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1、摘要本文以AT89C51单片机为核心，设计了全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、洗衣和脱水三个阶段。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.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。该系统具有控制简单,操作方便等特点。关键词：单片机；全自动；洗衣机；实时控制；定时电路ABSTRACTThisarticledesignsafullautomaticwashingmachinecontrolsystemwith8051ascore。Thissystemrealizeswholeworkingcourseoffull
2、-automaticwashingmachine，includingfourparts：userparameterinput,washanddehydrate.controlprocedures designed timer interrupt service procedures, external interrupt service procedures and the main program。The control system is simple, user-friendly features。Keywords:SCM;Full-automatic；washingmachine；Re
3、altimecontrol；Timing circuit。目录摘要IABSTRACTII第1章引言11。1 本课题研究的目的和意义11.2 洗衣机的发展和分类11.3 洗衣机的基本工作原理21。4设计论文的主要内容及基本要求3第2章设计方案与论证42。1 方案论证42。2 洗衣机整体电路分析5第3章硬件系统设计73。1电源部分73.2数字控制电路部分93.2.1片机主控模块93.2.274138译码器123。2.3 LED显示模块143。2。4按键输入模块163。2。5 蜂鸣器报警模块163.2。6 指示灯模块173.3机械控制电路部分183.3。1电控水龙头183.3.2水位检测机构183.
4、3。3 电动机控制203.4 硬件系统整机电路21第4章软件设计224。1 程序流程图224。2 程序设计25第5章系统工作流程26第6章结束语27致谢28参考文献29附录1 整机电路图30附录2 程序31第1章 引 言1.1本课题研究的目的和意义洗衣机是现代人必备的日常生活家用电器之一，它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时又省力，很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力.而在家电市场竞争日益激烈和利润下降的今天，各大家电生产厂商均致力于开发出能满足用户各种要求的智能家电产品，并努力降低生产成本以增强竞争力。作为家电市场中的重要成员，全自动洗衣机的市场竞争更是趋于白炽化。在数字技术风行的今天，大
5、多数的家用电器实现了数字化控制。作为一个价廉物美的微处理器，单片机被广泛应用在各种数字系统中。基于单片机的全自动洗衣机控制系统是单片机应用的一个典型例子。本系统以AT89C51单片机为核心，设计了全自动洗衣机控制系统。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，可使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，学会维修全自动洗衣机的基本技术,同时也为将来从事电子信息行业工作打下一定基础，因此对洗衣机控制电路的研究有其极其重要的理论和现实意义。1.2洗衣机的发展和分类全自动洗衣机是一种除放、取衣物和开动洗衣机这三道手续外，其余洗衣各程序全部自
6、动完成的机电设备。1874年美国的比尔布莱克斯通发明了木制手摇洗衣机，这是世界上第一台人工搅动洗衣机。1911年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。1920年美国的玛依塔格公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体，第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜板的双层结构。1936年，他们又将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时，世界各地也相继出现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣机。1932年后，美国一家公司研制成功了第一台前装式滚筒全自动洗衣机，洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内自动完成，使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机，目前在欧洲、美洲等地得到了广泛的应用。1955年,在引进
7、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.第二次世界大战结束后，洗衣机得到了迅速的发展，研制出具有独特风格的波轮式洗衣机.这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底，又称涡卷式洗衣机。近几十年，在工业发达国家，全自动洗衣机制造技术又得到迅速发展,其年总产量及社会普及率均以达到相当高得水平.目前世界洗衣机年总产量近5000万台，而全自动洗衣机的产量呈增长趋势,在技术性能上正向着节水、节能、高效、结构更趋合理的方向发展。微电脑控制功能、新型的洗涤方式、高速脱水以及低噪音等方面都有了很大提高。在中国，由于历史
8、原因，洗衣机工业起步较晚，直到1978年才正式生产家用洗衣机.但是，随着人们认识的发展，尤其是改革开放的不断深化,进入80年代后的洗衣机工业并没有像一些人预料的那样停步不前，而是保持着旺盛的发展势头.1983年洗衣机产量由1978年的400台飙升到365万台，此后全国各地掀起了大规模的技术引进热潮,大约有40多个厂家先后从洗衣机技术先进国日本、英国、法国、意大利、澳大利亚等引进技术60多项。技术的引进、吸收和创新，极大地提升了国产洗衣机的产业素质与生产能力，缩短了同发达国家之间的差距。如今，我国洗衣机年产量约占世界年产量的四分之一,居于世界首位。除了在数量和品种上满足国内市场外，还出口到北美、
9、欧洲、东南亚等地，跻身于国际洗衣机市场的竞争行列.1.3洗衣机的基本工作原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下,将污垢溶入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了。波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下,作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动
10、缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣桶形状的不规则,当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚,其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性.而全自动洗衣机就是在一个套桶内自动完成洗涤、漂洗和脱水全过程，不用人管,使用者只要设定各步的时间。洗衣机的控制电路则是完成上述过程的自动控制。1.4设计论文的主要内容及基本要求本设计采用AT89C51单片机设计一个洗衣机控制电路，它具有以下功能：（1）洗
11、衣机可选择强弱洗状态,洗涤次数为4，洗涤时间为30分钟，脱水时间为5分钟并用7个LED和2个显示器分别表示其工作状态和显示相应状态下的时间；（2）包含硬件设计和软件设计；（3）设计程序自动完成洗衣。脱水的全过程；（4）脱水完成后,洗衣机的蜂鸣器发出5次“嘟嘟”声，表示洗衣机工作结束。第2章设计方案与论证2。1 方案论证方案一：可以用纯机械式来设计控制器。本方法利用机械原理来设计定时器.例如可以利用弹簧储存能量和释放能量的过程得到定时时间。其原理如同机械式（上发条）的钟表.由于长时间工作,金属容易疲劳，一旦出现这样的情况,其定时的误差变大，导致定时不准确。同时由于金属的疲劳和磨损等，可能引发定时
12、器停摆,轮子打滑,进水等问题。但机械式控制器具有制造方便,成本低等特点,所以在很多场合应用面依然比较广。方案二：采用专用集成电路（ASIC芯片).专用集成电路（ASIC芯片）具有价格低，体积小，可靠性高等优点。它一方面克服了机械式控制器所引发的定时器停摆，轮子打滑，进水等缺点；另一方面也克服了利用单片机设计的控制器的问题,不易出现死机，程序调用混乱等问题。同时，采用专用芯片大批量生产时,其性价比高。方案三:利用单片机控制。利用单片机设计控制器是一种理想的设计方案。其优点突出,主要表现为：前期开发投入少，效率高,设计周期短，控制精度较高操作灵便。本设计采用AT89C51单片机控制，单片机是在一块
13、芯片上集成了CPU，存贮器、定时/计数器和多功能I/O口的微处理器，主要用于控制系统中。它具有体积小、功能强和价格便宜等优点，因而广泛地应用在家用电器上.近几年来单片机在家电上的应用越来越广泛，取得惊人的进步和成果。2。2洗衣机整体电路分AT89C51 单片机 74138译码键盘输入电动机控制蜂鸣器指示灯水位检测机构电控水笼头数码显示 图2-1 整机框图全自动洗衣机的组成方框图如图2-1所示，组成部件有AT89C51单片机、74138译码器、水位检测机构、指示灯、电动机、蜂鸣器、电控水龙头、LED显示器及4只按键.AT89C51为主控模块,译码器完成主控模块与指示灯的连接，键盘输入部分用于洗衣
14、机的工作方式选择,指示灯配合按键工作，用于指示用户洗衣机的工作状态,LED显示模块用于显示洗衣剩余时间和脱水剩余时间，蜂鸣器用于提示用户脱水时间结束。水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆等组成，玻璃管与洗衣桶相连，玻璃管中的水位就是洗衣桶内的水位，在放水或进水的过程中,浮子带动金属管上下移动,当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与金属地相连，致使引脚INT处于低电平，向CPU申请中断，否则INT1被上拉电阻上拉为高电平。74138的输入端C、B、A分别接单片机的P1.3、P1。4、P1.5，输出端Y0控制“洗衣剩余时间指示灯,Y1控制“脱水剩余时间”指示灯，Y2控制“强洗”指示灯，Y3控制“
15、弱洗指示灯，Y4控制“洗涤次数”指示灯，Y5控制“洗衣定时”指示灯，Y6控制“脱水定时”指示灯。电动机有2个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1。0相连,另一端控制电动机反向运转，该端与P1。1相连。电控水龙头共2只，一只为进水龙头，受P3。0控制，另一只为出水龙头，受P3.1控制，当电控水龙头的控制端为“1”时,水龙头打开，当电控水龙头的控制端为“0时，水龙头关闭。LED显示器共2只，P0控制高位显示器，P2控制低位显示器,按键4只,分别为“编程选择”、“增”、“减”,和“启动键”,这4只键组成的22键的矩阵式键盘，该键盘使用引脚INT0向CPU申请中断，P3.5和P3.4为该键盘的行输出，P3。6和P3.7为该键盘的列输入，蜂鸣器由P1.2控制，当P1.2输出为“1”时,蜂鸣器发声.本系统采用6M的晶体振荡器，定时器0和定时器1的初始值设置为每隔100毫秒产生1次中断.第3章硬件系统设计洗衣机控制电路中硬件设计包括三大部分：（1）电源电路部分：为数字控制电路提供稳定的5V直流电压，为电动机提供220V市电。（2）数字控制
