基于单片机的自动洗衣机设计

单片机原理及系统课程设计

专 业： 自动控制

班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年 1 月 12 日

评语：

考勤10分 守纪10分 过程30分 设计报告30分 答辩20分 总成绩（100分）

单片机原理及系统课程设计报告

1 基于AT89C51单片机的全自动洗衣机设计

1 设计目的及要求

1.1设计目的

洗衣机已成为人们日常生活中必不可少的一部分，但是传统的基于继电器的控制，已不能满足人们对洗衣机的要求。因此设计了基于单片机的洗衣机控制电路系统，由单片机控制实现洗衣机的各项功能。单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。由于个人能力有限，所设计的洗衣机比前沿科技产品要差很远。所以这次课程设计的主要目的在于通过亲手操作，查找资料，培养自己的分析设计能力，把这学期课程中零散的知识进行整合，将理论的知识联系到实际的生活中，在实例中深入理解一些理论知识，并从中有所收获。

1.2设计要求

模拟全自动洗衣机工作过程。以电机替代洗衣机电机。显示洗衣机工作的状态（进水、浸泡、洗衣、脱水、结束）。显示工作剩余时间（洗衣程序可自定义，时间精度：秒）。洗衣时交替正、反转。

2 设计方案及原理

2.1设计方案

利用AT89C51单片机的P0，P1，P2，P3串行口的输入输出功能，控制数码管、电动机、发光二极管的工作状态，进而模拟洗衣机的基本工作过程。

洗衣机的主要工作过程是：进水—洗涤—漂洗—换水—漂洗—换水—漂洗—换水—脱水—结束。上述工作过程中，包含三个过程：洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。

…………………………一皇子茨　一　Ｉ　基于单片机的自动洗衣机系统　中北大学软件学院王宇灵陈泳安　中北大学计算机与控制工程学院　闫俊强　【摘要】本文１），￣ＡＴ８９Ｓ５２单片机为核心，设计了金自动洗衣机控制系统。本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、脱水和结束演奏四个阶　段。控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块构成。　【关键词】ＡＴ８９Ｓ５２；洗农机；控制系统　引言　目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水　系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许　多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者　们有更高的专业和技术水平，设计出更节能、功　能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗　衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家　都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与　别的洗农机不同的个性化的功能，洗衣机的各项　功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，　控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的全自　动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。　控制系统电源电路为数字控制电路提供稳定　的５ｖ直流电压；数字控制电路负责控制洗衣机的　工作过程．主要由ＡＴ８９Ｓ５２单片机、两位共阳数码　管、按键、蜂鸣器、Ｉ　ＥＤ指示灯组成；机械控制电　路实现电机驱动、进水、排水等功能，主要由电　动机、传动系统部件、进水排水电磁阎组成。　１．总体设计　１．１系统框架　该系统我们采用模块化的方法进行设计，　全自动洗衣机模拟系统主要由七部分组成，分别　为单片机控制系统模块、键盘输入模块、南流电　机控制模块、进、排水电磁阀控制模块、报警电　路、时间显示模块和工作模式及状态指示模块。　整体设计框图如图ｌ所示。　键盘电路　＝　电机驱动电路ｋ　＝　单片　Ｌ　Ｉ空制　避　鸳盘阀　＝＝　图１整体设计框图　１．２模块的功能介绍　（１）控制系统模块：本系统以ＡＴ８９Ｃ５１单片机　为控制核心，控制整个系统的运行，对各个接口　电路进行控制，接收用户参数输入模块采集到的　按键信号，根据用户所选择的工作模式，在不同　的时间点控制电磁阀动作并驱动电机转动，将洗　衣剩余时间通过数码管进行显示。　（２）直流电机控制模块：在该设计系统中，　我们采用Ｈ桥电路实现对直流电机的控制。　（３）键盘电路：本系统使用了两只微动按键　进行洗衣机工作参数的设定。　（４）显示模块：本系统采用一只两位一体　共阳数码管显示洗衣时间。　（５）电磁阀模块：在本系统中，选用了两　只５ｖ的继电器分别模拟进水阀和排水阀，在进　水过程中，进水阀吸合，在排水过程中，排水　阀吸合。　（６）报警电路：本文采用一只５Ｖ的蜂鸣器　用于洗衣结束时的报警。　（７）工作模式指示：本文使用了７只红色发　光二极管用于工作模式的指示，分别表示：标　准模式，经济模式，单洗涤模式和单脱水四个　工作模式，洗涤，漂洗和脱水三个工作过程。　２．硬件设计　２．１单片机介绍　ＭＣＳ　５１具有比较大的寻址空间，地址线　宽达１６条，即外部数据存储器和程序存储器的　寻址范围达２ｍ＝６４ｋＢ，这作为单片机控制来说　已是比较大的，这同时具备对Ｉ／Ｏ口的访问能　力。此外，ＭＣＳ一５ｌ采用模块化结构，可方便地　增删一个模块就可使引脚和指令兼容的新产　品，从而容易使产品形成系列化。由于ＭＣＳ一５ｌ　集成了几乎完善的８位中央处理单元，处理功　能强，其工作频率为２　ｌ２ＭＨｚ，当振荡频率为　１２ＭＨｚ时，一个机器周期为ｌｕｓ，１：作速度快。　２．２直流电机　由于直流电机转动力矩大，转动速度较　快，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，　所以本设计采用直流电动机这种电机类型。　首先我们了解下直流电机的结构。直流电　机的组成部分为定子和转子。在定予上面固定　了磁极（绕在定子上的线圈为电磁式直流电机　提供了磁极），转子的构成主要是硅钢片，硅　钢片压在一起形成了转子，在转子的外圈上有　个小小的凹槽，电机绕组就嵌在　凹槽内，绕　组的引出主要足由换向器和电刷实现的，它的　内部结构如图２所示。　主　图２直流电动机结构　２．３数码管介绍　ＬＥＤ提示器在实际的设计中常常被用来显　示数据，通过数码段可以显示比如数字，简单　字母等，在各行各业得到了广泛的应用。目前　由于数码管技术的成熟，导致其成本低，而且　能够清晰的显示字符数据，硬件连接简单。如　果要显示的数据内容只有字符或者数字的话，　使用ＬＥＤ显示器是一个比较好的选择。　要想使数码管发光，必须给它的正负两端　加上１．５～２Ｖ的电压。当数码管采用静态方式　１：作时，工作电流一般为ｌＯＭＡ，当工作在动态　模式下时，可以适当的加大允许的工作电流，　但是一般最大也不能超过４０ＭＡ，否则可能造成　数码管的损坏。　２．４电机驱动电路　本系统采用Ｈ桥电路对电机进行驱动，　电路之所以称作“Ｈ桥驱动电路”是因为它的　形状和字母Ｈ很相似。每侧两只三极管构成了　酷似“Ｈ”左右两侧的竖线，而直流电机则是　“Ｈ”中间的横线。Ｈ桥直流电机驱动电路主　要由四个三极管和１个电机组成。当电机运转　时，斜对着的那两个三极管导通。通过控制三　极管的导通情况，实现电流从电机的左侧流向　右侧，或者从电机的右侧流向左侧，从而实现　电机转向的控制。当Ｐ１．６输入高电平Ｐ１．７输入　低电平时，三极管Ｑ７、Ｑ８导通，电机电流从左　侧流向右侧。当ＰＬ　６输入低电平Ｐ１．７输入高电　平时，三极管Ｑ６、Ｑ９导通，电机电流从右侧流　向左侧。这样就实现了电机的正反转。　２．５按键电路　按下ｓ１按键后对工作模式进行选择，按　下该按键一次选择“标准工作模式”，按下该　按键两次选择“经济工作模式”，按下该按键　三次选择“单洗涤工作模式”，按下该按键四　次选择“单脱水工作模式”。ｓ２按键的功能是　“开始和暂停洗衣”，工作模式选择完毕后，　按下该按键开始洗衣，当洗衣过程中需要暂停　时，再次按下此按键即可。Ｓ３自锁开关用于洗　衣机门状态的模拟，当此按键处于按下状态时　表示洗衣机门关闭，否则表示打开，当洗衣中　途洗衣机门打开时，洗衣暂停。　２．６数码管显示电路　本文的数据显示使用了一只两位一体共　阳数码管用于洗衣倒计时的显示。单片机的Ｐ０　端口连接数码管的８个数据端，单片机的Ｐ２端　口控制数码管的位选端，本设计中使用了两只　ＰＮＰ型三极管用于数码管位端端的驱动，以数　码管第一他点亮进行说明，当网络标识“１”　为低电平时，三极管Ｑ２饱和，它的Ｅｃ端导通，　所以第一位数码管点亮　２．７电磁阀驱动电路　本设计使用了两只５ｖ继电器来模拟进水和　排水阀，当需要进水时，单片机控制进水信号　端为低电平，此时Ｑｌ饱和，继电器ＫＩ吸合，黄　色发光二极管点亮。当需要排水时，单片机控　制排水信号端为低电平，此时Ｑ４饱和，继电器　Ｋ２吸合，绿色发光二极镎点亮。　２．８报警电路　在单片机的实际应用中，通常我们选择用　数码管或发光二极管来显示设备的工作状态，使　操作人员能够一目了然的＿ｒ解设备的工作状况。　但是如果当设备出现紧急或者异常状况时通过正　常的　示是完全不够的．为了引出操作人员的警　示，尽快采取措施，通常我们会选择用一些能够　明显引起操作人员注意的警示信号，比如声音信　号、闪光信号或者语音信号。声音报警方式主要　是通过发出与众不同的声响要来提醒操作人员的　注意，闪光信号是通过发出特异的光色彩来提醒　人们注意，而语音信号不仅能发出特定的声响而　且能够提示警示种类。其中前两种在实际应用中　非常广泛，因为这两种警示方式硬件设计简单，　软件编写量小。而语音警示信号虽然信息较直　接，但是硬件成本较高，而且软件编写大。在本　设计中采用的是声音报警的形式，当洗衣过程结　束时，蜂鸣器发出“滴滴”的声响。　２．９工作状态指示电路　本系统使用７只红色发光二极管用于洗　衣机工作状态的指示，Ｄ１一Ｄ４用于指示工作模　式。分别为：标准模式，经济模式，单洗涤　模式和单脱水模式，选择其中一种工作模式　时对应的指示灯点亮。Ｄ５一Ｄ７用于洗衣状态的　显示，当处于洗涤过程时，Ｄ５指示灯亮，当处　于漂洗过程时，Ｄ６指示灯亮，当处于脱水状态　时，Ｄ７指示灯亮，具体的电路如图５．７所示：　３软件部分设计　全自动洗衣机模拟系统的软件设计主要　由主程序、键盘扫描程序、数码管显示程序、　标准（经济。单洗涤，单脱水）程序、定时器程　序组成。主程序循环对键盘扫描程序和数码管　示程序进行调用。当用户选择标准工作模式　时，调用标准洗涤子程序，当用户选择经济工　作模式时，调用经济洗涤子程序，当用户选择　单洗涤工作模式时，调用单洗涤子程序，当用　户选择单脱水工作模式时，调用单脱水子程　序。定时器ＴＯ程序实现洗衣时间的倒计时。　４．总结　在设计’中，主要是以ＡＴ８９Ｓ５１单片机为核心　的，对自动洗衣机的工作系统进行了简单的设计　与阐述。本次设计可以说是软硬结合，又以硬　件为主，软件程序为辅。给出了检测系统与控制　系统的各部分电路以及相对应的程序。采用模块　化、层次化设计，再运用单片机ＡＴ８９Ｓ５１进行数　据的分析和处理，为显示和报警电路提供信号，　实现对电机的正反转以及间隔时间进行控制。报　警系统根据设定报警的上下限值实现报警功能，　显示部分采用字符型ＴＣ１６０２液晶显示时间变量。　实验证明该设计系统实现了对自动洗衣机的准确　控制，达到了相应的效果，系统电路简单、集成　度高、工作稳定、调试方便、检测精度高，具有　一定的实用价值。　

单片机原理及系统课程设计

专 业： 自动控制

班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年 1 月 12 日

评语：

考勤10分 守纪10分 过程30分 设计报告30分 答辩20分 总成绩（100分）

基于AT89C51单片机的全自动洗衣机设计

1 设计目的及要求

1.1设计目的

洗衣机已成为人们日常生活中必不可少的一部分，但是传统的基于继电器的控制，已不能满足人们对洗衣机的要求。因此设计了基于单片机的洗衣机控制电路系统，由单片机控制实现洗衣机的各项功能。单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。由于个人能力有限，所设计的洗衣机比前沿科技产品要差很远。所以这次课程设计的主要目的在于通过亲手操作，查找资料，培养自己的分析设计能力，把这学期课程中零散的知识进行整合，将理论的知识联系到实际的生活中，在实例中深入理解一些理论知识，并从中有所收获。

1.2设计要求

模拟全自动洗衣机工作过程。以电机替代洗衣机电机。显示洗衣机工作的状态（进水、浸泡、洗衣、脱水、结束）。显示工作剩余时间（洗衣程序可自定义，时间精度：秒）。洗衣时交替正、反转。

2 设计方案及原理

2.1设计方案

利用AT89C51单片机的P0，P1，P2，P3串行口的输入输出功能，控制数码管、电动机、发光二极管的工作状态，进而模拟洗衣机的基本工作过程。

洗衣机的主要工作过程是：进水—洗涤—漂洗—换水—漂洗—换水—漂洗—换水—脱水—结束。上述工作过程中，包含三个过程：洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。

摘要

基于单片机的洗衣机的控制系统设计

摘要

根据洗衣机的控制要求，从功能要求、硬件设计、软件设计三个方面描述了一个以51单片机为核心的洗衣机控制系统。硬件线路及控制程序的设计是该系统的重要组成部分。硬件线路设计主要包括电源、功能及控制系统、洗衣机状态显示、输出控制电路的设计。控制程序设计主要包括主程序、内部定时中断服务程序、外部中断服务程序的设计。

关键字：STC51单片机；洗衣机控制系统；硬件；控制程序 Abstract

A control system with the SCMC as the core about

washing machine

Abstract

According to the washing machine control requirements, a control system with the

STC—5 1 SCMC as the core about washing machines were described in the

following three aspects of functional requirements, hardware design，software

design．The hardware circuit diagram and related control flow chart of the program

were given．Hardware circuit design, including power, function and control system,

washing machine status display, output control circuit. Control program design

includes the main program, the internal timer interrupt service routine, the design of