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1、目录1. 智能洗衣机的设计方案 02。单元模块设计 02。1主控制器简介02。1.1 STC89C52单片机特点12。1。2 STC89C52最小系统电路设计12.2洗衣机电机驱动电路设计42。3显示电路设计32。3.1 数码管简介32.3。2 数码管显示电路设计52.4 水位检测模块设计72.5 按键控制模块设计62。6蜂鸣器模块设计83。系统软件设计 103.1 系统软件结构103.2 主程序流程图103。3控制程序流程图104。系统调试 114。1测试环境及工具114.2 硬件调试114.3 软件调试115。设计总结 136。参考文献 15附录1：作品实物图 15附录2:作品原理图 16
2、附录 3：作品 PCB 图 17附录4：作品仿真图 19附录 5：作品程序 191。智能洗衣机的设计方案智能洗衣机系统主要由水位采集模块、驱动模块、显示模块、控制模块四部分组 成。控制模块由按键控制组成，用于实时时间的设置，洗衣机根据控制模块的输入值 选择不同的工作状态.显示模块用于人机信息交换,显示当前工作时间和工作状态.水位采集模块用于采集 当前洗衣机水的深度.智能洗衣机系统的设计方案图如图1所示。图1 智能洗衣机系统的设计方案图2. 单元模块设计2。1主控制器简介本设计主控制器采用软件编程自由度大,外围模块丰富，硬件电路简单的可编程控 制芯片STC89C52。STC89C52 类具有8位
3、总线的单片机，由于其性价比和集成度高，受 到广大技术开发人员的青睐。2.1.1 STC89C52单片机特点STC89C52芯片具有如下特点： STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。低8k字节Flash，512字节RAM, 32位I/O 口线,看门狗定时器，内置4KB EEPROM, MAX810复位电路，三个16位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构， 全双工串行口另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模 式空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉 电
4、保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中 断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz,6T/12T可选。和atmel的对比STC89C52RC 单片机：8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带4K字节EEPROM存储空 间；可直接使用串口下载；AT89S52单片机：8K字节程序存储空间；256字节数据存 储空间；没有内带EEPROM存储空间；具有串行在线编程能力；强大的中断功能；抗干扰力强；运行环境温度范围为-4 0+85C，适合于工业环境。STC98C52单片机的所有外围模块的控制都是通过特殊寄存器来实现的，故其程序的 编写相对简单.图2 STC8
5、9C522.1。2 STC89C52最小系统电路设计电源电路该电源电路采用直接由电源适配器提供+5V电压，经过稳压电路后供STC98C52工 作。并且将数字电源与模拟电源通过电感隔离.通过发光二极管指明电源电路工作正常 电源电路图如图3所示。图 3 电源电路图晶振电路STC89C52RC内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。在RXD 和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体 和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在5 30p
6、F之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图4所示，RXD接地,TXD接外部振荡器。对外部振荡信号 无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟 发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。RXD接地，TXD接外部振荡器对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽 度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频,产生一 个两相时钟P1和P2，供单片机使用。图 4 晶振电路图2.2洗衣机电机驱动电路设计在本设计中电机驱动电路采用了 H桥驱动电路，电机驱动电路图如图5所示。当p26接高电平，p2
7、7接低电平时；Q7导通，Q6截止。Q5为NPN,此时Q5基极的 电平高于发射极导通；Q4为PNP，此时Q4基极的电平低于发射极导通。Q3、Q8截止， 电流经Q4到电机，电机到Q5,再经Q5到地，此时电机正转。当p27接高电平，p26接 低电平时；Q6导通,Q7截止。Q8为NPN,此时Q8基极的电平高于发射极导通；Q4为 PNP，此时Q4基极的电平低于发射极导通.Q5、Q4截止，电流经Q3到电机，电机到 Q8,再经Q8到地，此时电机正转。在设计中为了避免电机的反电动势的危害，我们在晶体管的两端接了开关二极管 1N4148，因为电机线圈在电机开闭瞬间的反电动势通过会高过电源，这样对晶体管电路 会有
8、很大影响甚至烧毁.II1IA树11 .II1Dk2R2只|图 5 电风扇驱动电路图2.3 显示电路设计2.3。1 数码管简介LED数码管(LED Segment Displays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8字 型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常 用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半 位，1, 2,3, 4,5, 6,8,10位等等，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两 类,LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电 路有差异外，编程方法也是不同的共阴和共阳
9、极数码管，它们的发光原理是一样的，只 是它们的电源极性不同而已颜色有红，绿，蓝，黄等几种.led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜 色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片图6这是一个7段 两位带小数点10引脚的LED数码管图6引脚定义每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点。J DIG. 1 DIG1 DIG $1 DIG-4；B C7D E F GBI !?D fF GDf1 p111I 211 11 1 3 51 i 0 0 0 H8.8.BBD DP0 0 El 0 0 H图6数码管内部结构数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数
10、码管的各个段码,从而显示出我们要 的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机 的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二一十进制译码器译码进行驱动。静态驱动 的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示 则需要5X8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个 呢：，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是 将所有数码管的8个显示笔
11、划a, b, c,d, e,f, g,dp的同名端连在一起，另外为每 个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单 片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示 出字形,取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码 管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控 制各个数码管的的 COM 端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动.在轮流显 示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的 余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,
12、但只要扫描的速度足够快,给人的 印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样 的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。2。3。2 数码管显示电路设计数码管显示电路由三极管驱动。显示电路图如图7所示。 数码管显示电路中发光二极管用于指示该模块供电是否正常。4位数码管显示电路中12位并入并出芯片，数码管的” a,b,c,d, e，f，g,dp”为 数据串行输入引脚，与单片机的数据输出引脚相连。S1, S2, S3,S4为位先，由单片机 控制。为了减少占用单片机 I/O 口，在设计电路时使用动态扫描。但在显示电路中也 占用12个I/O 口，有效地减少占用单片机I/O
13、口，在I/O 口较少的单片机中比较实用.图 7 数码管显示电路图2。4水位检测模块设计水位检测模块通过水位传感器实现对桶内水位的检测.水位传感器内部存在 LC 振 荡电路，当水压改变后电容值也会随之改变，从而影响水位传感器的输出频率，不同 的水位对应一个吲定的频率值。本课题采用 sw 1 型水位传感器,在零水位时输出频率 为26. 8kHz，随着水位的升高水位传感器输出的频率会之减小，当达到本课题设计的最 高水位390mm时输出频率为22 57kHz。将水位传感器的输出连接到水位检测电路如图 8所示：2.5 按键控制模块设计本设计按键控制由4个小按键组成。通过按键编址电路把按键的开关信息转化为
14、逻 辑电平“0”或“1”，接收电路接收此脉冲信号，然后送入单片机，并且根据信号完 成对控制电路的控制.按键电路按键电路主要由4个按键电路组成.电路图如图9所示。图9无线遥控发射电路图4个小按键有4个输出端RES, p32, p24, p25，输出均是低电平有效。并且带有一 个外部中断电路当没有按键按下时，输出端为高电平。单片机复位电路RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个 振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应 超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的电路逻辑如图10所示：图10电路逻辑整个复位电路包括芯片内、外两
15、部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特 触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采 样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复 位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图11所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成 了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端 经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图11所示；而按键脉冲复位则是利用RC 微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图11所示:图11复位电路2.6蜂鸣器模块设计本设计控制由一个蜂鸣器和一个三极管组成。通过单片机输出高低电平实现对三 极管的控制,从而达到控制蜂鸣器的作用。当单片
