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1、毕 业 论 文题 目：全自动洗衣机电路设计全自动洗衣机现在已经广泛应用在人们的社会生活中，并且随着计算机控制技术的开展，它的硬件控制系统及控制程序都在不断完善，从而使人们的生活更加方便。根据洗衣机的控制要求，从功能要求、硬件设计、软件设计三个方面描述了一个以51单片机为核心的洗衣机控制系统。硬件线路及控制程序的设计是该系统的重要组成局部。本次研究的内容就是以单片机为中心的洗衣机控制系统设计,系统采用常见的价廉物美单片机AT89C51作为控制核心。本文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控制系统，包括进水，洗衣，排水，脱水，报警，强行停止等功能。硬件线路设计
2、主要包括电源、功能及控制系统、洗衣机状态显示、输出控制电路的设计。控制程序设计主要包括主程序、外部中断效劳程序的设计。关键词：洗衣机，单片机，自动控制目 录摘要2目 录31 绪论51.1 课题设计背景与意义51.2 课题主要工作62 全自动洗衣机的设计方案8洗衣机的工作原理8控制功能要求9实现方法103硬件电路的设计113.1 AT89C2051单片机11主要特性123.1.2 管脚说明13显示电路13电机控制电路15排水阀控制电路18按键及报警电路19洗衣机的暂停功能和平安保护及防振动功能处理方式204软件程序的设计215 结束语24参考文献25致 谢26附录一 自动洗衣机控制系统27附录二
3、 自动洗衣机控制电路总程序281 绪论这次论文设计就是要让我们熟悉计算机控制系统，掌握微机的组成、原理，理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，以便在将来实际工作中更好地应用。全自动洗衣机现在已经广泛应用在人们的社会生活中，并且随着计算机控制技术的开展，它的硬件控制系统及控制程序都在不断完善，从而使人们的生活更加方便。设计的一般步骤，先了解设计要求，再分别从硬件系统设计和软件系统设计两个宏观方面着手。然后大量阅读相关资料,硬件方面,熟练微机的根本工作原理,画出系统流程图和电路原理图。1.1 课题设计背景与意义随着数字科技技术的快速开展，数字科技技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机
4、以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优点，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了比较广泛的应用。洗衣机是人们现代必备的日常生活家电，它的创造和应用使的洗衣工作变得省时又省力，比较好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。然而随着人对生活质不断追求，普通的洗衣机现在已经不能再满足局部人的需求，所以研究多功能全自动的洗衣机具有重大的意义。现在中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力非常巨大，人们对于洗衣机的功能要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等几大功能，在许多方面还不能到达人们对于洗衣机的需求。这就
5、需要设计者们有更高的专业知识和技术水平，能够提出更多更好的建议和新的课题，将人们的需求变成现实，设计出更加节能、功能更加全面、更加人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机功能都没有实现全方面的兼容，大多数洗衣机的生产厂家都只注重各自品牌的特长，突出一两个与别的品牌洗衣机不同的个性化的功能。因此，我们要设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。基于单片机控制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，节约资源还是改善劳动条件等许多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，可使我们掌握全自动洗衣机这种重要家
6、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根本技术，同时也为将来从事电子信息行业打下一定根底，所以本课题具有重大的意义。1.2 课题主要工作用51系列单片机控制全自动洗衣机的运行，使其能自动地完成进水、洗涤、漂洗、脱水等功能。不同的衣物，洗涤、漂洗、脱水和洗衣电机正反转所用的时间不同，要求设计能够实现过程选择，并在LED显示屏上显示过程代码。在运行的时候能显示完成整个过程的剩余时间。为了节省单片机的IO端口，以及使硬件连接能尽可能的简单，在LED显示过程中我们使用了动态扫描的方法。软件编程使用汇编语言，烧录好单片机后能实现上电运行。还应该具有相当的稳定
7、性，以保证全自动洗衣机的正常工作。以此体会单片机系统的设计、开发过程。本文在设计洗衣机的控制系统时，洗衣机通过控制系统设定洗衣程序，在内桶自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和脱水全过程。洗衣时，控制系统将翻开进水电磁阀，开始注水；当洗涤脱水桶内的水位到达系统设定值时，水位检测器向单片机发送一个信号，通知控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机洗衣。电机在控制系统下进行正转、停、反转，通过传动机构带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间结束了，控制系统将切断电机电路，翻开排水电磁阀，开始排水、脱水；然后再次注水，洗衣进入漂洗状态，完成漂洗程序(通常为2次漂洗)；洗涤、漂洗排水结束后，系统控制电机单方向高速运转，
8、完成脱水程序；当最后一次脱水程序终了，系统控制排水电磁铁和电机断电，排水阀和减速离合器的制动臂复位，同时蜂鸣器报警，通知用户整个洗衣过程结束。本设计要实现的功能有：1参数的输入：通过衣物的数量、重量和质地确定水位的选择，然后通过按键输入具体的参数。2洗衣状态显示：运用发光二极管会带来许多方便，它可以用来显示用户所处的洗衣功能状态。3洗衣过程的实现：一般的洗衣过程包括注水、洗涤、漂洗、排水和脱水这些步骤。在洗衣过程中，系统主要控制进水电磁阀、排水电磁阀的翻开和关闭，电机的正转、反转和停止。 4强制停止状态：假设按下“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；可
9、用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。 5洗衣完毕的通知：当洗衣过程结束后，蜂鸣器就会自动报警通知用户洗衣完毕。2 全自动洗衣机的设计方案在进行系统设计前，我们必须知道所设计的工程要完成什么任务，到达什么样的要求，并根据所完成的任务和要求来选择相应的硬件设备和软件编程方法。在设计前我们先了解一下洗衣机的工作过程和单片机的工作原理，确立算法模型，再选择相应的软件编程语言。全自动洗衣机的工作部件有三个，这就是电机、进水阀和排水阀。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和涡轮的转动，从而实现对衣物的洗涤。进水阀用于控制洗衣机的进水量，排水阀用于控制排水。电机在脱水时还高速旋转带动衣物脱水
10、。电机的工作状态有三种，即正转、反转及停止状态。电机一般工作在这3种状态不断的转换之中，从而实现洗涤。但在脱水时只工作在高速状态。进水阀和排水阀只有开、关这两种状态。原理常用的波轮洗衣机分为全自动和双缸洗衣机，它们都是依靠电机拖动波轮带动洗衣筒中的水来盘旋转，而使衣物洗干净的。在双缸洗衣机中，电机的正转和反转及洗涤时间控制是由机械定时器开关来完成的，而全自动洗衣机是靠电路来完成，对洗涤来说，效果相同；所不同的是双缸洗衣机在完成洗涤后，需要翻开排水开关排水，拿出衣物放到脱水桶中脱水，脱水完成后又要将衣物放回洗衣机桶中洗涤，一次洗衣要进行几次洗涤，就要完成几次这样相同的动作，在完成洗衣的全过程中必
11、须要有人工干预，很不方便，而全自动洗衣机中，洗衣过程中的进水、洗涤、排水、脱水、再进水、洗涤是自动进行的，只在洗衣前需人工放进衣物，洗衣完成后自动报警，再由人工取出衣物，中间过程不需要人工干预，使用要比双缸洗衣机简便的多。完成这样的顺序控制功能，也可以由数字逻辑电路来进行，但实现这样的控制比较困难，电路结构也很复杂，本钱高，控制系统不能智能化，如不容易实现单独脱水、单独洗涤这样的功能选择。而使用单片机，采用软件编程的方法可以轻易实现这样的控制，而且电路简单，本钱低，洗衣机能够智能化，容易操作。2.2控制功能要求本系统控制的对象为套桶式单缸低波轮全自动洗衣机，其功能要求如下：1.强、弱洗涤功能。
12、要求强洗时正、反转驱动时间各为4秒，间歇时间为1秒；弱洗时正、反转驱动时间各为3 秒，间歇时间为2秒。2.四种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序。标准程序是进水洗涤漂洗排水脱水，如此循环三次，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2分钟，具体是：第一循环为洗涤，时间为6分钟，第二、第三次循环为漂洗，时间分别为4分和2分。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2分钟。经济程序与标准程序一样，只是循环次数为二次。单独程序是进水洗涤6分钟结束留水不排不脱。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。洗衣机在进水或排水过
13、程中，假设在一定的时间范围内进水或排水未能到达预定的水位，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.脱水期间平安保护和防振动功能。洗衣机脱水期间，假设翻开机盖时，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。5.间歇驱动方式。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5秒，间歇2秒，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。6.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，待启动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工
14、作方式继续工作。7.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。2.3实现方法基于上述要实现软硬件结合，考虑到AT89C2051的特点，我们以AT89C2051作为核心器件，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。包括进水、洗涤、漂洗、排水和脱水五个阶段。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组成，电源电路为数字控制电路提供稳定的5V直流电压；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89C2051单片机、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现水位检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位开关、电动
15、机、进水排水电磁阀组成。AT89C51水位设置洗衣机状态显示灯手动排水/脱水按键振荡电路复位电路启动/停止按键蜂鸣器图2-1 系统组成框图3硬件电路的设计本系统控制的硬件电路如图3-1应包括七个局部：微控制器控制电路、显示电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路、按键及报警电路和洗衣机的暂停功能和平安保护及防振动功能。通过这几个局部电路的协调工作，洗衣机能自动进行操作。电路中R5-R15均为5.6K，其余电阻均为1K。下面分别阐述各电路组成。图3-1洗衣机硬件控制电路3.1 AT89C2051单片机 微控制电路我们采用ATMEL公司的单片机，价格廉价、功能齐全、可靠性高、使用普遍。AT89C2051单片机如图3-2，是ATMEL公司8位单片机系列产品之一，AT89C2051单片机是一种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128个，有15条可编程控制的I/O线，5个中断触发源，2个定时器/计数器，已经可以满足程序的需要，指令和MCS-51系列完全兼容。基于上述特点，在需要I/O线不多的控制场合，选用它作为核心控制芯片，可使电路极大简化，而且程序的编写及
