基于单片机的全自动洗衣机控制系统软硬件设计1摘要基于MCS-51单片机的洗衣控制系统，控制面板由按键、指示灯组成.按键选择洗衣机工作方 式，指示灯配合按键工作,LED显示器则显示洗衣机洗涤和脱水时间.洗衣机的整体电路模块 包括键盘矩阵、指示灯、电动机控制及电源电路•控制程序设计包括定时中断服务程序、外 中断服务程序及主程序.关键词：全自动，智能.89C20512 AbstractBased on the MCS-51 microcontroller laundry control system, control panel from the button. Indiestor components. button to choose washing machines work, with a key indicator, LED displays show machine washing and dehydration time, washin g machines, the overall circuit module including keyboard matrix, lamp, motor c ontrol and power supply circuit. control procedures designed timer interrupt se rvice procedures, external interrupt service procedures and the main program. Key Words: automa/tic, intelligent 89C20513目录 摘要0Abstract 1目录1第一章绪言11.1课题背景11. 2本课题的任务和要求41.3系统解决的问题和拟采用的研究手段81. 4本文的工作9第二章系统的总休设计102. 1核心单元电路102. 2工作控制程序设计222. 3模拟软件调试24第三章系统的实现和关键技术343. 1硬件的选择与说明343. 1. 1 AT89C2051 343. 1. 2固态继电器的选用363. 1. 3 74LS05反相器六非门373. 1. 4 双 2-4 译码器 74LS139 383. 1.5 TC4013BP 393. 1. 6 电机 443. 2汇编程序与模拟软件453. 2. 1主程序453. 2. 2 KEIL的使用方法61第五章总结71致谢72参考文献734第一章绪言4. 1 1. 1课题背景洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，全自动式洗衣机因使用方便得到 大家的青睐，全自动即进水、洗涤、漂洗、摔于等一系列过程自动完成，控制器通常设有几种 洗涤程序，对不同的衣物可供用户选择。
展，洗衣机的性能将会不断完善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 到全电子控制单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器而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它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的发展，并正在深深地改变着我 们的社会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。
[6]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. 8V〜3. 6V,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6 2MB, 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,其性能价格比极高由于单片机功能的飞速发展，它的应用范围日益广泛，已远远超出了计算机科学的领域.小到 玩具,信用卡，大到航天器，机器人，从实现数据采集，过程控制,模糊控制等智能系统到人类 的日常生活,到处都离不开单片机.其主要的应用领域如下。
1) 在测控系统中的应用单片机可以用于构成各种工业控制系统，自适应控制系统，数据采集系统等例如，工业上的 锅炉控制，电机控制，车辆检测系统,水闸自动控制，数控机床及军事上的雷达，导弹系统等2) 在智能化仪器仪表中的应用单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化，智能化,多功能化和综合化等方向发 展单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正,线性化的处理等难题迎刃而 解3） 在机电一体化中的应用单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化，控制走向智能化,构成新一代的 机电一体化产品这是机械工业发展的方向4） 在智能接口中的应用计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理，单片机与主 机并行工作,可大大提高系统的运行速度例如，在大型数据采集系统中，用单片机对模/数转 换接口进行控制不仅可提高采集速度,还可以对数据进行预处理如数字滤波，误差修正，线 性化处理等5） 在人类生活中的应用单片机由于其价格低廉，体积小巧,被广泛应用在人类生活的诸多场合，如洗衣机，电冰箱，空 调器，电饭煲，视听音响设备，大屏幕显示系统，电子玩具,信用卡，楼宇防盗系统等.单片机将 使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。
4. 2 1. 2本课题的任务和要求单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器而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它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主要用于计算机外设、实时控制、仪器仪表、通信和家用电器等各个领域，是计 算机技术和电子技术的综合性应用，在不同应用场合其技术要求各不相同，因此设计方法和 研制的步骤不完全一样单片机应用系统由硬件和软件组成硬件是指MCU、存储器、I/O接口和外设等物理器件的 有机组合软件是指系统监控程序的总称在开发的过程中，它们的设计不能完全分开，二者 需要互相配合、不断调整才能组成高性能的应用系统单片机应用系统的开发包括系统总体 设计、硬件设计、软件设计、系统调试等几个阶段，它们有时交叉进行1.2. 1设计任务（1） 系统总体设计任务在进行系统设计之前，首先应根据对系统的功能要求及其应用环境等确定合理的、具体 的功能和技术指标，对应用系统的可靠性、通用性、先进性、可维护性、以及成本等进行综 合考虑，以尽量合理并符合相应的标准。
然后根据市场上各种单片机的货源情况和单片机的 性能及开发工具等因素选择合适的机型接下来要根据系统中可能遇到的传感器、模拟电路、 I/O接口、存储器和显示器等器件和设备进行器件选择，使之符合系统在精度、速度和可靠 性等方面的要求最后确定硬件和软件的功能划分由于在系统设计中某些功能用硬件和软 件都能实现，在设计中应综合考虑研制周期和成本等因素具体划分软硬件功能2） 系统硬件设计任务硬件设计的任务是根据总体要求，在所选的MCU和各个元器件型号的基础上设计出系统的电 路原理图，做一些必要的不见实验，以及工艺结构的设计加工，印刷电路板的设计制作和样机 的组装等在硬件设计中，需要考虑系统总线的负载能力、系统扩展时的片选方式、模拟电 路的速度和精度等,如需扩展存储器则尽量用一片完成，这样既降低了成本，又减小了线路板 的面积，同时提高了系统的可靠性3） 系统软件设计任务单片机应用系统的软件设计是系统设计中最基本而且工作量较大的任务与系统机上操作系 统支持下的纯软件不同，单片机的软件设计是在裸机的条件下进行的,而且随应用系统的不 同而不同在软件中一般需考虑以下几个方面：1） 根据要求确定软件的具体任务细节，然后确定合理的软件结构。
一般系统软件的主程序 和若干个子程序及中断服务程序组成，详细划分主程序、子程序和中断服务程序的具体任务， 确定各个中断的优先级主程序是一个顺序执行的无限循环的程序，不停地顺序查询各种软 件标志，以完成对事务的处理在子程序和中断服务程序中，要考虑现场的保护和恢复，以及 它们和主程序之间的信息交换方法2） 程序的结构用模块化结构，即把监控程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块 分别设计，以便于调试具体设计时可采用自底向上或自顶向下的方法3） 在进行程序设计时,先根据问题的定义描述出各个输入变量和输出变量之间的数学关系， 即建立数学模型，然后绘制流程图,再根据流程图用汇编语言进行具体程序的编写4） 在程序设计完成后，利用相应的开发工具和软件进行程序的汇编,生成程序的机器码4）系统的调试任务在系统样机的组装和软件设计完成以后，就进入系统的调试阶段应用系统的调试步骤 和方法是相同的，但具体细节与采用的开发系统（即仿真器）及选用的单片机型号有关调 试的过程就是软硬件的查错过程,分为硬件调试和软件调试1） 硬件调试单片机应用系统的软硬件调试是分不开的，通常是先排除明显的硬件故障后再和软件结合起 来进行调试。
常见的硬件故障有逻辑错误、元器件失效、可靠性差和电源故障等在进行硬 件调试时先进行静态调试，用万用表等工具在样机加电前根据原理图和装配图仔细检查线路, 核对元器件的型号、规格和安装是否正确然后加电检查各点电位是否正常接下来再借助 仿真器进行联机调试，分别测试扩展的RAM、I/O 口、I/O设备、程序存储器以及晶振和复位 电路，改止其中的错误2） 软件调试软件调试就是检查系统软件中的错误常见的软件错误有程序失控、中断错误（不响应中断 或循环响应中断）、输入/输出错误和处理结果错误等类型要把各个程序模块分别进行调 试，调试通过后再组合到一起进行综合调试，达到预定的功能技术指标后即可将软件固化系 统的调试过程要结合具体的仿真器进行1. 2. 2系统设计要求AT89C2051单片机是ATMEL公司8位单片机系列产品之一,是一种20引脚双列直插式芯 片它内含2KB可反复烧录的FLASH存储器,RAM字节也有1。