精品单片机课程设计(论文)-全自动洗衣机控制系统设计-定

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1、智智 能能 洗洗 衣衣 机机 控控 制制 系系 统统 设设 计计 智能洗衣机智能洗衣机控制系统控制系统课程设计任务书课程设计任务书 专业专业 通信技术通信技术 班级班级 10551 姓名姓名 设计题目：设计题目：智能智能洗衣机控制系统设计洗衣机控制系统设计 一、设计实验条件一、设计实验条件 地 点：计算机中心 5 楼 实验设备： 二、设计任务二、设计任务 1、了解全自动洗衣机的工作流程、绘制其工作流程图。 2、结合可编程控制器，I/O 分配，编写全自动洗衣机的控制梯形图程序。 3、调试程序，模拟全自动洗衣机的实现工作流程。 4、完成监控组态界面。 三、设计说明书的内容三、设计说明书的内容 1、

2、设计题目与设计任务（设计任务书） 2、前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语 四、设计时间与设计时间安排四、设计时间与设计时间安排 1、设计时间：1 月 4 日1 月 6 日 2、设计时间安排： 熟悉课题、收集资料： 3 天（6 月 27 日 6 月 29 日) 具体设计（含上机实验）： 6 天（6 月 30 日 7 月 5 日) 编写课程设计说明书： 2 天（7 月 6 日 7 月 7 日) 答辩： 1 天（7 月 8 日） 目 录 设计任务书 0 前言.1 1 全自动洗衣机的介绍.4 1.1 全自动洗衣机的发展历程.4 1.2 全自动洗衣机的发展前景

3、.4 2 设计目的及设计任务.13 2.1 设计的目的及意义.13 2.2 设计任务.14 3 洗衣机的设计总体方案.44 4 硬件电路设计.44 4.1 芯片的选择44 4.2 单片机辅助电路设计44 4.2.1 复位电路设计.55 4.2.2 振荡电路设计.66 4.3 全自动洗衣机功能电路介绍66 4.3.1 启动按键和停止按键电路设计.66 4.3.2 水位选择电路设计.66 4.3.3 显示电路设计.66 4.3.4 手动排水和手动脱水电路设计.66 4.4.5 报警电路设计.66 5 软件设计.44 5.1 主程序流程图. 66 5.2 中断程序流程图66 6 课程设计总结.44

4、参考文献.49 附 录.50 附录 A 程序清单50 附录 B 硬件电路图60 全自动洗衣机控制系统的设计 摘 要：随着电子技术的飞速发展，人们生活水平的提高及生活节奏的加快， 洗衣机产品越来越受到人们的喜爱与重视。本文研究的是基于 AT89C52 单片机的全自 动洗衣机控制系统，围绕洗衣机系统的硬件和软件进行课程设计，设计了一个简单可 行的洗衣机自动控制系统，功能包括进水、洗衣、排水、脱水、报警等功能。该电路 简单，工作原理清晰，易于理解。 关 键 词：洗衣机，单片机，自动控制 0 前言前言 从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许 多人而言，它并不像田园诗描绘

5、的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打这些 不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。 随着单片机技术日新月异的发展，单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、 运行可靠、价格低廉等特点在过程控制、机电一体化、智能化仪表、家用电器等方面 得到了广泛应用【1】。以单片机为核心设计的洗衣机控制电路组成相对简单，而且实用 性很强【2】。 1 全自动洗衣机的介绍 1.1 全自动洗衣机的发展历程 1858 年，一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。 该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。轴是通过摇动和它 相连的曲柄转动的。 1874 年,“手洗时代

6、”受到了前所未有的挑战，美国人比尔布莱克斯发明了木制 手摇洗衣机。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上 6 块叶片，用手柄和 齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。 1880 年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。现代蒸汽洗衣机的 功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸 气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全 新洗涤方式。 1910 年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机 的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。 1922 年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤

7、结构，把拖动式改为搅拌式，使 洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。这种洗衣机是在筒中 心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动， 使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受 到人们的普遍欢迎。 1932 年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机， 洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶， 朝自动化又前进了一大步！ 第一台自动洗衣机于 1937 年问世。这是一种“前置“式自动洗衣机。靠一根水平的 轴带动的缸可容纳 4000 克衣服。衣服在注满水的缸内不

8、停地上下翻滚，使之去污除垢。 到了 40 年代便出现了现代的“上置“式自动洗衣机。 随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推 出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤 液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。 1955 年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至 今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局 面初步形成。 60 年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70 年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70 年代后期，以电脑（实际上微处理器）控 制的全自

9、动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。80 年代，“模糊控制” 的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚。 诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出 了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨 大革命。 之后，随着科技的进一步发展，滚筒 90 年代，由于电机调速技术的提高， 洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。 1.2 全自动洗衣机的发展前景 全自动洗衣机的发展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

10、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

11、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。前几年，洗衣机容量多为 4-5 公斤，6 公斤 的大容量尚很少见。现在，7 公斤的容量已经很普遍，8 公斤也正常。现代人居空间不 断扩大，对宽敞、舒适、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣机一台可顶一套。 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 设计目的及设计任务 2.1 设计的目的及意义 单片机课程设计是一个重要的实践教学环节，是一次较全

12、面的设计训练。其目 的如下：培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用所学的基础理论知识分析和解 决实际应用问题的能力，使基础理论知识得到巩固、加深、和系统化；掌握单片机应 用系统设计的一般过程和方法，熟悉和掌握运用设计资料的技能；熟悉 Proteus 和 Keil 软件的调试和仿真；通过实验提高软件调试能力。 2.2 设计任务 全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制 方式。 1正常运行 “正常运行”方式具体控制要求如下： （1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“启动”按扭， 开 始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水； （2）进水

13、停止 2s 后开始洗衣； （3）洗衣时，正转 20s，停 2s，然后反转 20s，停 2s； （4）如此循环共 5 次，总共 220s 后开始排水，排空后脱水 30s； （5）然后再进水，重复（1）（4）步，如此循环共 3 次； （6）洗衣过程完成，报警 3s 并自动停机。 2强制停止 “强制停止”方式具体控制要求如下： （1）若按下“停止”按扭，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和 排水 电磁阀全部闭合； （2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。 3 洗衣机的总体设计方案洗衣机的总体设计方案 基于单片机设计的全自动洗衣机，它有启动键、强制停止键、水位选择键、进水

14、阀、排水阀、洗衣电机、脱水电机及各种显示电路。结构图如下： A T 89 C 51 启动键 停止键 水位选择开关 运行状 态显示 手动排水阀 手动脱水阀 进水阀、排水 阀 蜂鸣报警 图 3-1 系统整体框图 其中，P1.0 口是启动键，P1.1 口是停止键，P0.0 口是低水位选择开关，P0.1 是中 水位选择开关，P0.2 是高水位选择开关，P2.7 是进水阀，P3.1 是排水阀。P3.2 是手动 排水键，P3.3 是手动脱水阀，它们全由外部中断组成。P0.3、P0.4、P0.5 分别是正转显 示、反转显示、脱水电机显示，用二极管的亮灭进行显示，P0.6 是报警提醒，用蜂鸣 器进行显示。 4

15、 硬件电路设计硬件电路设计 4.1 芯片选择 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Eranable Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗 称单片机。单片机的可擦除只读存储器可反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密 度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由 于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高 效微控制器。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 外形及引脚排列如下： 图 4-1 AT80C51 单片机引脚图 主要性能： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 全静态工作：0HZ-24MHZ 三级程序存储器锁定 1288 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源