電氣工程與自動化畢業(yè)論文基于mcs-51單片機的洗衣機控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設 計</p><p>　　基于MCS-51單片機的洗衣機控制系統(tǒng)設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程與自動化 </p><p>　　學生姓名 學號

2、 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著數(shù)字技術的快速發(fā)展，數(shù)字技術被廣泛應用于智能控制的領域中。單片機以體積小、功

3、能全、價格低廉、開發(fā)方便的優(yōu)勢得到了許多電子系統(tǒng)設計者的青睞，它適合于實時控制，可構成工業(yè)控制器、智能儀表、智能接口、智能武器裝置以及通用測控單元等。</p><p>　　洗衣機是現(xiàn)代人必備的日常生活電器，它的發(fā)明和應用給人們的日常生活勞動帶來了很大的方便，使人們在洗衣服的這項家庭勞動中既省時又省力。自19世紀中葉，美國人斯密斯研制出世界上首臺洗衣機至今，洗衣機的發(fā)展已經經歷了一個多世紀，目前中國洗衣機市場正在進

4、入更新?lián)Q代的時代，以“節(jié)水節(jié)能”、“綠色環(huán)?！睘橹黝}的洗衣機成為新一輪的潮流。</p><p>　　本文以AT89C51單片機為核心，設計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括洗衣強洗、弱洗、浸泡、進水出水故障自診斷、間歇驅動方式和暫停功能。控制系統(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路和機械控制電路三大模塊構成。電源電路為數(shù)字控制電路提供穩(wěn)定的5V直流電壓，為電動機提供220V市電；數(shù)字控制

5、電路負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89C51單片機、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；機械控制電路實現(xiàn)水位檢測、電機驅動、進水、排水等功能，主要由水位檢測器、電動機、傳動系統(tǒng)部件、進水排水電磁閥組成。</p><p>　　關鍵詞：單片機；全自動洗衣機；實時控制；控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

6、　　With the development of the digital technology, the digital technology has been widely used in the field of intelligent control. SCM has advantage in competition, for example the small volume, complete function, low co

7、st, It got many electronic system designers of all ages. it is suitable for real time control, may constitute industrial controllers, smart instrumentation, smart interfaces, smart weapons, devices, and general control u

8、nit and so on. </p><p>　　Washing machine is the necessary daily appliances, its invention and apply to People's Daily life Labour bring great convenience to wash clothes, so that people in the family lab

9、or both save time and effort. Since the mid-19th century, Americans developed Smith has the world's first washing machine, washing machine development has gone through more than a century, current replacement of the

10、washing machine market is entering an era of "saving energy", "green" the theme of the washing machine int</p><p>　　This paper introduces an automatic washing machine control system based

11、 on a controlling core by AT89C51. This system realizes the entire laundry for washing machine control of process, including strong washing laundry to wash water soaking water weak fault self-diagnosis intermittent drivi

12、ng way, suspend function. Control system mainly consists of power circuit, digital control circuitry and mechanical control circuit of three modules. Power supply circuit for digital control circuit to provide</p>

13、<p>　　Keywords：microcontroller; automatic washing machine; real-time control; control system </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　

14、　第1章 緒論2</b></p><p>　　1.1全自動洗衣機的介紹2</p><p>　　1.1.1全自動洗衣機的發(fā)展背景2</p><p>　　1.1.2全自動洗衣機的發(fā)展前景2</p><p>　　1.1.3全自動洗衣機的設計目的及意義3</p><p>　　1.2全自動洗衣機的設計方案

15、3</p><p>　　1.2.1全自動洗衣機的工作流程3</p><p>　　1.2.2全自動洗衣機設計的主要內容3</p><p>　　第2章 硬件電路介紹5</p><p>　　2.1 關于AT89C51芯片5</p><p>　　2.1.1 AT89C51的芯片及引腳介紹5</p>&l

16、t;p>　　2.1.2 89C51的存儲器與寄存器5</p><p>　　2.2 主控電路設計6</p><p>　　2.2.1 復位電路6</p><p>　　2.2.2 振蕩電路7</p><p>　　2.2.3 單片機最小系統(tǒng)電路8</p><p>　　2.3各部分電路設計9</p>

17、<p>　　2.3.1 電源電路9</p><p>　　2.3.2按鍵輸入模塊10</p><p>　　2.3.3蜂鳴器報警模塊10</p><p>　　2.3.4 LED顯示模塊11</p><p>　　2.3.5電動機12</p><p>　　2.3.6水位傳感器15</p>

18、<p>　　2.3.7進水/排水電磁閥16</p><p>　　第3章 軟件設計17</p><p><b>　　3.1主程序17</b></p><p>　　3.1.1標準程序18</p><p>　　3.1.2經濟程序20</p><p>　　3.1.3強洗程序21&l

19、t;/p><p>　　3.1.4弱洗程序21</p><p>　　3.2自檢程序22</p><p>　　3.2.1 自診斷程序24</p><p>　　3.2.2 報警程序24</p><p>　　3.2.3顯示程序24</p><p>　　3.3按鍵控制程序25</p>

20、<p><b>　　小結29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p>　　附錄1硬件電路圖32</p><p><b>　　前 言</b></p>

21、;<p>　　單片機是集成在一個芯片上的計算機，由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成，是單片微型計算機SCMC（Single Chip Micro-Computer）的簡稱，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機誕生于20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段，它也是計算機技術、控制技術和大規(guī)模集成電路技術的綜合產物。</p><p>　　單片機具有優(yōu)良的硬件特性，它集成度高，系統(tǒng)結

22、構簡單，實現(xiàn)模塊化，可靠性高，處理能力強，速度快。同時它的質量輕、體積小、價格便宜等優(yōu)點也為學習和應用提供了許多便利條件。由于這些優(yōu)點，單片機已經成為世界上數(shù)量最多的計算機，在我們的日常生活中隨時都可以看見它的身影，我們所用的幾乎每件機械和電子產品中都有單片機的存在。從我們現(xiàn)在用的手機、各種智能IC卡、全自動滾筒洗衣機等家用電器到儀器儀表、醫(yī)用設備及航空航天的智能化管理過程控制等領域都有著廣泛的應用。目前得到廣泛應用的單片機是MCS-5

23、1 8位系列高檔單片機，它在RAM容量、系統(tǒng)擴展和I/O口功能等方面都比其它單片機有很大的提高，并且它具有兼容性強、品種齊全以及軟硬件資源豐富等特點。今后，隨著單片機深入的應用和開發(fā)，各種各樣類型的芯片也會越來越多，它的發(fā)展不僅造就了計算機應用和智能化控制的科學家、工程師等一大批人才，也使當今社會獲得了顯著的經濟效益和社會效益，我們的日常生活以及社會的穩(wěn)定高速發(fā)展都離不開單片機的廣泛應用。</p><p>　　洗

24、衣機是現(xiàn)代人們日常生活中最為常見的家用電器，它的出現(xiàn)大大改善了人們的生活質量，使人們在家務勞動方面的壓力得到了很好的緩解。自19世紀中葉，美國人斯密斯研制出世界上首臺洗衣機至今，洗衣機的發(fā)展已經經歷了一個多世紀，目前中國洗衣機市場正在進入更新?lián)Q代的時代，更多國內外強勢品牌加入研究開發(fā)科技含量更高的產品，洗衣機行列將面臨新的一輪的以“節(jié)水節(jié)能”、“綠色環(huán)?！睘橹黝}的改革。現(xiàn)在的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七

25、大功能，但由于人們對于洗衣機的需求越來越大，要求也越來越高，洗滌方式隨之也發(fā)生了很大的變化，由原先大多側重于動力的加大、水流的改變，到現(xiàn)在的超音波、電解水、蒸汽洗滌的運用，向更高層次的環(huán)保健康洗滌方式發(fā)生轉變。單片機以其體積小、集成度高、運行可靠等優(yōu)點被很好的運用在了洗衣機的研制上，基于單片機的自動洗衣機控制系統(tǒng)具有功能強、精度高、經濟性好等特點。無論是在提高產品質量和數(shù)量，還是在改善勞動條件和節(jié)約能源等方面都顯示出很好的優(yōu)越性。<

26、;/p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1全自動洗衣機的介紹</p><p>　　洗衣機是我們日常生活中最為常見的家用電器，它是利用電能產生機械作用來洗滌衣物的清潔電器。洗衣機的發(fā)展速度非?？?，并隨著科技的發(fā)展推出了一系列多功能自動化洗衣機，其中的全自動式洗衣機在日常生活應用中最受人們的青睞。全自動式洗衣機具有多種

27、洗衣程序，對需要被清洗的衣物進行洗滌、漂洗、甩干，一步到位非常方便，有著很大的發(fā)展前景。</p><p>　　1.1.1全自動洗衣機的發(fā)展背景</p><p>　　一直以來，洗衣服是一件日常生活中必不可免的家務勞動，人們幾乎每天都要消耗一定的時間和精力在這項勞動上，對衣物進行手搓、甩打、沖刷……給人們帶來的感覺是既辛苦又勞累。</p><p>　　隨著世界科技的發(fā)展

28、，在1858年一個名叫漢密爾頓·史密斯的美國人在匹茨堡制成了第一臺洗衣機，緊接著在1874年美國人比爾·布萊克斯研制成了木制手搖洗衣機，這套裝置雖然簡單，卻給了那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，更進一步的加快了洗衣機的改進過程。接下來，蒸汽洗衣機、水力洗衣機、內燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。</p><p>　　在1910年，美國的費希爾在芝加哥研制成功了世界上第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的

29、出現(xiàn)，同時也標志著洗衣機自動化的美好開端。1922年，美國瑪塔依格公司改造了洗衣機的洗滌結構，由此誕生了第一臺攪拌式，其合理的科學結構受到了人們的普遍歡迎。1932年，美國本德克斯航空公司研制出了第一臺前裝式滾筒洗衣機，它能夠把洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內完成，著意味著電動洗衣機又越上了一個新的臺階，朝自動化邁進了一大步。</p><p>　　隨著工業(yè)化的加速和人們需求的不斷提高，世界各國也加快了全自動洗衣機研

30、究的步伐，其年總產量及社會普及率均以達到相當高得水平。</p><p>　　1.1.2全自動洗衣機的發(fā)展前景</p><p>　　目前市場上銷售的全自動洗衣機大體分為三類，分別為：前置式側開門滾筒式洗衣機、波輪上開門洗衣機、攪拌式洗衣機。前置式側開門滾筒式洗衣機是歐洲發(fā)明的，擅長洗滌棉毛、真絲等面料，具有不損傷衣物且有良好的加溫措施等優(yōu)點，這種洗衣機比較適合經常穿戴以棉毛、純毛、真絲之類的

31、面料為主的家庭。波輪上開門洗衣機是亞洲發(fā)明的，主要以洗凈度為主，擅長洗滌化纖、腈綸等面料，這種洗衣機的優(yōu)點是用水量小、洗滌時間短且洗凈度高等，比較適合于居住在綠化較差，平均每兩天換洗一次衣物的家庭。攪拌式洗衣機是美洲發(fā)明的，擅長洗滌牛仔服裝之類較為粗厚面料的衣物，具有非常高的洗凈度，是波輪式洗衣機洗凈度的十幾倍，但由于洗凈度往往和磨損率是成正比的，由此這類洗衣機很損傷衣物，在市場上也不是很受歡迎。</p><p>

32、;　　近年來，全自動洗衣機的發(fā)展速度很快，主要表現(xiàn)在洗滌方式上。由原先側重于水流的改變、動力的加大到現(xiàn)在的電解水、超音波、蒸汽和臭氧洗滌的運用，使洗衣機的去污能力從單純依靠水流強弱變化的機械作用和用洗滌劑、洗衣粉的化學作用，向更環(huán)保、更健康的洗滌方式轉變，減少了化學品對環(huán)境的污染和對皮膚的損害，進而引發(fā)了洗衣機消費的健康潮流。</p><p>　　另外現(xiàn)在的洗衣機由原來的半自動、全自動到現(xiàn)在的人工智能、模糊控制，

33、都體現(xiàn)了現(xiàn)代洗衣機的高度自動化、智能化、人性化。人們可以自主的選擇時間和方式，并且操作簡單方便，成為了人們日常生活中的好幫手。業(yè)內人士表示，尖端洗滌技術的革新，在洗衣機的洗滌方式上會更加注重健康環(huán)保和人性化，這類洗滌方式的洗衣機在市場中很受歡迎。</p><p>　　1.1.3全自動洗衣機的設計目的及意義</p><p>　　中國洗衣機產業(yè)經過20多年的發(fā)展，已成為一個較成熟的產業(yè)，目前中

34、國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代的時期，隨著經濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對洗衣機的要求也越來越高，在購買洗衣機時多數(shù)會注重實用性和人性化設計。目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、浸泡功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能，但這些并不能完全滿足現(xiàn)在人們的需求，這就需要設計出功能更全面、更人性化的全自動洗衣機?，F(xiàn)代洗衣機的各項功能都是由單片機控制來實現(xiàn)的，單片機集成度高、體積小、控制功能靈活、成本低等這些優(yōu)點在過程控制、機電一體化、家用

35、電器方便得到了廣泛的應用。由此，設計出基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)有很深的意義和很強的實用性。</p><p>　　1.2全自動洗衣機的設計方案</p><p>　　1.2.1全自動洗衣機的工作流程</p><p>　　洗衣機的工作流程包括：洗滌→脫水→漂洗→脫水→漂洗→烘干。在上述工作程序中包含三個過程：洗滌過程、漂洗過程、脫水過程。</p>&

36、lt;p>　　1.洗滌過程：投入待洗衣物之后，按啟動開關，進水閥通電向洗衣機供水，當供水達到預定水位時，進水閥斷電關閉，停止供水。洗滌電動機接通電源帶動波輪（桶）旋轉，對衣物進行洗滌。</p><p>　　2.漂洗過程：漂洗的目的是清除衣物上的洗滌液，該過程中的電機動作和洗滌過程是完全相同。</p><p>　　3.脫水過程：洗滌或漂洗過程結束后，電動機停止轉動，排水閥通電，進行排水

37、，當水位低到一定程度時，脫水電動機接通，電機帶動脫水桶高速旋轉。全部程序完成后，由蜂鳴器發(fā)出聲響，表示衣物已經洗滌干凈。</p><p>　　1.2.2 全自動洗衣機設計的主要內容</p><p>　　本系統(tǒng)采用MCS-51單片機作為洗衣機控制系統(tǒng)的核心，設計出洗衣機的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)浸泡功能、進排水故障自診斷功能、暫停功能，并實現(xiàn)四種洗衣工作程序，分別為標準程序、經濟程序、單獨程序、排水程

38、序。</p><p>　　強弱洗滌功能：強洗時正反轉時間各為4S，間歇時間為1S；弱洗時正反轉時間各為3S，間歇時間為2S。</p><p>　　進排水故障自診斷功能：洗衣機在進排水過程中，若在一定的時間范圍內進排水未能達到預定的水位，說明該進排水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并由控制系統(tǒng)檢測通過蜂鳴器發(fā)出警告信號。</p><p>　　暫停功能：洗衣機在處于任何狀態(tài)下按下暫停鍵，

39、洗衣機暫停工作，待按下啟動鍵后洗衣機又按之前的工作方式繼續(xù)工作。</p><p>　　標準程序：進水→洗滌→漂洗→脫水，循環(huán)3次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)比上一次循環(huán)時間減少2min，具體為第一循環(huán)洗滌時間為6min，第二次第三次循環(huán)時間分別為4min和2min，排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為2min。</p><p>　　經濟程序：進水→洗滌→漂洗→脫水，循環(huán)2次，每循環(huán)一次洗滌

40、或漂洗環(huán)節(jié)比上一次循環(huán)時間減少2min，具體為第一循環(huán)洗滌時間為6min，第二次循環(huán)時間分別為4min，排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為2min。</p><p>　　單獨程序：進水→洗滌（6min）→結束（留水不排不脫）。</p><p>　　排水程序：排水→脫水→結束，時間確定與上訴程序相應環(huán)節(jié)相同。</p><p>　　針對該設計方案采取以下研究方法及步

41、驟：</p><p>　　芯片以及各元器件的選擇；</p><p><b>　　硬件電路的設計；</b></p><p><b>　　軟件方面的設計。</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路和機械控制電路三大模塊構成，數(shù)字控制電路負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89C51

42、單片機、三位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；機械控制電路實現(xiàn)傳感器檢測、電機驅動、進水、排水等功能，主要由水位檢測器、電動機、傳動系統(tǒng)部件、進水排水電磁閥組成。</p><p>　　第2章 硬件電路介紹</p><p>　　根據(jù)洗衣機的基本功能，硬件電路應包括七個部分：微處理器控制電路、顯示電路、采樣電路、電機控制電路、進水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報警電路。通過這幾個部

43、分電路的協(xié)調工作，洗衣機能模擬人腦進行操作。</p><p>　　2.1 關于AT89C51芯片</p><p>　　2.1.1 AT89C51的芯片及引腳介紹</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是51系列單片機，選擇使用的單片機是AT89C51，該系列的單片機很受人們的青睞，在我國得到了極為廣泛的應用。AT89C51是一種帶4K字節(jié)Flash存儲器的低電壓、高性能C

44、MOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。</p><p>　　89C51引腳圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 89C51引腳圖</p><p>　　VCC：+5V電源。</p><p>

45、<b>　　Vss：地線。</b></p><p>　　P0口：P0口8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。</p><p>　　P1口：P1口8位內部上拉電阻雙向I/O口，可接收輸出4TTL門電流。</p><p>　　P2口：P2口8位內部上拉電阻雙向I/O口，可接收輸出4TTL門電流。</p><p>

46、;　　P3口：P3口8位內部上拉電阻雙向I/O口，可接收輸出4TTL門電流。P3口也可作為特殊功能口，如下所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p&g

47、t;<p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><

48、;p>　　ALE：地址鎖存控制信號。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。</p><p><b>　　RST：復位信號。</b></p><p>　　/EA：訪問程序存儲器控制信號。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p><

49、;p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2.1.2 89C51的存儲器與寄存器</p><p>　　一般來說，單片機芯片的內部存儲器包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，兩種存儲器各自有自己的尋址方式和尋址空間。</p><p>　　89C51單片機的數(shù)據(jù)存儲區(qū)共有256個單元，按照功能又把256個單元的數(shù)據(jù)存儲器劃分為兩部分：低128單元區(qū)和

50、高128單元區(qū)。</p><p>　　89C51的內部數(shù)據(jù)寄存器低128單元區(qū)，稱為內部RAM，地址為00H~7FH，其中的前32個單元是作為寄存器使用的。內部數(shù)據(jù)寄存器高128單元區(qū)供專用寄存器使用，單元地址為80H~FFH，用于存放相應功能部件的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)等。</p><p>　　2.2 主控電路設計</p><p>　　2.2.1 復位電路</

51、p><p>　　單片機的復位就和計算機的重啟是一樣的概念。任何單片機在工作之前都需要一個復位的過程，普通來說單片機的復位只需要5m時間。</p><p>　　單片機的RST引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個脈沖震蕩周期（即2個機器周期）以上，若使用頻率為6MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4us才能完成復位操作。</p><p>　

52、　復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式，如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 （a）上電自動復位電路 （b）按鍵手動復位電路</p><p><b>　　1.上電自動復位</b></p><p>　　上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，如圖（a）所示，對于CMOS型單片機，由于在RST端

53、內部有一個下拉電阻，可以將外部電阻去掉。</p><p>　　上電自動復位的過程是在加電時，復位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著過程VCC對電容的充電而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間，為了保證系統(tǒng)能夠可靠的復位，RST端的高電平信號必須持續(xù)足夠長的時間。</p><p><b>　　2.按鍵手動復位</b><

54、;/p><p>　　按鍵手動復位需要人為地在復位輸入端RST端加上高電平，一般采用的方法是在RST端和正電源VCC間接一個按鍵，如圖（b）所示。當按下按鍵時，則VCC的+5V電平就會直接加在RST端，即使按下按鍵的動作較快，也會使按鍵保持接通達數(shù)十毫秒，所以，可以滿足復位的時間要求。本次系統(tǒng)設計中運用的是按鍵手動復位。</p><p>　　2.2.2 振蕩電路</p><p

55、>　　振蕩電路對于單片機來說是非常重要的，沒有晶振就沒有時鐘周期，也就意味著無法執(zhí)行程序代碼，單片機也就無法工作。</p><p>　　在單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的振蕩器，如圖2.3所示。</p><p><b>　　圖2.3

56、 振蕩電路</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2為輸入和輸出，可分別作為一個反相放大器的輸入和輸出，次引腳可配置為使用內部振蕩器。要使用外部時鐘源驅動器件時，XTAL2可以不連接而由XTAL1驅動。因為時鐘通過觸發(fā)器二分頻輸入到內部時鐘電路，所以外部時鐘信號無占空比的要求，但高低電平的最長和最短時間必須符合手冊的規(guī)定。</p><p>　　電路對C1、C2的要求不

57、是很嚴格，如果使用高質的晶振，不管頻率多少，C1、C2一般都選30pF，電容值過小，晶振容易起振，但穩(wěn)定性不好，電容值過大，頻率穩(wěn)定性好，但不容易起振，故此，一般選取中間值。晶體的振蕩頻率范圍范圍通常是1.2MHz~12MHz，晶體的振蕩頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快，振蕩電路產生的振蕩脈沖并不直接使用，而是經過分頻后再為系統(tǒng)所用，如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 振蕩脈沖分頻

58、</p><p>　　振蕩脈沖經二分頻后作為系統(tǒng)的時鐘信號，在二分頻的基礎之上再經三分頻產生ALE信號，即ALE為晶振固定頻率的1/6，在二分頻的基礎之上再六分頻得到機器周期信號，即周期信號頻率為晶振固定頻率的1/12。</p><p>　　2.2.3 單片機最小系統(tǒng)電路</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)電路包括復位電路和振蕩電路。這里的P0口為上拉電阻，P0口作

59、為I/O口輸出的時候，輸出低電平為0 輸出高電平為高組態(tài)（并非5V，相當于懸空狀態(tài)）。也就是說P0 口不能真正的輸出高電平，給所接的負載提供電流，因此必須接上拉電阻（一電阻連接到VCC），由電源通過這個上拉電阻給負載提供電流。 由于P0口內部沒有上拉電阻，是開漏的，不管它的驅動能力多大，相當于它是沒有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數(shù)情況下P0口是必需加上拉電阻的。 一般51單片機的P0口在作為地址/數(shù)據(jù)復用時不接上拉電阻。作為一般的

60、I/O口時用時，由于內部沒有上拉電阻，故要接上上拉電阻。</p><p>　　2.3各部分電路設計</p><p>　　2.3.1 電源電路</p><p>　　本系統(tǒng)的電源電路采用穩(wěn)壓管LM1085，瞬間會產生很大的電流。</p><p>　　圖2.5 電源電路圖</p><p>　　2.3.2按鍵輸入模塊</

61、p><p>　　按鍵輸入模塊部分中按鍵式用來控制程序的運行和設置洗滌模式。</p><p>　　本系統(tǒng)的鍵盤控制電路如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 按鍵控制電路</p><p>　　本系統(tǒng)的控制采用按鍵的方式人為的控制，這樣做系統(tǒng)比較穩(wěn)定，便于管理，也可把按鍵控制的按鍵換成傳感器，不用人工控制，直接實現(xiàn)智能化，整個流程自動進行，所

62、以本系統(tǒng)考慮周全只要將控制的按鍵換成傳感器可直接應用。</p><p>　　2.3.3 蜂鳴器報警模塊</p><p><b>　　1. 蜂鳴器介紹</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于復印機、計算機、報警器、汽車電子設備、電子玩具、定時器等電子產品中作為發(fā)聲器件。蜂鳴器在電路中用字母“H

63、”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。</p><p>　　蜂鳴器主要分為電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器兩種類型。電磁式蜂鳴器有振蕩器、磁鐵、電磁線圈及外殼組成，在接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，電磁線圈產生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)出聲音。</p><p>　　蜂鳴器又分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。兩者的外觀極為相似，但如

64、果將兩者的引腳朝上放置，就可以看出用黑膠封閉的是有源蜂鳴器，有綠色電路板的則是無源蜂鳴器。兩者在系統(tǒng)中的主要區(qū)別為：有源蜂鳴器可以直接接上額定電源就能連續(xù)發(fā)聲；無源蜂鳴器需要接上音頻輸出電路才能發(fā)聲。</p><p>　　2. 蜂鳴器的實物圖</p><p>　　本系統(tǒng)的報警電路采用有源蜂鳴器，如果檢測到沒有水位時、發(fā)生故障或洗衣機蓋子被打開等狀況時，蜂鳴器就會發(fā)聲進行報警。</p&

65、gt;<p>　　有源蜂鳴器的實物如圖2.7所示。</p><p>　　圖2.7 有源蜂鳴器實物圖</p><p>　　3. 蜂鳴器與單片機的連接圖。</p><p>　　圖2.8 蜂鳴器電路圖</p><p>　　2.3.4 LED顯示模塊</p><p>　　LED（Light Emiting Dio

66、de）是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。LED顯示器是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示圖像、圖形、文字、動畫信號等各種信息。本次設計只是顯示時間，所以采用LED就可以達到目的了。</p><p>　　由發(fā)光二極管組成的八段數(shù)碼管（LED）是單片機應用產品中最常用的輸出設備，當某一發(fā)光二極管導通時，相應的段就會被點亮，控制不同的組合的二極管導通，就能顯示出各種字符。各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩

67、種，共陽極是把LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，再把公共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。共陰極是把LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，再把此公共陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。各個共陽極或共陰極分別相應的I/O線控制，形成各位的分時選通。</p><p>　　在該系統(tǒng)的指示電路中，發(fā)光二極管用來指示洗衣機的運行狀態(tài)

68、。</p><p><b>　　圖2.9 指示電路</b></p><p><b>　　2.3.5 電動機</b></p><p>　　步進電機作為執(zhí)行元件，廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。它是一種將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受伏

69、在變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。它具有無積累誤差、操作簡單等特點，但是必須有功率驅動電路、雙環(huán)型脈沖信號的組成控制系統(tǒng)方可使用。</p><p>　　現(xiàn)在比較常用的步進電機包括永磁式步進電機（PM）、反應式步進電機（VR）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。</p><p><b>　　永磁式步進電機</b></p>

70、<p>　　永磁式步進電動機一般為兩相，轉矩和體積較小，輸出力矩大，動態(tài)性能好，但步距角大。</p><p><b>　　反應式步進電機</b></p><p>　　反應式進步電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉矩輸出，結構簡單，生產成本小，步距角小；但動態(tài)性能差，噪聲和振動都很大。</p><p>　　3. 混合式步進電機</p>

71、;<p>　　混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。它步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進電動機，應用也最為廣泛。</p><p>　　步進電機的基本參數(shù)主要包括：電機固有步距角、步進電機的相數(shù)、保持轉矩。電機固有步距角表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。</p><

72、p>　　步進電機的特點：1、步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降；2、一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積；3、步進電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點，一般都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上；4、步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。</p><p>　　圖2.10 運行時控制部分</p><p>　　如上圖

73、2.10所示，為運行時控制部分，小型繼電器與單片機的接口電路。當P3.0輸出高電平時，Q1導通，繼電器吸合；當P3.0輸出低電平時，繼電器不吸合。在繼電器吸合到斷開的瞬間，由于線圈中的電流不能突變，將在線圈產生上正下負的感應電壓，使晶體管集電極承受很高電壓，有可能損壞驅動管Q1，為此在繼電器線圈兩端并接一個續(xù)流二極管D2，使線圈兩端的感應電壓被鉗位在0.7V左右。正常工作時，線圈上的電壓上正下負，二極管D7截止，對電路沒有影響。<

74、/p><p>　　運行部分，進水部分，排水部分，都是相同的道理。</p><p>　　圖2.11 進水控制部分</p><p>　　圖2.12 排水控制部分</p><p>　　2.3.6 水位傳感器</p><p>　　水位傳感器的結構如圖2.13所示，圖中洗衣桶的水位H轉換成導管口中的氣壓，通過引入嘴進入傳感器氣室，由

75、于氣室的上面是封閉的，氣壓就被傳到隔膜上，導板嵌裝載隔膜上。當水位上升，氣壓就增大，導板就會向上移動，反之，水位下降，導板就會向下移動。導板上有關固定支架，里面有磁性元件，當導板上下移動時，該磁性元件會與線圈的相對位置發(fā)生變化，也就是電感量會發(fā)生變化。該電容與電感組成三點式振蕩電路，振蕩的固有頻率是隨著水位的變化而改變，因此成為諧振式水位傳感器。</p><p>　　圖2.13 水位傳感器結構原理圖</p&

76、gt;<p>　　2.3.7 進水/排水電磁閥</p><p>　　分為兩種結構：一種是漂洗只能在洗滌桶內進行的洗衣機，它的進水結構很簡單，用一根進水軟管直接接的洗衣機洗滌桶上方的進水口；另一種是可以在脫水桶內進行噴淋漂洗和預漂洗的雙桶洗衣機，它的進水系統(tǒng)比較復雜，在洗衣機內設置了分流機構。</p><p>　　分流機構主要由進水軟管插接口，進水轉換撥桿孔、進水蓋、進水轉換撥

77、桿、防濺毛氈、洗滌進水口、脫水桶進水道及三角底座等組成，其中，進水轉換撥桿孔、進水盒、進水轉換撥桿等組成進水轉換裝置，進水蓋、洗滌進水道等組成進水盒，它安裝在底座的安裝孔內。</p><p><b>　　第3章 軟件設計</b></p><p>　　本次設計是基于51單片機全自動洗衣機，用戶只需要將衣物放進洗衣機，按下啟動鍵，洗衣機就能自動完成洗滌--漂洗--脫水等一

78、系列操作，當然本次設計中還考慮到半自動時的情況，用戶可以根據(jù)自己的需求自由選擇洗衣機將要進行什么工作，這一點是通過按鍵來實現(xiàn)的。</p><p><b>　　3.1 主程序</b></p><p>　　根據(jù)硬件設計要求，在洗衣機通上電之后，單片機通電，首先進行初始化，包括外部中斷0、定時器0、外部中斷1的初始化，以及各參數(shù)初始值的設定。然后卻確定洗衣模式，按下啟動鍵，

79、洗衣機進入工作狀態(tài)，完成洗衣過程。</p><p>　　表4.1 洗衣機系統(tǒng)控制表</p><p>　　圖3.1 主程序流程圖</p><p>　　3.1.1 標準程序</p><p>　　標準程序：進水→洗滌→漂洗→脫水，循環(huán)3次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)比上一次循環(huán)時間減少2min，具體為第一循環(huán)洗滌時間為6min，第二次第三次循環(huán)時間分

80、別為4min和2min，排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為2min。</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit P1=P3^0;</p><p>　　sbit P2=P3^1;</p>&l

81、t;p>　　sbit P3=P3^2;</p><p>　　uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,</p><p>　　0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　uint num,temp;</p><p>　　uchar bai,shi,ge;<

82、/p><p>　　void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge);</p><p>　　void delay(uint z);</p><p>　　void init();</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{init();</b

83、></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num=0;</b&g

84、t;</p><p><b>　　temp++;</b></p><p>　　if(temp==999)</p><p><b>　　{temp=0;}</b></p><p>　　bai=temp/100;</p><p>　　shi=temp%100/10;</p&

85、gt;<p>　　ge=temp%10;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　display(bai,shi,ge);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>

86、;　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;<

87、;/b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t0() interrupt 1</p><p><b>

88、　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　num++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　voi

89、d display(uchar bai,uchar shi,uchar ge)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0;</b></p><p>　　P0=table[bai];</p><p><b>　　delay(5);</b><

90、;/p><p><b>　　P1=1;</b></p><p><b>　　P2=0;</b></p><p>　　P0=table[shi];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=1;<

91、/b></p><p><b>　　P3=0;</b></p><p>　　P0=table[ge];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P3=1;</b></p><p><b>　　}

92、</b></p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;

93、y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.1.2經濟程序</b></p><p>　　經濟程序：進水→洗滌→漂洗→脫水，循環(huán)2次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)比上一次循環(huán)時間減少2min，具體為第一循環(huán)洗滌時間為6min，第二次循環(huán)時間分別為4min，排水時間采用動態(tài)時間

94、法確定，脫水時間為2min。</p><p>　　void jiance()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(jin_cg==0) 傳感器檢測</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　

95、　clshu++;</b></p><p>　　if(clshu==999)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　clshu=999;</p><p><b>　　beep();</b></p><p><b>　　}</b

96、></p><p>　　cwshu--;</p><p>　　if(cwshu==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　cwshu=0;</b></p><p><b>　　beep();</b></

97、p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(chu_cg==0) 傳感器檢測</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　clshu--;</b&

98、gt;</p><p>　　if(clshu==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　clshu=0;</b></p><p><b>　　beep();</b></p><p><b>　　}</b&

99、gt;</p><p>　　cwshu++;</p><p>　　if(cwshu==999)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　cwshu=999;</p><p><b>　　beep();</b></p><p>

100、<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.1.3洗衣機強洗程序</p><p>　　void motor_ffw()</p><p><b>　　{ &l

101、t;/b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　uint j;</b></p><p>　　for (j=0; j<8; j++) //轉1*n圈 </p><p><b>　　{ </b></p

102、><p>　　if(stop==0)</p><p>　　{break;} //退出此循環(huán)程序</p><p>　　for (i=0; i<8; i++) //一個周期轉45度</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1 = FFW

103、[i]; //取數(shù)據(jù)</p><p>　　delay(2); //調節(jié)轉速</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

104、　3.1.4 洗衣機弱洗程序</p><p>　　void motor_rev()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　uint j;</b></p><p>　　

105、for (j=0; j<8; j++) //轉1×n圈</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(stop==0)</p><p>　　{break;} //退出此循環(huán)程序</p><p>　　for (i=0; i<8; i++)

106、 //一個周期轉45度</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1 = REV[i]; //取數(shù)據(jù)</p><p>　　delay(2); //調節(jié)轉速</p><p><b>　　}</b></p><p>

107、<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.2自檢程序</b></p><p>　　進排水故障自診斷功能：洗衣機在進排水過程中，若在一定的時間范圍內進排水未能達到預定的水位，說明該進排水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并由控制系統(tǒng)檢測通過蜂鳴器發(fā)出警告信號。</

108、p><p>　　3.2.1 自診斷程序</p><p>　　void panduan()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　If(dianji_0==1)//進水的故障</p><p><b>　　{</b></p><p>

109、　　Flag_jinshui=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　If(dianji_1==1)//排水的故障</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Flag_paishui==1</p><p><b>　　

110、}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.2.2 報警程序</p><p>　　若進排水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并由控制系統(tǒng)檢測通過蜂鳴器發(fā)出警告信號。</p><p>　　void beep()</p><p><b>　　{</b>&l

111、t;/p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for (i=0;i<100;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delayB(4);</p><p>　　fmq=!fmq; /

112、/fmq取反</p><p><b>　　} </b></p><p>　　fmq=1; //關閉蜂鳴器</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　LED顯示程序</b></p><p>　

113、　洗衣機的各種工作狀態(tài)和工作方式的選擇均有聲光提示和顯示。</p><p>　　uchar code table[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,</p><p>　　0xef,0xdf,0xbf,0x7f,</p><p>　　0x7f,0xbf,0xdf,0xef,</p><p>　　0xf7,0xfb,0xfd,0xfe

114、,</p><p>　　0xff,0x00,0xff,0x00,</p><p>　　0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,</p><p>　　0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,</p><p>　　0xe7,0xc3,0x81,0x00,</p><p>　　0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,<

115、/p><p>　　0x81,0xc3,0xe7,0xff,</p><p>　　0xe7,0xc3,0x81,0x00,</p><p>　　0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,</p><p>　　0xEF,0xDF,0xBF,0x7F, </p><p>　　0xBF,0xDF,0xEF,0xF7,</p&g

116、t;<p>　　0xFB,0xFD,0xFE,0xFF, </p><p>　　0xFE,0xFC,0xF8,0xF0,</p><p>　　0xE0,0xC0,0x80,0x00, </p><p>　　0x80,0xC0,0xE0,0xF0,</p><p>　　0xF8,0xFC,0xFE,0xFF, </p>

117、<p>　　0xFC,0xF9,0xF3,0xE7,</p><p>　　0xCF,0x9F,0x3F,0x9F,</p><p>　　0xCF,0xE7,0xF3,0xF9,</p><p>　　0xFC,0xFF,0xE7,0xDB,</p><p>　　0xBD,0x7E,0xBD,0xDB,</p><

118、;p>　　0xE7,0xFF,0xE7,0xC3,</p><p>　　0x81,0x00,0x81,0xC3,</p><p>　　0xE7,0xFF,0xAA,0x55,</p><p>　　0x18,0xFF,0xF0,0x0F, </p><p>　　0x00,0xFF,0x00,0xFF</p><p>

119、;<b>　　};</b></p><p><b>　　uint a,b;</b></p><p>　　void LED()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(a=0;a<108;a++)</p><p><

120、b>　　{</b></p><p>　　P0=table[a];</p><p>　　for(b=0;b<32000;b++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.3 按鍵控制程序&

121、lt;/p><p>　　圖3.3 鍵盤程序圖</p><p>　　void key_dianji()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(open==0) 按鍵控制</p><p><b>　　{</b></p>&l

122、t;p>　　delay_ms(10);</p><p>　　if(open==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(open==0);</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{