设计定稿基于单片机全自动洗衣机控制系统的设计3

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1、摘 要本文介绍了全自动洗衣机控制电路的设计，是以 AT89C51作为核心元件， 设计出了洗衣机的控 制电路，特别是进行洗衣程序的控制设计。从这一角度出发，对洗衣机的功能进行分析，设计的全自动洗衣机的主要功能有一下七项：具有强、弱洗涤功能；四种洗衣工作程序，即标准程序、经济 程序、单独程序和排水程序；进、排水系统故障自动诊断功能；脱水期间安全保护功能；间歇驱动 方式；暂停功能；声音显示功能。最后对设计的电路进行了仿真，仿真的结果证明了该电路的可行 性、合理性 基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强经济性好的特点。无论在提高产品质 量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无

2、比的优越性。关键词： AT89C51 ；全自动洗衣机；控制电路；Proteus 仿真目 录工程概述 . . 1 1 绪论 . . 1 2 全自动洗衣机电路设计 2 2.1 设计要求 . 2 2.2 全自动洗衣机的控制功能要求. 2 2.3 实现方法 . 3 3 硬件电路设计 . . 3 3.1 硬件设计原则. 3 3.2 系统的整体框图. 3 3.3 AT89C51 单片机. 4 3.4 指示灯 . 6 3.5 键盘输入及显示电路. 6 3.6 数码管 . 7 3.7 水位检测电路. 8 3.8 报警电路设计. 9 3.9 电机控制系统. . 10 3.10 全自动洗衣机的逻辑控制总电路. 1

3、1 4 软件设计 . . 11 4.1 软件设计原则. . 11 4.2 总体程序设计. . 11 4.3 洗涤程序设计 12 4.4 计时程序设计 12 5 调试 . 13 5.1 常见的故障 . . 13 5.2 硬件调试 . . 13 5.3 软件调试 . . 13 结 论. . 15 致谢. 16 参考文献 . 17 附录. 191 工程概述 本设计采用物美价廉的ATMTEI单片机 AT89C51 为控制核心 , 为保证洗衣机及人身安全, 设计了蜂鸣报警电路。 因本设计输入按键较少, 所以采用直接输入方式, 使电路简单化。 电源采用 +5V电源。 功率驱动电路由可控硅实施对电动机、进水

4、阀、排水阀的控制。为方便读者更快地了解, 熟悉本设计, 作为基础知识 , 还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的电子元器件的基本功能。本设计只设 计了全自动洗衣机的基本功能, 其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级, 使全自动洗衣机能更 加智能化 , 更加完善。本设计完成的内容：洗衣机可选择多种洗涤状态，用户只需要按下一键，洗衣机即可根据不同的衣物质地和重量 自动选择洗涤程序，完成洗涤。暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机必须暂停工作，待驱动键 按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声光提示或显示。 本设计

5、包含硬件和软件设计。因为是全自动洗衣机，程序将完成洗涤、脱水的全过程。 脱水完成后，蜂鸣器蜂鸣，通知用户洗涤完成。 1 绪论 洗衣机市场经历了最初单杠洗衣机，随后又发展了双杠洗衣机，半自动洗衣机，全自动波轮式 洗衣机，滚筒式洗衣机，模糊全自动洗衣机等等，技术发展越来越成熟和稳定，但是也是存在着各自的缺陷。 在国内，双缸洗衣机购买的人已经是越来越少了，滚筒洗衣机和波轮洗衣机将成为市场的主流， 使用洗衣机就是图个方便省力，现在的全自动洗衣机都符合人们的要求。全自动洗衣机的发明是洗 衣机技术的一个重大革命，设计人员设计的洗衣程序使这款洗衣机更加智能化。它不仅大大节省了 人力，而且还进一步扩大了机洗衣

6、物的范围。羽绒服、羽绒被、面料结实的棉服等等都可省去手洗的麻烦和送到洗衣店干洗的费用。使用全自动洗衣机洗衣时可以根据衣物的质地、体积，在微电脑 控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。所以从问世至今，全自动洗衣机一直都受到消费者的偏爱。但是，由于全自动洗衣机的缸体仍旧以波轮式为主，所以在衣物甩干后极易发 生缠绕，像羊毛、丝绸类的衣物则不能用此种洗衣机洗涤。此外，这类洗衣机对衣物的磨损程度也 大于其他洗衣机。 在国外据说，欧美几乎100的家庭使用的都是滚筒洗衣机。与中国消费者偏爱的波轮式洗衣 机相比，滚筒洗衣机洗衣范围广，能够洗涤羊毛、丝绸之类的高档衣物，洗好的衣物不缠绕，对衣 物磨损

7、小。如春兰滚筒洗衣机衣物磨损率仅为普通波轮洗衣机的1 30；滚筒洗衣机转速快，最高 每分钟可达1000 转，还可将水加热，衣物洗净度很高；滚筒洗衣机同时利用特有的减震、平衡系 统，将噪声降到了最低；因为技术先进、做工精湛，滚筒洗衣机的使用寿命是波轮洗衣机的2 倍。 滚筒洗衣机有两大优点：其一是省水。波轮洗衣机要在桶中注入大量的水来带动衣物；而滚筒洗衣 机是使衣物落下与水拍打，需要水量较小。其次滚筒洗衣机对衣物的磨损度要低。滚筒洗衣机洗衣时颇似南方人洗衣用棒槌敲打衣物，而波轮洗衣机是使衣物来回搅动，因此，滚筒洗衣机对衣物的 磨损度更低。此外，滚筒洗衣机还是环保先锋，这或许是它们在欧美大受欢迎的另

8、一个重要原因。滚筒洗衣机不仅能节省一半以上的水，还能大量节约洗涤剂，减少生活污水的排放1。 尖端洗涤技术的革新，一直是洗衣机行业发展的主导力量。首先表现在洗涤方式发生巨大变化。 原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在，超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运用，使洗 衣机的去污能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用，向更高层次的 健康、 环保洗涤方式转变，特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历 史洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂， 减少化学品对皮肤的损害和对环境的污染。电解水、 臭氧、 蒸汽的杀菌除味及消毒功能倍受青睐，引发了洗衣机消费健康潮。另一变化

9、就是高度自动化、智能 化、人性化。从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按钮一切搞定！同 时，用户可以按照自己的洗衣习惯，自主选择时间和方式，自编和记忆程序让用户真正做到随心所 欲。人性化还表现在使用的方便和舒适，如子母分洗洗衣机可以做到不同衣物分开洗；斜桶和顶开 滚筒可以做到取放衣物方便不需深弯腰；蒸汽烘干功能使得晾晒更加方便，DD 直驱电机在节能降 噪方面效果更加突出，等等。另外，大容量成为不变的消费趋势。业内人士表示，尖端洗涤技术的革新，所表现出的洗衣方式更加注重健康和个性化，已在市场发展中倍受欢迎2。2 基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特

10、点。无论在提高产品质 量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。对基于单片机的全自 动洗衣机控制系统设计进行深入研究，是我们掌握全自动洗衣机这种重要家电的工作原理和控制系 统，进一步了解单片机在不同领域的应用方法，学会单片机控制全自动洗衣机的电控板设计的必要 手段。同时也为将来从事电子行业打下一定基础，具有重大意义。 全自动洗衣机由于具有对衣物的磨损小、洗涤量大、 节水等特点， 越来越得到广大家庭的青睐。 随着社会的进步和生活水平的提高，人们对全自动洗衣机的功能多样化、操作简单化也提出了更高 的要求。为适应这种变化，全自动洗衣机的控制器已由机械式、混合式逐步过渡到全电

11、子控制。 单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器。 现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的，所以家用电器是单片机应用最多的领域之一, 是家用电器实现智能化的心脏和大脑。 由于家用电器体积小，故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。而家用电器品种多，功能差异也大， 所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产 生多种控制功能，完全可以满足家用电器的需求。单片机是一个单芯片形态, 面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机 技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域，从此计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要

12、的发展，并正在深深地改变着我们的生活。 单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上，构成一台功能独特的， 完整的单片微型计算机。 单片机独特的结构决定了它具有如下特点： （1）高集成度 , 高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高, 体积自然也是最小的。芯片本身是 按工业测控环境要求设计的，内部布线很短, 其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU 。单片机程序 指令，常数及表格等固化在ROM 中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。（2）控制功能强 为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件: 分支转移能力，I/O 口的逻辑操作及位

13、处理能力，非常适用于专门的控制功能。 （3）低电压，低功耗为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.2V 12V,而工作电流仅为 数百微安。 （4）优异的性能价格比单片机的性能极高，为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC 流水线和 DSP等技术。 单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB ， 片内的 ROM 容量可达 62MB ，RAM容量则可达 2MB 。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低 廉，其性能价格比极高。 2 全自动洗衣机电路设计 2.1 设计要求 （1）洗衣机可选择多种洗涤状态，用户只需要按

14、下一键，洗衣机即可根据不同的衣物质地和重量自动选择洗涤程序，完成洗涤。 （2）暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机必须暂停工作，待驱动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。 （3）声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声光提示或显示。（4）本设计包含硬件和软件设计。 （5）因为是全自动洗衣机，程序将完成洗涤、脱水的全过程。 （6）脱水完成后，蜂鸣器蜂鸣，通知用户洗涤完成。2.2 全自动洗衣机的控制功能要求 洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。 对于一台套桶式单缸

15、低波轮全自动洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户的不同设置几种不同的洗衣程序；还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情况；另外，还要对洗衣过 程出现的故障进行诊断；保证高速运转时脱水的安全性等。所以，对全自动洗衣机要求具有如下基 本功能。3 1强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4s，间歇时间为1s，弱洗是正、反转 驱动时间各为3s，间歇时间为2s。 2 4 种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序。标准程序是进水洗 涤漂洗排水脱水，如此循环3 次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间 减少 2min，具体是：第一循环为洗涤，时间为6min，第

16、二，第三次循环为漂洗，时间分别为4min 和 2min。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2min。经济程序与标准程序一样，只是循环 次数为二次。单独次序是进水洗涤（6min）结束（留水不排不脱）。排水程序是排水脱水 结束，时间确定与上述程序相应环节相同。 3进、排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或者排水过程中，若在一定的时间范围内进水或排水未能达到预定的水位，就说明进、排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告 程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。4脱水期间安全保护功能。洗衣机在脱水期间若打开机盖时，洗衣机就会自动停止脱水操作。 脱水期间， 如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5s，间 歇 2s，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。5暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机须停止工作，待驱动键 按下