全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、I-I摘要IIIAbS trac tIV1 緒論11.1課題提出的目的和內(nèi)容11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀213洗衣機(jī)的發(fā)展前景41.4全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的41.5課題研究的內(nèi)容52全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案72.1按鍵72.2洗衣機(jī)自檢82.3洗衣程序92.4顯示93硬件電路的設(shè)計(jì)103.1 總體方案設(shè)計(jì)IO3.2器件及其原理介紹103.3主控電路的設(shè)計(jì)123.3AT89C51 的簡(jiǎn)介123.3.2 AT89C51的引腳圖及總線結(jié)構(gòu)圖介紹133.3.3 AT89C51外圍輔助電路設(shè)計(jì)133.4各部分電路的設(shè)計(jì)153.4.1電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)15342水位電路檢測(cè)163.4.3開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)173.4.4鍵

2、盤輸入及其顯示電路的設(shè)計(jì)17345報(bào)警電路的設(shè)計(jì)193.5本章小結(jié)204軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)214.1主程序的設(shè)計(jì)214.2各子程序流程圖234.2.1鍵盤掃描子程序234.2.2洗衣功能子程序244.2.3漂洗子程序254.2.4脫水子程序254.3外部中斷中斷程序設(shè)計(jì)264.4本章小結(jié)275總結(jié)28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄I自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總程序31附錄H自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總硬件連接圖38全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3838習(xí)度文庫止毎個(gè)人平等地我摘要本文介紹了以MCS-51系列單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的 總體控制，并闡述控制方案。本控制系統(tǒng)山電源、數(shù)字控制電路和機(jī)械控制電路三

3、 大模塊組成，通過設(shè)汁結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的整個(gè)洗衣過程控 制。洗衣的過程控制主要包括洗滌過程、漂洗過程、脫水過程。按照全自動(dòng)洗衣機(jī) 的控制系統(tǒng)的要求和特點(diǎn)，來進(jìn)行確定單片機(jī)的輸入輸出分配關(guān)系，根據(jù)洗衣過程 的需求，控制程序設(shè)計(jì)主要包括主程序、內(nèi)部定時(shí)中斷服務(wù)程序、外部定時(shí)中斷程 序、進(jìn)水、排水、漂洗、脫水的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完畢并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。關(guān)鍵詞:洗衣機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)；LED顯示AUtOmatiC WaShing machine COntrOl SyStem CleSignAbStraCtThiS PaPer introduces the MCS-51 SerieS microcontr

4、oller as the COreJUny automatic WaShing machine to achieve the OVeran COntrOl Of the COntrOl SyStem and describes the COntrOl scheme. The COntrOl SyStem COnSiStS Of POWer supply, digital COntrOl CirCUitry and mechanical COntrOl CirCUit Of three modules, through the design Of structure, PrOCedUre ins

5、tructions Iadder to achieve the WhOle IaUndry WaShing PrOCeSS COntrOLPrOCeSS COntrOl including IaUndry WaShing process, rinsing PrOCeSS and dehydration PrOCeSS AUtOmatiC WaShing machine COntrOl SyStenl in accordance With the requirements and CharaCteriStics, to be SUre the microcontroller input-outp

6、ut relations Of distribution, according to the needs Of the IaUndry process, the COntrOl PrOgram design includes the main program, the internal timer internipt SerViCe routine, the external timer interrupt routine, water, drain, rinse, dehydration Of the design COmPleted and SyStem debugging KeyWOrd

7、s: WaShing Machine; Single ChiP MiCrOCOnIPUter; LED displ38381緒論1. 1課題提出的目的和內(nèi)容隨著數(shù)字科技技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字科技技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能控制的領(lǐng)域 中。單片機(jī)以其集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在 過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得 到了比較廣泛的應(yīng)用。洗衣機(jī)是人們現(xiàn)代必備的日常生活家電，它的發(fā)明和應(yīng)用使的洗衣工作變得省 時(shí)乂省力，比較好地緩解了人們?cè)诩覄?wù)勞動(dòng)方面的壓力。然而隨著人對(duì)生活質(zhì)不斷 追求，普通的洗衣機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)不能再滿足部分人的需求，所以研究多功能

8、全自動(dòng)的 洗衣機(jī)具有重大的意義?，F(xiàn)在中國洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)潛力非常巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī) 的功能要求也越來越高，IJ前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng) 診斷功能、暫停等兒大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們對(duì)于洗衣機(jī)的需求【現(xiàn)這 就需要設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平，能夠提出更多更好的建議和新的課 題，將人們的需求變成現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更加節(jié)能、功能更加全面、更加人性化的全自 動(dòng)洗衣機(jī)。LI前的洗衣機(jī)功能都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多數(shù)洗衣機(jī)的生產(chǎn)廠家 都只注重各自品牌的特長，突出一兩個(gè)與別的品牌洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能。因 此，我們要設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路系

9、統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性?；趩纹瑱C(jī)控制的自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)具有精度高、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn) 。無論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量，節(jié)約資源還是改善勞動(dòng)條件等許多方面都 顯示出無比的優(yōu)越性。對(duì)基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究， 可使我們掌握全自動(dòng)洗衣機(jī)這種重要家電的工作原理和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步了解單片 機(jī)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用方法，學(xué)會(huì)維修全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本技術(shù)，同時(shí)也為將來從事 電子信息行業(yè)打下一定基礎(chǔ)，所以本課題具有重大的意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀洗衣機(jī)的起源：自19世紀(jì)中葉，美國人史密斯研制出世界上首臺(tái)洗衣機(jī)至今, 洗衣機(jī)的發(fā)展已經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)。1910年世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)問世，標(biāo)

10、志著 人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開始。1922年世界上第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)在美國誕生。1937 年世界上第一臺(tái)全自動(dòng)滾筒式洗衣機(jī)投放市場(chǎng)。1957年三洋公司推出世界上第一臺(tái) 渦流式波輪洗衣機(jī)。從此，確立了攪拌式、滾筒式和波輪式三種工作方式的洗衣機(jī) 三足鼎立天下的局面。國外研究現(xiàn)狀：20世紀(jì)60年代以后，洗衣機(jī)在一些發(fā)達(dá)國家的普及率迅速上 升。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。70年代后期，以電腦（實(shí)際上微 處理器）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)在日本問世，開創(chuàng)了洗衣機(jī)發(fā)展史的新階段。80年 代后，“模糊控制”開始應(yīng)用于洗衣機(jī)，生產(chǎn)出了智能型模糊控制洗衣機(jī)，使洗衣 機(jī)的功能更加完善，其洗衣程序更隨人意，其使用

11、操作更簡(jiǎn)單化。進(jìn)入90年代， 山于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)寬范圍大調(diào)速比的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕主 了各種新水流洗衣機(jī)。20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，變頻洗衣機(jī)問世，使洗衣機(jī)的功能 更具人性化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化控制成為IJ前人們研究的主要方向。國內(nèi)研究現(xiàn)狀：山于我國洗衣機(jī)起步晚，在技術(shù)方面存在問題，不可避免的在 現(xiàn)有洗衣機(jī)機(jī)型中存在噪聲大，漏電和漏水等弊病，在質(zhì)量方面與國外存在一定的 差距。所以現(xiàn)在內(nèi)資品牌正立足技術(shù)升級(jí)，也開始重視高端產(chǎn)品研發(fā)，洗衣機(jī)的 技術(shù)革命正在國內(nèi)愈演愈烈。當(dāng)今世界隨著科技的發(fā)展日新月異，從而推動(dòng)了一系列科技產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程和 發(fā)展趨勢(shì)，也促動(dòng)了洗衣機(jī)多樣化的出現(xiàn)，也

12、是洗衣機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。根據(jù)有關(guān) 市場(chǎng)專家在盤點(diǎn)2005年的家電市場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，高檔洗衣機(jī)市場(chǎng)白分之五十的市場(chǎng)份 額都被雙動(dòng)力型洗衣機(jī)所占據(jù)。除了具有殺菌，消毒功能的保健雙動(dòng)力洗衣機(jī)之外, 不用洗衣粉的環(huán)保雙動(dòng)力，能夠洗滌羊絨等高檔衣料的變速雙動(dòng)力等產(chǎn)品也受到了 消費(fèi)者的青睞?，F(xiàn)在的洗衣機(jī)真的是多種多樣，在上海這樣的大城市，雙缸洗衣機(jī)購買的人已 經(jīng)是越來越少了，滾筒洗衣機(jī)和波輪洗衣機(jī)將成為市場(chǎng)的主流，使用洗衣機(jī)就是圖 個(gè)方便省力，現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)都符合人們的要求。那么洗衣機(jī)還會(huì)怎樣進(jìn)步或 發(fā)展呢？歸納起來，有如下兒個(gè)趨勢(shì)。高度自動(dòng)化：現(xiàn)在洗衣機(jī)越來越高度自動(dòng)化，只要衣服放入洗衣機(jī)，簡(jiǎn)單的按 兩個(gè)

13、鍵，就會(huì)自動(dòng)注水，一些先進(jìn)的電腦控制洗衣機(jī)，還能自動(dòng)的感覺衣物的重量, 自動(dòng)的添加適合的水量和洗滌劑，自動(dòng)的設(shè)置洗滌的時(shí)間和洗滌的力度，洗滌完以 后自動(dòng)的漂洗甩干，更有些滾筒洗衣機(jī)還會(huì)將衣物烘干，整個(gè)洗衣的過程完成以后 還會(huì)用動(dòng)聽的音樂聲提醒用戶，用戶可以在洗衣的過程做其它的事，節(jié)省了不少的 時(shí)間。總之，每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步部極大地推動(dòng)了洗衣過程自動(dòng)化程度的提高。健康化：現(xiàn)代人對(duì)健康格外的重視，對(duì)洗衣機(jī)也提出了更高的要求，有的洗衣 機(jī)廠家采用納米內(nèi)桶，減少污垢附著，有的洗衣機(jī)設(shè)置有改進(jìn)型漂洗程序，徹底漂 凈衣物上殘留的洗滌劑，防止對(duì)人體的侵害。還有一些洗衣機(jī)采用臭氧進(jìn)行殺菌， 達(dá)到徹底滅菌的IJ的

14、。節(jié)能：節(jié)能也是用戶選擇洗衣機(jī)時(shí)考慮的問題，有些洗衣機(jī)具有洗滌劑循環(huán)利 用系統(tǒng)，可以將在外桶到排水泵之間濃度較高的洗滌劑通過循環(huán)水流帶回外桶內(nèi)， 循環(huán)使用可以節(jié)約20%的洗滌劑。有的洗衣機(jī)采用專利的無孔內(nèi)桶省水，普通的波 輪洗衣機(jī)在注水的時(shí)候，內(nèi)桶與外桶之間也有大量的水，洗滌的時(shí)候內(nèi)桶外的水就 浪費(fèi)了，而無孔內(nèi)桶只有內(nèi)桶有水，這樣可以充分的利用洗衣機(jī)內(nèi)的水，注水的時(shí) 候比其它洗衣機(jī)少使用40%的水量，同時(shí)也可以節(jié)省洗滌劑和省電。大容量和微型化：現(xiàn)代人居家總希望有寬敞的空間，因此各廠家都推出了超小 型或超薄型的洗衣機(jī)，比較有代表性的有小鴨的迷你滾筒洗衣機(jī)，海爾的小小神童 波輪洗衣機(jī)，惠爾浦的維納

15、斯系列上開門立式滾筒洗衣機(jī)，西門子的40厘米超薄 滾筒洗衣機(jī)滿足了人們對(duì)占地空間的要求。品種多樣化：從洗滌形式上分波輪式、滾筒式洗衣機(jī)，從洗滌容量上自2公 斤到7公斤有很多等級(jí)，高中低檔洗衣機(jī)在功能上，還有很多不同，品種多樣化的 洗衣機(jī)滿足了不同偏好的消費(fèi)者的需求。現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機(jī)，還有的廠家開發(fā)出了更 迷你的旅行洗衣機(jī)，小到可以在出外旅行的時(shí)候隨身攜帶，為了更方便的操作有的 廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機(jī)，將來的洗衣機(jī)會(huì)朝著使用更方便、更加節(jié) 能、更加個(gè)性化的方向發(fā)展。總之在當(dāng)今世界洗衣機(jī)的發(fā)展是必然的，洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)也日新月異，洗衣 機(jī)的發(fā)展豐富了我們的

16、生活，增加了我們生活的色彩，從而加快了洗衣機(jī)的發(fā)展歷 程與趨勢(shì)。在當(dāng)今現(xiàn)代化世界我們只有加快自己的腳步才能在今天立于不敗之地， 作為洗衣機(jī)也是一樣，只有加快洗衣機(jī)發(fā)展歷程和提高洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)才能滿足 當(dāng)今社會(huì)的需求，滿足這個(gè)現(xiàn)代化的世界。1.3洗衣機(jī)的發(fā)展前景自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先大多側(cè)重于水流的 改變、動(dòng)力的加大?，F(xiàn)在，超音波、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運(yùn)用，使洗衣機(jī)的 去污能力從單純依幕洗衣粉、洗滌劑的化學(xué)作用和強(qiáng)弱變化的水流機(jī)械作用，向更 高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉(zhuǎn)變，特別是電解水、超音波技術(shù)在洗衣機(jī)行業(yè)的運(yùn) 用兒乎改變了洗衣機(jī)的歷史一一洗衣不用或少用洗衣

17、粉、洗滌劑，減少化學(xué)品對(duì)皮 膚的損害和對(duì)環(huán)境的污染。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能倍受青睞， 引發(fā)了洗衣機(jī)消費(fèi)健康潮。另一變化就是高度自動(dòng)化、智能化、人性化。從半自動(dòng)、全自動(dòng)到現(xiàn)在流行的 人工智能、模糊控制，只需按一下按鈕一切搞定！同時(shí)，用戶可以按照自己的洗衣 習(xí)慣，自主選擇時(shí)間和方式，自編和記憶程序讓用戶真正做到隨心所欲。人性化還 表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機(jī)可以做到不同衣物分開洗；斜桶和頂 開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，DD 直驅(qū)電機(jī)在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。另外，大容量成為不變的消費(fèi)趨勢(shì)。前兒年，洗衣機(jī)容量多為4-5公斤，

18、6公 斤的大容量尚很少見?，F(xiàn)在，7公斤的容量已經(jīng)很普遍，8公斤也正常?，F(xiàn)代人居 空間不斷擴(kuò)大，對(duì)寬敞、舒適、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣機(jī)一臺(tái)可頂 一套。業(yè)內(nèi)人士表示，尖端洗滌技術(shù)的革新，所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和 個(gè)性化，已在市場(chǎng)發(fā)展中倍受歡迎。1.4全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的IJ前中國洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī)的要 求也越來越高，U前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、 暫停等七大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的 專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實(shí)，設(shè) 計(jì)出更節(jié)能、功能

19、更全面、更人性化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全 方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長，突出一兩個(gè)與別的 洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是山單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的 體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)訃出基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具 有很強(qiáng)的實(shí)用性。15課題研究的內(nèi)容洗衣機(jī)的洗滌原理是以模擬人工洗滌衣物為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，即通過翻滾、摩 擦、水的沖刷等機(jī)械原理以及洗滌劑的表面活化清潔作用，將附著在衣物上的污垢 除掉，以達(dá)到清潔衣物的Ll的。目前，大多數(shù)的洗衣機(jī)都以單片機(jī)為核心來控制 電路來控制電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水閥、排水閥、數(shù)碼顯示管、及蜂鳴器的電壓輸出，使

20、洗衣 機(jī)根據(jù)程序進(jìn)行工作。本文在設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)時(shí)，洗衣機(jī)通過控制系統(tǒng)設(shè)定洗衣程序，在內(nèi)桶 自動(dòng)完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過程。洗衣時(shí)，控制系統(tǒng)將打開進(jìn)水電 磁閥，開始注水；當(dāng)洗滌脫水桶內(nèi)的水位達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，水位檢測(cè)器向單片機(jī) 發(fā)送一個(gè)信號(hào)，通知控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)洗衣。電機(jī)在控制系 統(tǒng)下進(jìn)行正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)波輪執(zhí)行洗滌程序；當(dāng)洗滌時(shí)間結(jié)束 了，控制系統(tǒng)將切斷電機(jī)電路，打開排水電磁閥，開始排水；然后再次注水，洗衣 進(jìn)入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為2次漂洗）；漂洗排水結(jié)束后，系統(tǒng)控制電機(jī) 單方向高速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成脫水程序；出脫水程序終了，系統(tǒng)控制排水

21、電磁鐵和電機(jī)斷 電，排水閥和減速離合器的制動(dòng)臂復(fù)位，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，通知用戶整個(gè)洗衣過程 結(jié)束。本設(shè)訃要實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）參數(shù)的輸入：通過衣物的數(shù)量、重量和質(zhì)地確定洗滌的時(shí)間、漂洗次數(shù)、 脫水時(shí)間，然后通過按鍵輸入具體的參數(shù)。（2）洗衣狀態(tài)和時(shí)間的顯示：運(yùn)用數(shù)碼顯示管會(huì)帶來許多方便，它可以用來 顯示用戶所處的洗衣功能狀態(tài)以及所剩時(shí)間。（3）水位檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)：洗衣水位的高低影響著整個(gè)洗衣過程的進(jìn)行，因此需 要水位檢測(cè)器將水位的變化傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)水位的悄況來確定下一步做 什么。（4）洗衣過程的實(shí)現(xiàn)：一般的洗衣過程包括注水、洗滌、漂洗、排水和脫水 這些步驟。在洗衣過程中，系統(tǒng)主要控制進(jìn)水電

22、磁閥、排水電磁閥的打開和關(guān)閉， 電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。（5）洗衣完畢的通知：當(dāng)洗衣過程結(jié)束后，蜂鳴器就會(huì)自動(dòng)報(bào)警通知用戶洗 衣完畢。2全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案2.1按鍵準(zhǔn) 速 柔 標(biāo) 快 輕 000 000 高中 低啟動(dòng)/暫停電源開/關(guān)水位過程程序K3K2Kl圖2-1洗衣機(jī)面板圖(1) 水位K5按鍵用戶根據(jù)衣量和種類進(jìn)行布量感知，根據(jù)需要調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)乃弧Ｃ堪存I一次, 水位按照“低一中一高”循環(huán)。(2 )過程K4按鍵表22洗衣方式的選擇浸泡洗滌漂洗脫水接通電源OOO按1次按鍵O按2次按鍵OO按3次按鍵O按4次按鍵OO按5次按鍵O按6次按鍵OOOO按7次按鍵OOO按8次按鍵OO表格中“0”表示要運(yùn)

23、行的步驟，空格表示沒有該步驟運(yùn)行。第1次按鍵實(shí)現(xiàn) 洗滌、漂洗、脫水步驟；第2次按鍵只實(shí)現(xiàn)脫水功能；笫3次按鍵實(shí)現(xiàn)漂洗、脫水 步驟；第4次按鍵實(shí)現(xiàn)洗滌、漂洗步驟；第5次按鍵實(shí)現(xiàn)只洗滌步驟：第6次按鍵 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)浸泡20分鐘后進(jìn)行洗滌、漂洗、脫水；第7次按鍵實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)浸泡20分鐘 后洗滌、漂洗步驟；第8次按鍵實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)浸泡20分鐘后只進(jìn)行洗滌步驟。（3）程序K3按鍵按1次鍵選擇“標(biāo)準(zhǔn)”模式，按第2次選擇“快速”模式，按第3次選擇“輕 柔”模式，依次循環(huán)。（4）啟動(dòng)/暫停K2按鍵接通電源后，要使本機(jī)開始工作，必須按下“啟動(dòng)/暫停”按鍵（工作指示燈 閃爍）；第2次按下可以使正在工作中的洗衣機(jī)暫停或改變程序（

24、工作指示燈長亮）； 第3次按下，可以恢復(fù)正常，依次循環(huán)。（5）電源刑關(guān)Kl按鍵用來開關(guān)/電源，洗衣結(jié)束后10秒后或者暫停10分鐘后電源自動(dòng)斷電。2.2洗衣機(jī)自檢洗衣機(jī)上電后，先進(jìn)行自檢，包括檢查安全開關(guān)，排水閥狀態(tài)，進(jìn)水閥工作過 程，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)等，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象則蜂鳴器響，報(bào)警燈亮。洗衣機(jī)完成一次洗衣過程所要的步驟：（1）進(jìn)水動(dòng)作：在進(jìn)行洗滌時(shí)，盛水桶內(nèi)的水量必須達(dá)到水位系統(tǒng)預(yù)設(shè)。洗衣 機(jī)的進(jìn)水和水位判斷，是通過水位進(jìn)水閥和開關(guān)的開合來控制的，當(dāng)桶內(nèi)沒有水沒 到預(yù)設(shè)水位時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥打開，進(jìn)行注水，當(dāng)桶內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)定 水位時(shí)，水位開關(guān)閉合，程序就可進(jìn)入下一步處理。（2）排水動(dòng)作：

25、進(jìn)入洗滌動(dòng)作后、脫水動(dòng)作前應(yīng)先排水。洗衣機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際 水量對(duì)排水進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。（3）洗滌動(dòng)作：洗滌動(dòng)作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止”。不同 的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止”的時(shí)間是不同的。（4）脫水動(dòng)作：排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動(dòng)作，脫水是通過電機(jī)的高速正轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn) 的，同時(shí)要求排水閥一直打開。進(jìn)行脫水時(shí)若遇到洗衣機(jī)蓋打開，則暫停脫水，并 發(fā)出報(bào)警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。脫水結(jié)束后，發(fā)出報(bào)警，并自 動(dòng)關(guān)閉排水閥。(5) 脫水不平衡處理：進(jìn)行脫水處理，電機(jī)要進(jìn)行高速單向正轉(zhuǎn)，若此時(shí)衣物 偏向于一邊，脫水桶會(huì)因離心作用力的原因，在很短的時(shí)間內(nèi)碰撞安全開關(guān)裝置

26、， 使安全開關(guān)瞬時(shí)的關(guān)閉和斷開。此時(shí)要進(jìn)行脫水不平衡修正，洗衣機(jī)將停止脫水， 并自動(dòng)插入“進(jìn)水-洗滌1分鐘-排水”動(dòng)作。通過這一動(dòng)作的插入，衣服將調(diào)整到 洗衣桶中心位置。在同一脫水過程中，如果連續(xù)修正3次仍達(dá)不到脫水平衡，則進(jìn) 行報(bào)警，等用戶手動(dòng)打開洗衣機(jī)將衣物放置均勻再蓋上桶蓋，則繼續(xù)進(jìn)行脫水。2.3洗衣程序(1) 洗滌過程通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機(jī)從洗滌過程開始。進(jìn)入洗滌過程，首先 進(jìn)水閥接通，開始向洗衣機(jī)供水，當(dāng)?shù)竭_(dá)要求水位時(shí)，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止進(jìn)水; 電機(jī)接通，帶動(dòng)波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機(jī)進(jìn)行進(jìn)行“正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)一停” 循環(huán)運(yùn)動(dòng)，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。(2)

27、漂洗過程洗滌過程結(jié)束后，洗衣機(jī)排水閥接通，排出帶有泡沫的臟水，排水結(jié)束后，洗 衣機(jī)進(jìn)水閥再次接通，開始向洗衣機(jī)供水，當(dāng)達(dá)到水位要求時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉，停止 進(jìn)水，電機(jī)接通，進(jìn)行“正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)一停”循環(huán)運(yùn)動(dòng)。漂洗衣物，重復(fù)漂洗2 次。(3) 脫水過程洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，排水閥接通，開始排水。排水閥動(dòng)作 的同時(shí)，電機(jī)也接通，使電機(jī)可以帶動(dòng)內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)水位低到一定值，再經(jīng)過一段 時(shí)間后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。2.4顯示洗滌、漂洗及脫水時(shí)間都通過倒計(jì)時(shí)的方式顯示在3個(gè)LED上，依次為分位， 秒十位和秒個(gè)位，此外，還有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)錯(cuò)誤信息的顯示。3硬件電路的設(shè)計(jì)針對(duì)其

28、功能，硬件電路應(yīng)包括七個(gè)部分：微處理器控制電路、顯示電路、采樣 電路、電機(jī)控制電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報(bào)警電路。通過這 兒個(gè)部分電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機(jī)能模擬人腦進(jìn)行操作。3.1總體方案設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)以MCS-51單片機(jī)為核心，其控制的對(duì)象包括：進(jìn)水閥、排水閥、電 機(jī)、報(bào)警器、顯示器。我們根據(jù)不同的洗衣程序來設(shè)定這些對(duì)象它們不同的工作狀 況和工作時(shí)間，進(jìn)水閥和排水閥的控制還需要水位檢測(cè)，同時(shí)需要數(shù)碼管顯示不同 的工作狀態(tài)及運(yùn)行剩余時(shí)間。按鍵用來控制程序的運(yùn)行和設(shè)置洗滌模式；發(fā)光二極 管用來指示洗衣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；蜂鳴器用來進(jìn)行程序運(yùn)行提示及故障報(bào)警。設(shè)計(jì)由 電源、機(jī)械控制電路和數(shù)字

29、控制電路三大模塊構(gòu)成的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)洗衣過程 的控制。洗衣過程主要包括洗滌過程、漂洗過程、脫水過程。根據(jù)洗衣過程的要求, 控制程序設(shè)汁主要包括主程序、內(nèi)部定時(shí)中斷服務(wù)程序、外部服務(wù)中斷程序的設(shè)訃。3.2器件及其原理介紹采用51系列單片機(jī)作為控制核心，主要包括電源部分、功能參數(shù)設(shè)置及控制 電路、洗衣機(jī)狀態(tài)顯示及輸出控制電路。主要組成部件有：?jiǎn)纹瑱C(jī)、譯碼器、指示 燈、電動(dòng)機(jī)、LED顯示器、蜂鳴器、電磁閥以及按鍵等。根據(jù)洗衣機(jī)的基本功能， 硬件電路設(shè)計(jì)需要考慮洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗滌、漂洗、排水、脫水等問題，及時(shí)間設(shè) 定長短、工作時(shí)間或剩余時(shí)間的顯示、工作過程中的暫停、啟動(dòng)、復(fù)位、洗完后的 報(bào)警等問題

30、。設(shè)計(jì)出系統(tǒng)組成框圖3-1。各框圖的作用(1) 單片機(jī)電路單片機(jī)電路是程序控制的中心，它把訃算機(jī)的各種功能電路都集成在一塊芯片 上，主要包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器RoM、輸入/輸出接口 電路及計(jì)時(shí)、掃描、分頻、定時(shí)、時(shí)間設(shè)定等電路，RoM內(nèi)已固化了洗衣機(jī)操作程 序，單片機(jī)根據(jù)輸入指令和檢測(cè)信號(hào)，調(diào)出內(nèi)部相應(yīng)的操作程序，通過電路處理后, 輸出各種電路控制信號(hào)，使洗衣機(jī)自動(dòng)完成程序操作過程U叭如果單片機(jī)自身出故 障，或控制電路傳送給單片機(jī)的信息不正確，洗衣機(jī)就不能正常工作。(2) 直流電源電路這是為單片機(jī)及其外圍控制電路提供直流電源的電路，它將輸入的220V交流 電經(jīng)過變壓

31、、整流、濾波、穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電，送給單片機(jī)、可控 硅觸發(fā)電路、顯示電路等【。圖3-1系統(tǒng)組成框(3) 時(shí)鐘電路山晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào), 供單片機(jī)信號(hào)定時(shí)和計(jì)時(shí)。(4) 顯示電路顯示電路來顯示洗衣機(jī)工作狀態(tài)。74LS138譯碼器為3-8譯碼器，選用它可以 解決I/O 口線數(shù)量不足的問題膠】。(5) 負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路該電路多山雙向可控硅及觸發(fā)電路組成。雙向可控硅作為無觸點(diǎn)開關(guān)控制電 機(jī)等負(fù)載的通斷及運(yùn)行【。單片機(jī)根據(jù)按鍵輸入指令或接收到的檢測(cè)信號(hào)，輸出 相應(yīng)的控制信號(hào)，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機(jī)等負(fù)載得電運(yùn)轉(zhuǎn)。（6）報(bào)警電路此電路在洗衣機(jī)中

32、起提示和報(bào)警的作用。根據(jù)程序設(shè)訃和軟件設(shè)置，當(dāng)洗衣 結(jié)束后，洗衣機(jī)將發(fā)出蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成。（7）水位開關(guān)和安全開關(guān)電路水位選擇開關(guān)，用戶根據(jù)需要選擇水位，在進(jìn)水期間，系統(tǒng)不斷檢測(cè)，當(dāng)?shù)竭_(dá) 設(shè)定水位時(shí)就停止進(jìn)水。水位電路和安全開關(guān)電路山傳感器監(jiān)測(cè)，其通斷狀態(tài)山電 路輸送給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行指令控制。3.3主控電路的設(shè)計(jì)3. 3. 1 AT89C51 的簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)將選擇使用的AT89C51單片機(jī)。在眾多的51單片機(jī)系列中, AT89系列單片機(jī)在我國也得到極其廣泛的應(yīng)用，越來越受到人們的矚U1141OAT89系列單片機(jī)是美國Atmel公司的8位FIaSh單片機(jī)產(chǎn)品。AT89C51

33、是一 種4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPERoMFaISh PrOgrammable and EraSable Read Only MemOry）tJ低電壓，高性能CM0S8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 它的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有FIaSh存儲(chǔ)器,FlaSh存儲(chǔ)器是一種可以電擦除和電寫 入的閃速存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)記為FPEROM）,在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地進(jìn)行程 序的修改，使開發(fā)調(diào)試更為方便。AT89系列單片機(jī)以8031為內(nèi)核，是與8051系列單片機(jī)兼容的系列，AtmeI89 系列單片機(jī)有許多型號(hào)，可分為標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)、低檔型號(hào)和高檔型號(hào)3類。系統(tǒng)將選 用的AT89C51是屬于標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)型

34、89系列單片機(jī)是與MCS-51系列單片 機(jī)兼容的。標(biāo)準(zhǔn)型系列在內(nèi)部含有4KB或8KB可重復(fù)編程的FlaSh存儲(chǔ)器，可進(jìn) 行IOOo次擦寫操作。全靜態(tài)工作為O33MHz,有3級(jí)程序存儲(chǔ)器加密鎖定，內(nèi)部 含有128-256字節(jié)的RAM、32條可編程的I/O端口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、 68級(jí)中斷，此外有通用審行接口、低電壓空閑模式及掉電模式岡。3.3.2 AT89C51的引腳圖及總線結(jié)構(gòu)圖介紹AT89C51的引腳功能：（1）電源引腳VSS和VCC（1）VSS （20腳）：接地引腳。（2）VCC（40腳）：電源接入引腳，一般接+5V電源。（2）外接晶體引腳XTALI和XTAL2（1）XTALI（

35、19腳）：放大器的輸入端。（2）XTAL2（18腳）：放大器的輸出端。（3）輸入/輸出引腳PO 口、PI 口、P2 口和P3 口 PO （P0.0PO.7共8條引腳，即3932腳）：雙向8位I/O 口。沒有內(nèi)部 上拉電阻器，輸出電平時(shí)，需用戶在引腳接上外部上拉電阻器。在訪問外部存儲(chǔ)器 時(shí)，可分時(shí)用做低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線。PO 口做輸出口用時(shí)，每只引腳均可驅(qū) 動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。若某引腳想做輸入腳用，則必須先將1寫入該引腳。 Pl 口 （PLO-P 1.7共8條引腳，即18腳）：雙向8位I/O 口。具有內(nèi)部上拉 電阻器，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引 腳

36、。 P2 口（P2.OP2.7共8條引腳,即21-28腳）:雙向8位I/O 口。具有內(nèi)部上 拉電阻器，可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。® P3 口（P3.OP3.7共8條引腳，即10-17腳）：雙向8位I/O 口。具有內(nèi)部 上拉電阻器，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入 該腳。P3 口引腳具有特殊功能。3.3.3 AT89C51外圍輔助電路設(shè)計(jì)（1）振蕩電路單片機(jī)中振蕩電路就像一個(gè)大鐘，指揮著什么時(shí)候時(shí)針動(dòng)，什么時(shí)候分針動(dòng)， 什么時(shí)候秒針動(dòng)，都有嚴(yán)格的規(guī)定，一點(diǎn)都不能亂。單片工作時(shí)一條一條的讀取指 令，然后一步一步的執(zhí)行。

37、單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTALI和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。如果在NCS-51單片機(jī)的XTALI和XTAL2 引腳之間接晶體諧振器，便會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，即可在內(nèi)部產(chǎn)生與外加晶體用頻率的 振蕩時(shí)鐘，以XTLA2輸出時(shí)鐘信號(hào)。AT89C51的最高工作頻率為24MHZo振蕩頻率 越高便是單片機(jī)運(yùn)行的速度越快，但同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的速度和印刷電路板的要求也就30PF30ll5,o 一般情況下，選用頻率為612Mhz的晶振。一般悄況下對(duì)電容的大小沒 有嚴(yán)格的要求，但是其大小也會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定、振蕩器頻率的高低、起振的快 速性和穩(wěn)定性。一般外接石英晶體時(shí)，C

38、l和C? 一般取30pF±10pF,外接陶瓷諧振 器時(shí)，G和一般取4OpFilOpFo本文采用12MHZ的晶振，電容取30pF°X1CRYSTAL圖3-2振蕩電路圖（2）復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)的其他功能部件處于一個(gè)初始狀態(tài)。任何單片機(jī) 工作之前都要有個(gè)復(fù)位的過程，在單片機(jī)復(fù)位期間，程序還沒有開始執(zhí)行，是在做 準(zhǔn)備工作。復(fù)位操作有按鍵手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是外部的復(fù)位電路在 系統(tǒng)通上電源后直接使單片機(jī)匸作，單片機(jī)的起停通過電源控制。手動(dòng)復(fù)位是在復(fù) 位電路中設(shè)計(jì)按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)復(fù)位。一般都用上電復(fù)位電路。上電自動(dòng)復(fù)位原理：通電時(shí)，電容

39、兩端相當(dāng)于短路，于是RST引腳上為高電平, 然后電源通過電阻對(duì)電容充電，RST端電圧慢慢下降，降到一定程度即為低電平， 單片機(jī)開始正常工作，如圖3-3所示：R9I IQk圖33復(fù)位電路圖（3）單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖3-4所示：C21ClT卜33PF>XTL1XTALZZ3 311Z343R9F II56CK'ALTPW曰 ALE EPO IYAOO PO. VAC11 PDSAt>2 P 口 *2 P.O* PSTC5 P0fi,36P 2D*陋P2J/AS PZ2A1 PZ3A11 PZ.A12 PZS,A13 PZJSfAl PZ.7A15PlD PtlP12P13P1.

40、*PIS PlfiP1.?P3,RXD P3JH¾t P31mtd P3zyTi?P3.to P3T1 P3m P.?/RJFg一-HT一HF一Hf-TSWS1圖3-4單片機(jī)最小系統(tǒng)3.4各部分電路的設(shè)計(jì)3.4.1電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)（1）驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803ULN2803驅(qū)動(dòng)芯片為高電壓大電流八達(dá)林頓晶體管陣列，該陣列系列的八達(dá)林 頓晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL、CMOS或PMoS/NMOS）和大電流高電壓要求 的燈、繼電器、打印機(jī)和其它類似負(fù)載間的接口的理想器件“】。在電路中能起到大 電流輸出和高壓輸出作用。廣泛用于汁算機(jī)，工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品中。所有器件有集 電極開路輸出和用于瞬

41、變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2803的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列 兼容。其工作參數(shù)如表3-1所示，結(jié)構(gòu)如圖3-7所示：表3-1 ULN2803工作電壓及工作環(huán)境額建值符號(hào)值單位輸岀電壓VO50V輸入電壓Vl30V集電極電流-連續(xù)LC500mA基極電流-連續(xù)LB25mA工作環(huán)境溫度范闈LA0至+7C保存溫度范用TSIg55 至+150C結(jié)溫TJ125C(2)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)汁控制洗衣機(jī)的進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。完成洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水以及 驅(qū)動(dòng)電機(jī)洗衣功能。單片機(jī)I/O口直接與驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803連接，將信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng) 晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷，具體電路如圖3-8所示：洗衣機(jī)完成衣物檢測(cè)或手動(dòng)設(shè)置洗衣

42、 程序后，進(jìn)水閥打開，當(dāng)水位檢測(cè)電路檢測(cè)水位達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉停止進(jìn) 水。在整個(gè)進(jìn)水過程中，若進(jìn)水閥打開時(shí)間超過15分鐘水位檢測(cè)電路仍未檢測(cè)到水位 達(dá)到預(yù)定高度，洗衣機(jī)將會(huì)報(bào)警并暫停水，等待故障排除。如果無故障，當(dāng)進(jìn)水滿后 關(guān)閉進(jìn)水閥，啟動(dòng)電機(jī)開始洗滌。洗滌程序結(jié)束排水閥將會(huì)打開，進(jìn)入脫水程序。3. 4. 2水位電路檢測(cè)全自動(dòng)洗衣機(jī)水位監(jiān)測(cè)的作用主要是控制洗衣機(jī)水位的高低。一般情況下，全 自動(dòng)洗衣機(jī)的水位監(jiān)測(cè)開關(guān)只有2個(gè)插片。兩插片的觸點(diǎn)在沒有受到水壓時(shí)是斷開 的。洗衣機(jī)接通電源后，按下洗衣機(jī)電源鍵，進(jìn)水閥得電吸合打開，洗衣機(jī)自動(dòng)進(jìn) 水。當(dāng)洗衣桶的水位達(dá)到預(yù)置水位開關(guān)時(shí)，洗衣桶外壁連接

43、的一根塑料軟管與水位 控制開關(guān)的連接時(shí)準(zhǔn)密封狀態(tài)，洗衣桶進(jìn)水后，隨著水位的升高，塑料管內(nèi)空氣被 壓縮，空氣壓力增高，推動(dòng)氣壓頂桿膜片，使微動(dòng)壓力開關(guān)動(dòng)作，水位控制開關(guān)的 兩點(diǎn)接觸斷開，關(guān)閉進(jìn)水閥。同理，洗衣機(jī)執(zhí)行完成一次洗滌程序后，運(yùn)用排水閥 將水排出，隨著洗衣桶內(nèi)的水位降低，水位控制開關(guān)壓力腔的氣壓降低，橡膠薄膜 囊在復(fù)位彈簧的彈力下，微動(dòng)壓力開關(guān)被恢復(fù)成原來的常開狀態(tài)。進(jìn)水電磁閥得電 吸合，洗衣機(jī)開始第二輪的進(jìn)水洗滌。3.4.3開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)開關(guān)電源為單片機(jī)供電，原理圖如圖2-8所示。交流220V電源經(jīng)變壓器降壓 再經(jīng)過電力二極管整流、濾波后產(chǎn)生直流電壓，輸入到集成穩(wěn)壓器7805組件的

44、輸入端，7805輸出穩(wěn)定的+5V電壓，為單片機(jī)供電。7805穩(wěn)壓器一種三端固定正集成穩(wěn)壓器，有輸出端、輸入端和接地端三 個(gè)引出端，輸入極限電壓為36V,最低輸入電壓為輸出電壓的3-4V以上，最 大的輸出電流為1.5A,內(nèi)部設(shè)置有過流保護(hù)芯片過熱保護(hù)及調(diào)整管安全工作 區(qū)保護(hù)電路，所以使用安全可靠”】。在降壓電路中應(yīng)該注意一下事項(xiàng)，輸入輸出壓差不能太大，太大則轉(zhuǎn)換效 率急速降低，而且容易擊穿損壞；輸出電流不能太大，1.5A是其極限值，大 電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會(huì)導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿；輸入 輸出壓差也不能太小，大小效率很差。3.4.4鍵盤輸入及其顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路主要山2個(gè)數(shù)碼管

45、、8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器74LS240以及I/O擴(kuò)展芯片8255 組成。(1)可編程I/O接口芯片82558255內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255具有3個(gè)可編程并行I/O端口，A 口、B 口和C 口。這個(gè)8位I/O端口的 功能完全山編程決定，但每個(gè)口都有自己的特點(diǎn)。A 口有三種工作方式：方式0、 方式1、方式2。B 口有兩種工作方式：方式0、方式1。©8255引腳結(jié)構(gòu)及功能1) 數(shù)據(jù)總線:Do-D7、PAo-PA7、PBo-PB7、PCO-PC7,此32條數(shù)據(jù)線均為三 態(tài)雙向，其中DO-D7用于傳送CPU與8255數(shù)據(jù)傳送的通道，進(jìn)行的命令與數(shù)據(jù)傳 遞,PAO-PA7、PBo-PB7、PCO-PC7分別與

46、A、B、C3個(gè)接口對(duì)應(yīng)，用于8255與外 設(shè)之間數(shù)據(jù)的傳遞。2) 控制線：RD、WR、RESETRD:讀信號(hào)線，輸入信號(hào)線，低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)(即WR=O 且CS=O),允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU對(duì)8255 進(jìn)行讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫入信號(hào)，輸入信號(hào)線，輸入端低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)(即 WR=O且CS=O),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制寫入8255,即CPU對(duì)8255進(jìn)行寫操作。RESET:復(fù)位信號(hào)，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器(包括控制寄 存器)均被清除，所有I/O 口均被置成輸入方式，24條I/O引腳為高阻狀態(tài)。3) 尋址線：

47、CS、AO、AICS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入腳為低電平時(shí)(CS=O ),允許8255與CPU 進(jìn)行通訊，表示芯片被選中，當(dāng)CS二1時(shí)，8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸。AO. A1：這是兩條輸入信號(hào)線，通常一一對(duì)應(yīng)接到地址總線的最低兩位AO和 Al上。當(dāng)CS有效時(shí)，這兩位的4中組合00、01、10、11分別用來選擇A、B、C 口和控制寄存器，所以一片8255共有4個(gè)地址單元。(2) 數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器74LS24074LS240是原碼三態(tài)輸出的8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，其管腳分布圖如2-10圖示，G 為控制端，乂稱為使能端，其工作原理如下：當(dāng)G=O時(shí)，A輸入為低電平時(shí)，Y輸出也為低電平。當(dāng)G二0時(shí)，A輸入為

48、高電平時(shí)，Y輸出為高電平。當(dāng)G=I時(shí)，A不論輸入高電平還是低電平Y(jié)為高阻態(tài)。(3) LED顯示器山半導(dǎo)體發(fā)光二極管組成的八段數(shù)碼管(LED)是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的 廉價(jià)輸出設(shè)備。它由8段發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當(dāng)某一發(fā)光二極管導(dǎo) 通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫被點(diǎn)亮，控制不同的組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示 出各種字符。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱 為共陰極顯示器，如圖3-5(b)所示。一位顯示器的8個(gè)發(fā)光二極管用ag表示，dp 表示小數(shù)點(diǎn)的亮與暗。如圖3-5(a)所示。這種筆畫式的八段顯示器能顯示的字符較少，字符的形狀有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。系統(tǒng)

49、的顯示器主要是顯示洗衣 剩余時(shí)間。(d)外形結(jié)構(gòu)74LS240是一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)器，它把由8255輸出的電平信號(hào)進(jìn)行一次反向輸出 低電平，這是由于顯示電路中的數(shù)碼管顯示器是共陰極所造成的。(b) 共陰極圖3-5八段數(shù)碼管圖(4) 顯示電路的設(shè)計(jì)LED顯示器釆用共陰極，由8255的PA 口提供位選碼，PB 口提供段選碼。PA 口 與8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器74LS240連接后再接入數(shù)碼管，PC 口接入數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼 管顯示【叫(5) 8255與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)山單片機(jī)送出要顯示的信息到8255的PB 口(PB 口的端口地址是0FF7DH), 通過PBO和PBl送岀字符信息和時(shí)鐘。其2位顯示器都收到字符信

50、息，具體哪一 位亮就取決于共極信號(hào)。這時(shí)就要山PA 口 (PA 口的端口地址是0FF7CH)送出的共 極信號(hào)來決定哪一位有效。PA 口送出的地址經(jīng)過74LS240反向來控制相應(yīng)的位點(diǎn) 亮叭3. 4.5報(bào)警電路的設(shè)計(jì)在洗衣機(jī)中運(yùn)行過程中起提示和報(bào)警的作用。根據(jù)程序安排和軟件設(shè)置，當(dāng) 洗衣機(jī)遇到故障，洗衣機(jī)會(huì)發(fā)出間斷的蜂鳴聲提示用戶，當(dāng)洗衣完成后，洗衣機(jī) 將發(fā)出5秒蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成，具體電路如圖3-6所示。圖3-6報(bào)警電路的設(shè)計(jì)3.5本章小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，由諧振式水位監(jiān)測(cè)模塊，LED顯示模塊，外 圍設(shè)備模塊，主控電路模塊，電源模塊等模塊構(gòu)成，并詳細(xì)分析了各個(gè)模塊的組成 及作

51、用，介紹了所用主要芯片的特性及用法，并敘述了模塊設(shè)訃時(shí)的注意事項(xiàng)?；?本實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)自動(dòng)洗衣機(jī)應(yīng)具備的功能。4軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1主程序的設(shè)計(jì)根據(jù)硬件設(shè)訃要求，控制主程序流程圖如圖4-1示。洗衣機(jī)通電之后，單片機(jī) 上電，首先進(jìn)行程序的初始化，包括定時(shí)器0、外部中斷0、外部中斷1的初始化, 以及各參數(shù)初始值的設(shè)定。然后掃描水位、程療:、過程按鍵的狀態(tài)，確定洗衣模式, 洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)，控制指示燈顯示洗衣模式，數(shù)碼管顯示預(yù)設(shè)洗衣時(shí)間。當(dāng)發(fā) 現(xiàn)啟動(dòng)鍵按下，洗衣機(jī)從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。完成進(jìn)水-洗滌-脫水-漂洗的循 環(huán)過程。當(dāng)洗衣結(jié)束時(shí)，控制蜂鳴器發(fā)聲。表3-1為洗衣機(jī)系統(tǒng)控制表，圖3-1為 洗衣

52、機(jī)主程序流程圖:根據(jù)用戶洗衣的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)洗衣機(jī)模式的時(shí)間，如表4-1：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間漂洗脫模浸洗/s水式 選 擇泡 時(shí) 間滌 時(shí) 間正轉(zhuǎn)間隔反轉(zhuǎn)時(shí)間次數(shù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)30102282523輕柔3062282322快速032282122圖4-1系統(tǒng)主流程圖4.2各子程序流程圖421鍵盤掃描子程序洗衣機(jī)接通電源啟動(dòng)后，進(jìn)行單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的預(yù)設(shè)，如果沒有按鍵操作，系 統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，我們也可以根據(jù)衣物的多少來手動(dòng)設(shè)定是選擇洗滌模 式、水位的高低。如圖4-2鍵盤掃描子程序。圖4-2鍵盤掃描子程序4.2.2洗衣功能子程序根據(jù)洗衣機(jī)洗衣功能的要求，可以設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)子程序、快速子程序、輕柔子程 序三種洗

53、滌方式。程序按鈕選擇，標(biāo)準(zhǔn)：洗滌10分鐘，漂洗2次每次5分鐘，； 脫水3分鐘；輕柔：洗滌6分鐘；漂洗2次每次3分鐘，脫水2分鐘：快速：洗滌 3分鐘，漂洗2次每次1分鐘，脫水2分鐘。圖4-3洗衣程序流程圖標(biāo)準(zhǔn)子程序輕柔子程序Hi仙工如慮圖43洗衣子程序流程圖4.2.3漂洗子程序洗衣機(jī)清洗衣物后，進(jìn)入漂洗步揍。在漂洗階段,漂洗燈殼進(jìn)行提示，單片機(jī)首先自動(dòng)判斷是否有手動(dòng)操作，如果有外部鍵入命令,則按照外部命令進(jìn)行漂洗,如果沒有鍵入命令，則按照系統(tǒng)設(shè)定的進(jìn)行漂洗工作,等漂洗結(jié)束了，進(jìn)入下一步脫水工作。如圖4-4漂洗程序流程圖圖44漂洗子程序流程圖4.2.4脫水子程序洗衣漂洗后進(jìn)入脫水階段，和漂洗階段原

54、理相同，首先脫水燈亮，在系統(tǒng)判斷 是否有外部命令鍵入，如果有按照外部命令進(jìn)行設(shè)定脫水時(shí)間進(jìn)行脫水，如果沒有則按照系統(tǒng)預(yù)設(shè)進(jìn)行脫水工作。圖4-5脫水子程序流程圖4.3外部中斷中斷程序設(shè)計(jì)為了防止外部電壓過高或過低對(duì)洗衣機(jī)的電器及控制硬件產(chǎn)生破壞，用外部中斷O進(jìn)行保護(hù)，如圖所示。當(dāng)電壓過高或過低時(shí)，引起外部中斷0,洗衣機(jī)停止一切動(dòng)作，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。用外部中斷1來實(shí)現(xiàn)洗衣過程停止工作。在洗衣過程中，當(dāng)暫停鍵按下時(shí)，引 起外部中斷1,轉(zhuǎn)入中斷1處理程序。中斷1處理程序?qū)⑹瓜匆聶C(jī)停止工作，并將 停止前的動(dòng)作存儲(chǔ)起來。當(dāng)按下啟動(dòng)鍵時(shí)，洗衣機(jī)乂恢復(fù)工作。程序設(shè)計(jì)流程圖如 圖4-6和4-7所示：圖4-6外部中

55、斷O程序流程圖圖4-7外部中斷1程序流程圖4.4本章小結(jié)本章主要設(shè)計(jì)了基于AT89C51的自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)卜 山主程序, 鍵盤中斷子程序，內(nèi)部定時(shí)中斷程序設(shè)計(jì)和外部中斷程序設(shè)汁等部分組成。對(duì)每個(gè) 部分都進(jìn)行了分析，畫出了程序流程圖，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思路清晰，簡(jiǎn)單易懂。5總結(jié)本課題設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)集中體現(xiàn)了電子信息技術(shù)在 人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用。單片機(jī)在測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，既有硬件設(shè)計(jì)乂有軟件編 程，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的真正全自動(dòng)控制，一個(gè)按鈕就能完成洗衣的全過程。本設(shè)計(jì)系統(tǒng) 的特點(diǎn)有：（1）本次設(shè)計(jì)合理的設(shè)計(jì)洗衣、漂洗、脫水的時(shí)間。既能保證洗凈衣物乂使 洗滌時(shí)間短，減少衣物的磨損。使洗衣機(jī)具有智能化，最大限度地提高洗滌效果， 節(jié)約能源及水量，使洗衣機(jī)達(dá)到高效節(jié)能的要求。（2）本設(shè)計(jì)還考慮到半自動(dòng)適當(dāng)?shù)那臎r，用戶可以根據(jù)自己的需求自由選擇 洗衣機(jī)的工作方式，例如：?jiǎn)蜗礈?、單漂洗、單脫水、只洗滌漂洗不脫水、只漂?脫水等等功能。這一點(diǎn)是通過按鍵來實(shí)現(xiàn)的。（3）本系統(tǒng)硬件采用單片機(jī)89C51進(jìn)行控制，以及設(shè)計(jì)中其它電路元件運(yùn)用， 都是考慮到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的原因。（4）由于實(shí)際條件的限制，本設(shè)汁只能在理論上實(shí)現(xiàn)。不能做出實(shí)際的控制 系統(tǒng)，