式與現(xiàn)有交流電路無關(guān)，電流控制小而大更新，具有無火花，運行快，壽命長，可靠性高，電路結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。其信號也被從正?？刂凭чl管，其是由兩個SCR連接，如示于圖2的模型通常明顯不同“3CTS”或“KS”外來信息也被表示為“三端可控硅” 圖7 可控硅的結(jié)構(gòu)示意與電路符號 （2）交流電動機的介紹 洗衣機要清洗衣物最重要的一個部件便是電機，通過電機的轉(zhuǎn)動帶動水流與衣物的轉(zhuǎn)動，撞擊在筒壁上實現(xiàn)衣服與污垢的脫離，本設(shè)計選用交流電動機來作為

38、波輪轉(zhuǎn)動的動力。交流電機的原理是帶電線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)。  圖8交流電動機結(jié)構(gòu)示意圖 直流電動機使用自動移器以改變電流的方向在線圈，使得線圈不斷地在相同的方向上旋轉(zhuǎn)力。所以只要這個線圈里電磁場磁感線均勻的即線圈分布是均勻的，電機就可以在里面不停的旋轉(zhuǎn)。而交流電機的應(yīng)用是由定子和線圈繞組成的轉(zhuǎn)子（電磁鐵線圈轉(zhuǎn)子）。根據(jù)規(guī)則，所述磁力的方向是恒定的，可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動圓筒。 2個黃銅環(huán)的功能：兩個環(huán)具有兩個平行的銅刷，通過線圈的電流的能量流。這種設(shè)計的優(yōu)點在于，它避免了兩根電線的問題，不斷地旋轉(zhuǎn)的輥子，電插頭兩者兩根導(dǎo)線纏繞。在目前這個時間線圈電流為零，但時間太短，與本期相比。事實上，汽

39、缸具有質(zhì)量和慣性慣性卷軸不會停止。根據(jù)交流電流，旋轉(zhuǎn)磁場繞組和定子繞組，然后移動通過感應(yīng)線圈導(dǎo)線轉(zhuǎn)子的特性AC馬達。在轉(zhuǎn)子的繞組線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由感應(yīng)電流產(chǎn)生的本融資條件是違背磁繞組和定子的方向，轉(zhuǎn)子具有的轉(zhuǎn)矩。 （3）電磁閥的介紹 洗衣機要完成進水排水動作的啟動與停止需要一個開關(guān)的閥門來完成，這里我們設(shè)計用可控硅驅(qū)動電磁閥來實現(xiàn)洗衣機的進水與排水。電磁閥采用外部泄漏連接方式，便于內(nèi)漏控制，安全快速動作，本實用新型功耗小，重量輕，系統(tǒng)簡單，價格低廉。  電磁閥有一個封閉的腔室，開口位于不同的位置，每個孔都有不同的管道，在這個活塞腔的中間，兩側(cè)都有電磁鐵，它們被吸引到

40、中心圓柱形磁鐵上，打開或關(guān)閉各種電磁線圈。 洞由身體的運動控制，并且流體經(jīng)常打開。 （4）電機與進排水控制電路 圖9 電機與進排水控制電路 電路圖如上，經(jīng)過單片機P0口引腳輸出信號，通過三極管來觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，電機，進水閥，排水閥兩端220V電壓導(dǎo)通，從而對應(yīng)的部件工作。 這里單片機I/O口對應(yīng)的功能如下： 表2 I/O對應(yīng)功能表 I/O 功能 觸發(fā)方式 P0.2 電機正轉(zhuǎn) 高電平觸發(fā) P0.3 電機反轉(zhuǎn) 高電平觸發(fā) P0.4 進水閥打開 高電平觸發(fā) P0.5 排水閥打開 高電平觸發(fā) （三）水位檢測模塊的設(shè)計 （1） 水位傳感器的選擇 由于

41、傳感器這方面的知識比較薄弱，這里我直接選用了市場上某公司自主設(shè)計開發(fā)的水位檢測傳感模塊，這是一款插入式的水位傳感器，直接將傳感器的感應(yīng)部分插入水中，通過內(nèi)部電路計算，可以將水位物理量轉(zhuǎn)化為電信號，而且還可以直接與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字量進入單片機進行處理。Water Sensor水位傳感器是由中國某公司推出的全新產(chǎn)品。它的主要特點是簡單易用，體積小，重量輕，性價比高于其它水位檢測傳感器，低功耗，高靈敏度。 圖10 水位傳感器water sensor （2） ADC0832芯片的介紹 從水位傳感器輸出的信號是模擬信號。而單片機所能處理的信號為數(shù)字信號，若要單片機能夠

42、接收到傳感器輸出的信號，我們需要對信號進行處理——將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即A/D轉(zhuǎn)換的步驟，這里我們用到的芯片是ad轉(zhuǎn)換器——ADC0832。 ADC0832是一款8位A / D轉(zhuǎn)換器，最大分辨率為256，可滿足通用模擬轉(zhuǎn)換的要求。內(nèi)部電源輸入和參考電壓多路復(fù)用允許芯片的模擬電壓在0和5V之間平衡。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32秒。雙數(shù)據(jù)輸出可用于數(shù)據(jù)驗證，以減少數(shù)據(jù)錯誤，快速完成改變速度并穩(wěn)定表現(xiàn)。 獨立芯片實現(xiàn)輸入，反轉(zhuǎn)多設(shè)備掛鉤和處理器控制更方便，更容易選擇合適的信道。 圖11 ADC0832引腳圖 其功能項目顯示在表格中 表3 ADC0832引腳功能表 輸入方式 配置位

43、 選擇通道 CH0 CH1 CH0 CH1 差分輸入 0 0 + - 0 1 - + 單端輸入 1 0 + 1 1 + ADC0832時序圖如下 圖12 ADC0832時序圖 （3）水位檢測電路 圖13 水位檢測電路 水位監(jiān)測電路如圖,水位傳感器 3口接高電平, 2口接 ADC0832芯片的 CHO 口, 1口接地。當(dāng)洗衣機的進水閥打開時，我們設(shè)定水位達到設(shè)定值。微控制器檢測信號并自動執(zhí)行洗衣過程。當(dāng)排泄閥打開小于我們設(shè)定的值時，單片機接收到信號，進入脫水流程。 該電路的主要功能是將水位的模擬電平轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。電容器C4的

44、作用使得輸入信號更加穩(wěn)定，并且防止ADC0832芯片過快地監(jiān)測，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定。 （四）按鍵模塊設(shè)計 洗衣機需要用戶設(shè)定洗衣參數(shù)，有正反轉(zhuǎn)時長x秒，循環(huán)次數(shù)i，脫水時常y。所以需要按鍵鍵入，本設(shè)計選用采用3*4矩陣式按鍵的方式來實現(xiàn)，分別實現(xiàn)0~9數(shù)字按鍵的輸入以及啟動和停止兩功能鍵，矩陣式按鍵相比于獨立式按鍵，雖編程復(fù)雜，但能夠節(jié)省單片機I/O資源，由于本設(shè)計所需I/O口較多，資源比較缺乏，所以在這里選用矩陣式按鍵，只需要7位I/0便可實現(xiàn)。 圖14 矩陣式按鍵電路 （五）顯示模塊電路設(shè)計 顯示模塊主要包含6位數(shù)碼管，三色LED燈珠。6位數(shù)碼管用于設(shè)定3組2位數(shù)的參數(shù)（正反轉(zhuǎn)

45、時長x，循環(huán)次數(shù)i，脫水時間y），由按鍵輸入后顯示在6位數(shù)碼管中。三個LED燈珠則用于顯示對應(yīng)洗衣，排水和脫水三個步驟，在對應(yīng)程序運行時會亮起，代表對應(yīng)程序正在運行中。 圖15 6位數(shù)碼管顯示電路 圖中選用六位共陽極數(shù)碼管，因為單片機輸出電源只有5V,電流也是毫伏級的，驅(qū)動的能力有限，所以這里在公共端各加了一個反相器用以驅(qū)動數(shù)碼管。 （六）報警模塊設(shè)計 洗衣機在完成洗衣流程之后停止工作，這里本設(shè)計處于人性化的考慮，添加了一個簡單的報警模塊，即在洗衣流程結(jié)束后，觸發(fā)一個蜂鳴器報警，電路圖如下： 圖16蜂鳴報警電路 上圖顯示了蜂鳴器報警電路，它通過MCU的P0.0端口將高電平輸出到三

46、極管的基極，使三極管導(dǎo)通，Vcc+5V電壓經(jīng)過三級管流經(jīng)蜂鳴器使蜂鳴器工作報警,從而達到報警的作用。 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 （一）按鍵模塊程序 （1）按鍵掃描程序流程圖 開始 延時消抖 是否有鍵按下 找到按鍵位置 按鍵是否松開 計算鍵值 保存鍵值 獲取鍵值對應(yīng)數(shù)值 返回鍵值 YES YES NO NO （2）按鍵掃描程序代碼 void delay(uchar a) { uchar i,j; for(i=0;i<a;i++)

47、 for(j=0;j<125;j++); } uchar kbscan(void) { unsigned char sccode,recode; P2=0x0f; //發(fā)0掃描,列線輸入 if ((P2 & 0x0f) != 0x0f) //有鍵按下 { delay(20); //延時去抖動 if ((P2&0x0f)!= 0x0f) { sccode = 0xef; //逐行掃描初值 while((sccode&

48、0x01)!=0) { P3=sccode; if((P3&0x0f)!=0x0f) { recode=(P3&0x0f)|0xf0; while((P3&0x0f)!=0x0f);//等待鍵抬起 return((~sccode)+(~recode)); } else sccode=(sccode<<1)|0x01; } } } return 0; //無鍵按下，返回0

49、 } void getkey(void) { unsigned char key; key=kbscan(); if(key==0) { return; } switch(key) { case 0x11:keyval=7;break; case 0x12:keyval=4;break; case 0x14:keyval=1;break; case 0x18:keyval=10;break; case 0x21:keyval=8;break; case 0x22:keyval=5;bre

50、ak; case 0x24:keyval=2;break; case 0x28:keyval=0;break; case 0x41:keyval=9;break; default:keyval=0xff;break; } } （二）數(shù)碼管顯示模塊 （1）數(shù)碼管顯示程序流程圖 開始 獲取按鍵鍵值 查表獲取對應(yīng)字形碼 段選段輸出對應(yīng)字形碼 開第一位數(shù)碼管 。。。。。 獲取按鍵鍵值 查表獲取對應(yīng)字形碼 段選段輸出對應(yīng)字形碼 開第下一位數(shù)碼管 （2）數(shù)碼

51、管顯示程序代碼 sbit duan=P1; sbit wei=P3; void display(uchar num1,uchar num2,uchar num3); uchar code tabledu[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //uchar code tablewe[]={0xfe,0xfd,0xfb}; uchar num1,num2,num3,num,aa; void init(); void display(uchar num1,

52、uchar num2,uchar num3); void main() { init(); while(2) { if(aa==1) { aa=0; num++; num2=num/10; num3=num%10; if(num==100) { num=0; num1++; if(num1==9) num1=0; } } display(num1,num2,num3); } } void display(uchar

53、 num1,uchar num2,uchar num3) { duan=1; P1=tabledu[num1]; duan=0; P1=0xff; wei=1; P1=0xff; wei=0; delay(1); duan=1; P1=tabledu[num2]; duan=0; P1=0xff; wei=1; P1=0xfd; wei=0; delay(1); duan=1; P1=tabledu[num3]; duan=0; P1=0xff; wei=1; P1=0xfb; wei=0; delay(1);

54、 } void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void timer1()interrupt 3 { TMOD=0x10; TH1=(65536-10000)/256; TL1=(65536-10000)%256; aa++; } void init() { TH1=(65536-10000)/256; TL1=(65536-10000)%256; EA=1; ET1=1; 電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅

55、 洗衣指示燈亮起 開始 進水電磁閥打開，進水指示燈亮 水位達到設(shè)定值？值？ TR1=1; wei=0; duan=0; aa=0; num=0; num1=0; num2=0; num3=0; } YES （三）洗衣程序模塊 （1）洗衣程序流程圖 2 1 YES NO i=0? 電動機正轉(zhuǎn)x秒，停2秒，反轉(zhuǎn)x秒，停2秒 洗衣指示燈熄滅 i=i-1 YES 排水指示燈亮起，排水電磁閥打開 水位達到設(shè)定值？ 電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅 脫水指示燈亮起，排水電磁閥打開

56、 YES 電動機開始正轉(zhuǎn) y秒后？ 關(guān)閉電動機，關(guān)閉排水電磁閥，關(guān)閉脫水指示燈 蜂鳴器打開，進水，洗衣，脫水指示燈同時亮起 （2）洗衣流程程序代碼 Void main（） { jinshui=1; led_jinshui=0; if(shuiwei==100) { jinshui=0; led_jinshui=1; led_xiyi=0; } While（i=x，i<1,i--） { zhengzhuan=1; Delay5s（）；

57、 zhengzhuan=0; fanzhuan=1; Delay2s（）； fanzhuan=0; } led_xiyi=1; paishui=1; led_paishui=0; if(shuiwei==0) { paishui=0； led_paishui=1; } led_tuoshui=0; paishui=1; zhengzhuan=1; if(t==y) { zhengzhuan=0; paishui=0; led_tuoshui=1; } buzzer=1;

58、 led_jinshui=0; led_xiyi=0; led_tuoshui=0; } 總結(jié) 本設(shè)計題為《洗衣機的控制系統(tǒng)的設(shè)計》，是以51系列單片機作為控制核心的，控制洗衣機的相關(guān)器件——如電動機，電磁閥，水位傳感器，指示燈等——按照相應(yīng)的流程進行工作的總體系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我深刻了解了完成一項電路系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)的基本步驟，它首先要對社會，市場以及研究現(xiàn)狀等一系列進行調(diào)查了解，掌握這一領(lǐng)域的研究方向，研究難點以及社會需求等方面，抓住市場的痛點，對癥下藥，這樣完成的設(shè)計才是一項好的設(shè)計；對設(shè)計的要求有大體的范圍后就要將思路文字化記錄下來，并

59、確定總體設(shè)計思路，例如系統(tǒng)硬件有哪些模塊，軟件需要寫哪些模塊，確定了這些就可以根據(jù)各個模塊逐一的去選擇器件設(shè)計電路。各個模塊完成后整合到一起便是系統(tǒng)總體的原理圖了。 致謝 經(jīng)過一個多月的收集資料，調(diào)查，思考，設(shè)計編寫的過程，終于在今天為這項畢業(yè)設(shè)計畫上一個句號。也許它并不完美，但它也是經(jīng)過不懈的努力才完成的作品，傾注了不少的心思與汗水。感覺時間過得很快，去年年底選課環(huán)節(jié)的情形似乎還歷歷在目，一眨眼的功夫，設(shè)計已經(jīng)完成，不禁隨著時間的感嘆。 現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，這意味著我的

60、大學(xué)生活結(jié)束了，我的學(xué)習(xí)生活已經(jīng)過去了?；厥走^去的幾年中，我覺得非常的充實。當(dāng)我完成畢業(yè)設(shè)計，我如釋重負(fù)。加上老師和同學(xué)一直陪伴我在過去的三年中，如果不是他們的陪伴和幫助，我不敢想象這三年會怎樣度過,因此，在畢業(yè)的時候，我想表達我誠摯的謝意，感謝你們帶給我的美好回憶，謝謝你們在困難時期，帶給我的無私幫助，感謝你們在學(xué)習(xí)過程中對我的指點，真的很感謝你們。最后，我非常感謝我的指導(dǎo)老師，在做論文的途中給予了我很多寶貴的意見，使我沒有停止前進的腳步，最后完成了一篇畢業(yè)設(shè)計。 參考文獻 [1]王靜

61、霞.單片機應(yīng)用技術(shù)[M].北京電子工業(yè)出版社，2015 [2]朱善軍.單片機原理及應(yīng)用[N].北京清華大學(xué)出版社，2005 [3]楊西明.單片機編程及入門[N].北京機械工業(yè)出版社，2004 [4]田華.電子測量技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2013 [5]劉和平.單片機原理及應(yīng)用[N].重慶大學(xué)出版社，2004 [6]林軍.單片機微型計算機原理及技術(shù)[N].北京水利水電出版社，2004 [7]劉志名.電路分析[C].西安電子科技大學(xué)出版社，2004 [8]江志紅.51單片機技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選[J].北京清華大學(xué)出版社，2009