畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于單片機洗衣機控制電路的設(shè)計 (2).doc

唐 山 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計設(shè)計題目：基于單片機洗衣機控制電路的設(shè)計 信息工程系06應(yīng)用電子技術(shù)（1）班 系 別：_ 班 級：_姓 名：_指 導(dǎo) 教 師：_2009年6月3 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 信息工程 系 應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè) 06電子（1） 姓名： 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間： 2009 年 2 月 23 日 至 2009 年 6 月 14 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 基于單片機洗衣機控制電路的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)1.本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的通過此題目的畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生掌握單片機8031的硬件設(shè)計的能力和軟件編程的能力，加強數(shù)字電路的應(yīng)用能力。 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能的能力。2.本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求控制對象為套桶式單缸低波輪洗衣機。通過單片機的硬件電路和軟件功能，實現(xiàn)對洗衣機的簡單全自動控制的目的。實現(xiàn)的功能要求為：（1）強、弱洗滌功能：強洗時正反轉(zhuǎn)時間各為四秒；間歇時間為1秒；弱洗時正反轉(zhuǎn)時間各為3 秒，間歇時間2秒。（2）進、排水故障自動診斷功能。（3）脫水期間安全保護功能。(4) 暫停功能、聲光顯示功能。要求完成的設(shè)計任務(wù)：（1）控制電路設(shè)計：單片機硬件電路（2）軟件程序設(shè)計：四種洗衣程序：標準程序、經(jīng)濟程序、單獨程序、排水程序。進、排水故障自動診斷、 暫停程序等。 畢業(yè)設(shè)計論文一份、圖紙一份 。畢業(yè)設(shè)計（論文）進度計劃安排階段應(yīng)完成的主要工作計劃起止時間1撰寫開題報告2月23日3月1日2單片機硬件電路設(shè)計3月2日3月22日3電機驅(qū)動電路設(shè)計3月23日4月19日4實習(xí)畢業(yè)4月20日4月26日5單片機軟件設(shè)計及調(diào)試4月27日5月17日6撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書5月18日5月31日7準備畢業(yè)答辯、教師閱卷（畢業(yè)設(shè)計說明書）6月1日6月7日8畢業(yè)答辯6月8日6月14日主要參考文獻1 丁元杰.單片微機原理及應(yīng)用m北京： 機械工業(yè)出版社，2006 2 閆 石. 數(shù)字電子技術(shù) m.北京：高等教育出版社，20053 李 華. mcs-51系列單片機實用接口技術(shù)m. 北京： 航空航天大學(xué)出版社，19914 余孟嘗數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程m北京： 高等教育出版社，2000 5 何立民mcs-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計m北京： 航空航天大學(xué)出版社，1990 指導(dǎo)教師（簽名）： 審批人（簽名）：畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)記錄（教師用）指導(dǎo)教師： 班級： 學(xué)生姓名： 第 周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第 周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)記錄（教師用）指導(dǎo)教師： 班級： 學(xué)生姓名： 第 周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第 周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日第周檢查項目： 完成情況：指導(dǎo)內(nèi)容： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)教師評議書(1)序號評分指標具 體 要 求分數(shù)范圍得 分1學(xué)習(xí)態(tài)度努力學(xué)習(xí)，遵守紀律，作風(fēng)嚴謹務(wù)實，按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)。04分2調(diào)研論證能獨立查閱文獻資料及從事其它形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。08分3綜合能力能綜合運用所學(xué)知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。010分4設(shè)計（論文）質(zhì)量論證、分析、設(shè)計、計算、結(jié)構(gòu)、建模、實驗正確合理，繪圖（表）符合要求；論述嚴謹，邏輯性強。010分5外文翻譯摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字數(shù)要求。04分6說明書撰寫質(zhì)量結(jié)構(gòu)嚴謹，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，字跡工整，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求。 04分合計040分評語：指導(dǎo)教師： 年 月 日本畢業(yè)設(shè)計（論文）需要特殊說明的有關(guān)問題指導(dǎo)教師： 年 月 日注：無此項內(nèi)容的，分數(shù)分配給前幾項。畢業(yè)設(shè)計(論文)評閱教師評議書(2)序號評分指標具 體 要 求分數(shù)范圍得 分1任 務(wù) 量畢業(yè)設(shè)計（論文）難易適度、份量合理。06分2綜合能力能綜合運用所學(xué)知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。02分3設(shè)計質(zhì)量論證、分析、設(shè)計、計算、結(jié)構(gòu)、建模、實驗正確合理，繪圖（表）符合要求。08分4外文翻譯摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字數(shù)要求。02分5撰寫規(guī)范過程完整，結(jié)構(gòu)嚴謹，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，字跡工整，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求。 02分合計020分評語：評 閱 人： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯小組評議書(3)評分指標具 體 要 求分數(shù)范圍自 述思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，分析歸納合理。0 7分創(chuàng) 新工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。0 8分答 辯能夠正確回答所提出的問題，基本概念清楚，有理論根據(jù)。020分資 料資料齊全，符合學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范化要求。0 5分合計040分評委1評委2評委3評委4評委5評委6評委7總 分平均成績答辯紀要：答辯小組秘書（簽字）：年 月 日答辯小組組長（簽字）：年 月 日答 辯 委 員 會 意 見指導(dǎo)教師評議評閱人評議答辯小組評議匯總成績秘書（簽字）唐山學(xué)院 系畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會于 年 月 日審查了 專業(yè)學(xué)生 的畢業(yè)設(shè)計 （論文） （其中設(shè)計說明書（論文）共 頁，設(shè)計圖紙 張）。根據(jù)其設(shè)計（論文）的完成情況以及指導(dǎo)教師、評閱教師、答辯小組的意見，系畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會認真審議，決議如下：成績評定為： 主任（簽字）： 年 月 日 基于單片機洗衣機控制電路的設(shè)計摘 要本文是以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，以單片機at89c2051為核心，軟件、硬件相結(jié)合，組成了洗衣機控制電路。我們的設(shè)計實現(xiàn)了洗衣機進水、洗滌、漂洗、脫水、排水等功能，并且設(shè)計了指示燈，用來指示洗衣機的工作狀態(tài)。電路還帶有自我保護功能，當(dāng)洗衣機出現(xiàn)故障，即非正常工作狀態(tài)時，洗衣機停止工作，并會自動報警，當(dāng)人工干預(yù)后，結(jié)束報警，排除故障以后進入正常狀態(tài)。設(shè)計中得出用單片機設(shè)計實現(xiàn)洗衣機控制電路，結(jié)構(gòu)簡單，功能齊全，而且設(shè)計中學(xué)生們運用了大學(xué)期間所學(xué)的各方面專業(yè)知識，增強了學(xué)生的對手實踐能力，提高了他們自主學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。關(guān)鍵詞：單片機 軟件 硬件 洗衣機washing machine control circuit based on single-chip designabstract this article is based on the number of technology-based integrated circuits to single-chip at89c2051 as the core, software, hardware, combining to form a washing machine control circuit. our design flow to achieve a washing machine, washing, rinsing, dehydration, drainage and other functions, and the design of the indicator, used to indicate the status of the work of washing machines. circuit with self-protection function, when the washing machine malfunction, or non-normal working state, the washing machine stop working, and will automatically report to the police, when the artificial intervention to end the alarm, after troubleshooting access to normal state. design come to the realization of washing machines with single-chip control circuit design, simple structure, functions, design and use of university students were learning during the professional knowledge in different areas, and enhance the students ability to match practice and improve their own learning and the ability to think independently.key words: single-chip;software;hardware;washing;machine目錄1 引言12方案選擇22.1控制功能要求22.2實現(xiàn)方法23硬件電路的設(shè)計33.1 at89c2051單片機33.2主要特性及管腳說明53.2.1主要特性53.2.2管腳說明53.3顯示電路63.4電機控制電路73.5進水閥控制電路103.6排水閥控制電路103.7按鍵及報警電路113.8洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能采用中斷處理方式124軟件程序的設(shè)計145結(jié)論17謝辭18參考文獻19附錄20外文資料30中文翻譯30唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計1 引言洗衣機的出現(xiàn)給人們的生活帶來了諸多方便。洗衣機是現(xiàn)代人必備的日常生活家電，它的發(fā)明和應(yīng)用使人們的洗衣工作變得省時又省力，很好地緩解了人們在家務(wù)勞動方面的壓力。而在家電市場競爭日益激烈和利潤下降的今天，各大家電生產(chǎn)廠商均致力于開發(fā)出能滿足用戶各種要求的智能家電產(chǎn)品，并努力降低生產(chǎn)成本以增強競爭力。作為家電市場中的重要成員，全自動洗衣機的市場競爭更是趨于白熾化。單片機以體積小、功能全、價格低廉、開發(fā)方便的優(yōu)勢得到了許多電子系統(tǒng)設(shè)計者的青睞，它適合于實時控制，可構(gòu)成工業(yè)控制器、智能儀表、智能接口、智能武器裝置以及通用測控單元等。 作為一個價廉物美的微控制器，單片機被廣泛應(yīng)用在各種數(shù)字系統(tǒng)中?；趩纹瑱C的全自動洗衣機控制系統(tǒng)是單片機應(yīng)用的一個典型例子。對基于單片機的套桶式單缸低波輪全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計進行深入研究，可使我們掌握全自動洗衣機這種重要家電的工作原理和控制系統(tǒng)，進一步了解單片機在不同領(lǐng)域的應(yīng)用方法，學(xué)會維修套桶式單缸低波輪全自動洗衣機的基本技術(shù)，同時也為將來從事電子信息行業(yè)打下一定基礎(chǔ)，所以本題課具有重大的意義。 本設(shè)計所采用的at89c2051單片機1是atmel公司8位單片機系列產(chǎn)品之一，是一種20引腳雙列直插式芯片。它內(nèi)含2k字節(jié)可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的ram，有15條可編程控制的i/o線，5個中斷觸發(fā)源，指令與mcs-51系列完全兼容。基于上述特點，在需要i/o線不多的控制場合，選用它作為核心控制芯片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便，靈活。本文以at89c2051單片機為核心，設(shè)計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制。2方案選擇2.1控制功能要求本系統(tǒng)控制的對象為套桶式單缸低波輪全自動洗衣機，其功能要求如下：1.強、弱洗滌功能。要求強洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為4秒，間歇時間為1秒；弱洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為3 秒，間歇時間為2秒。2.四種洗衣工作程序，即標準程序、經(jīng)濟程序、單獨程序和排水程序。標準程序是進水洗滌漂洗排水脫水，如此循環(huán)三次，每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)時間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)時間減少2分鐘，具體是：第一循環(huán)為洗滌，時間為6分鐘，第二、第三次循環(huán)為漂洗，時間分別為4分和2分。排水時間采用動態(tài)時間法確定，脫水時間為2分鐘。經(jīng)濟程序與標準程序一樣，只是循環(huán)次數(shù)為二次。單獨程序是進水洗滌（6分鐘）結(jié)束（留水不排不脫）。排水程序是排水脫水結(jié)束，時間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。3.進、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能。洗衣機在進水或排水過程中，若在一定的時間范圍內(nèi)進水或排水未能達到預(yù)定的水位，就說明進、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)測知并通過警告程序發(fā)出警告信號，提醒操作者進行人工排除。4.脫水期間安全保護和防振動功能。洗衣機脫水期間，若打開機蓋時，洗衣機就會自動停止脫水操作。脫水期間，如果出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機也會自動停止脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復(fù)工作。5.間歇驅(qū)動方式。脫水期間采取間歇驅(qū)動方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動5秒，間歇2秒，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。6.暫停功能。不管洗衣機工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時，洗衣機須停止工作，待啟動鍵按下后洗衣機又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。7.聲光顯示功能。洗衣機各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有聲、光提示或顯示。2.2實現(xiàn)方法基于上述要實現(xiàn)軟硬件結(jié)合，考慮到at89c2051的特點，我們以at89c2051作為核心器件，設(shè)計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制。包括進水、洗滌、漂洗、排水和脫水五個階段。控制系統(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路2和機械控制電路三大模塊組成，電源電路為數(shù)字控制電路提供穩(wěn)定的5v直流電壓；數(shù)字控制電路負責(zé)控制洗衣機的工作過程，主要由at89c2051單片機、按鍵、蜂鳴器、led指示燈組成；機械控制電路實現(xiàn)水位檢測、電機驅(qū)動、進水、排水等功能，主要由水位開關(guān)、電動機、進水排水電磁閥組成。3硬件電路的設(shè)計本系統(tǒng)控制的硬件電路（如圖3-1）應(yīng)包括七個部分：微控制器控制電路、顯示電路、電機控制電路、進水閥控制電路、排水閥控制電路、按鍵及報警電路和洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能。通過這幾個部分電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機能自動進行操作。電路中r5-r15均為5.6k，其余電阻均為1k。下面分別闡述各電路組成。圖3-1洗衣機硬件控制電路3.1 at89c2051單片機 微控制電路我們采用atmel公司的單片機，價格便宜、功能齊全、可靠性高、使用普遍。at89c2051單片機，如圖3-2，是atmel公司8位單片機系列產(chǎn)品之一，at89c2051單片機是一種20引腳雙列直插式芯片。它內(nèi)含2kb可反復(fù)燒錄的flash存儲器，ram字節(jié)也有128個，有15條可編程控制的i/o線3，5個中斷觸發(fā)源，2個定時器/計數(shù)器，已經(jīng)可以滿足程序的需要，指令和mcs-51系列完全兼容?；谏鲜鎏攸c，在需要i/o線不多的控制場合，選用它作為核心控制芯片，可使電路極大簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容，將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中。 圖3-2 at89c20513.2error! no bookmark name given.主要特性及管腳說明3.2.1主要特性與mcs-51 兼容2k字節(jié)可編程閃爍存儲器1288位內(nèi)部ram兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源3.2.2error! no bookmark name given.管腳說明vcc（20）：供電電壓+5v。gnd（10）：公共接地端。p1口（12-19）：p1口是一組8位雙向i/o口，p1.2p1.7提供內(nèi)部上拉電阻，p1.0和p1.1內(nèi)部無上拉電阻，主要是考慮它們分別是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端(aino)和反相輸入端(ain1)。p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口引腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而作為輸出。p1口還在flash 閃速編程及程序校驗時接收代碼數(shù)據(jù)。p3口：p3口的p3.0p3.5、p3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個雙向i/o口。p3.6沒有引出，它作為一個通用i/o口雖不可訪問，但可以作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號。當(dāng)p3口寫入1時，它們將被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當(dāng)作為輸入端時，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流。p3口也可作為at89c2051的一些特殊功能口5，如下所示：口管腳 備選功能p3.0（2）rxd（串行輸入口）p3.1（3）txd（串行輸出口）p3.2（6）（外部中斷0）p3.3（7）（外部中斷1）p3.4（8）t0（計時器0外部輸入）p3.5（9）t1（計時器1外部輸入）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7（11）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）rst(1)復(fù)位輸入,當(dāng)振蕩器7復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 xtal1（5）反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2（4）來自反向振蕩器的輸出。3.3顯示電路本電路包括兩部：一部分為led顯示，主要顯示：進水時間、排水時間、洗滌時間，另一部分為各狀態(tài)顯示：強洗、弱洗等工作狀態(tài)。如圖3-3所示。圖3-3 顯示電路發(fā)光二極管簡稱為led。由鎵（ga）與砷（as）、磷（p）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個pn結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從p區(qū)注入到n區(qū)的空穴和由n區(qū)注入到p區(qū)的電子，在pn結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與n區(qū)的電子和p區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。圖3-4 74ls139擴口電路74ls139為雙24線譯碼器，如圖3-4選用它可解決at89c2051單片機 i/o線數(shù)量不足的問題。從控制要求可知，洗衣機有4種洗衣工作程序，因此須有4種不同的顯示來加以區(qū)別。譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。把二進制代碼的各種狀態(tài)，按其原意翻譯成對應(yīng)輸出信號的電路，叫做二進制譯碼器，也稱為變量譯碼器，因為它把輸入變量的取值全翻譯出來了從控制要求可知，洗衣機有4種洗衣工作程序，因此須有4種不同的顯示來加以區(qū)別。74ls139雙24線譯碼器（如圖3-4）占用at89c2051單片機的p3.0和p3.1兩口線，可提供4種不同顯示的驅(qū)動9，其邏輯關(guān)系是：p3.2，p3.3為“11”時led1亮，指示標準程序；為“10”時led2亮，指示經(jīng)濟程序；為“01”時led3亮，指示單獨程序；為“00”時led4亮，指示排水程序。3.4電機控制電路電機控制電路如圖3-5，由電路中可以看出：at89c2051單片機的p1端口的p1.3、p1.2共2條i/o線通過2塊sp1110新型固態(tài)繼電器分別直接驅(qū)動洗衣機的電機工作部件。sp1110是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)有發(fā)光二極管及光觸發(fā)雙向可控硅圖3-5 電機控制電路1050ma輸入電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3a（平均值），浪涌電流15a（不重復(fù)）。之所以選用這個器件，是因為它一方面可使電路進一步簡化，另一方面還可使強、弱兩類電完全隔離，保證主板的安全。洗衣機電機要有一定的輸出功率，所以要采用220v 50hz的交流電。電機主要由定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn)子前后端蓋等組成。定子鐵芯中放置兩相繞組軸線在軸間成90度位置的線圈，其中一相稱為主繞組，另一相為副繞組。轉(zhuǎn)子是鑄鋁制成，成鼠籠條形狀。前、后端蓋軸承室中安放軸承用以支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這種電機稱為單項異步電機10。為了在單一相供電時電機能異步啟動，并在運行時能正常旋轉(zhuǎn)，要采取一定的工作方式才能符合要求。根據(jù)不同的工作方式，單相異步電機可分為內(nèi)電阻異步啟動電機、電容異步啟動電機、罩極異步電機等。而根據(jù)洗衣機的特點：要求有好的啟動和運行性能，好的過載能力，能正反轉(zhuǎn)工作等，因此選用電容運轉(zhuǎn)電機比較合適。電容運轉(zhuǎn)電機就是將電容器與副繞組串聯(lián)，由于電容器的作用，使副相繞組中電流的時間相位超前于主繞組中電流的相位90度（近似）。由電機學(xué)的基本理論可知，當(dāng)在空間兩繞組軸線位置為90度，而通入兩相繞組的電流時間相位相差90度時，其合成磁場為旋轉(zhuǎn)磁場，這樣才能使電機啟動和運轉(zhuǎn)。為滿足洗衣機工作要求，電機應(yīng)能正反相交替運轉(zhuǎn)，要使電機反復(fù)進行正反運轉(zhuǎn)，可采用兩種方法，一種是將主、副繞組中任意一相繞組的首位兩端換接，為將主繞組首位兩端換接，則在換接前副繞組的磁通在時間相位上超前主繞組，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)方向，而主繞組首位換接后，主繞組產(chǎn)生超前于副繞組的磁通，這樣電機反相運轉(zhuǎn)。另一種方法是將原接入副繞組的電容器，換接到主繞組上，這樣也使電機反轉(zhuǎn)。在這種情況下，要求電機正反轉(zhuǎn)時的性能完全相同，而要求主副繞組設(shè)計完全一致，這樣兩繞組輪流使用時才不影響電機運行性能。 圖3-6 74s05反相器74s05為六反相器（如圖3-6所示），用作為中間緩沖器，其中的4個反相器可分別驅(qū)動4個sp1110繼電器，剩余兩個反相器用于驅(qū)動led5和led6。圖中 led發(fā)光二極管用于指示電機工作狀態(tài)。電機是接在220v交流電壓上的，通過固體繼電器來開通，其內(nèi)的雙向可控硅受發(fā)光二極管控制，如圖3-5所示，我們只要給發(fā)光二極管加低電平，二極管就會發(fā)光，雙向可控硅過零后，就會導(dǎo)通，電機一個繞組就會有電流流過，同時我們再開通另外一個繞組，電機就會轉(zhuǎn)動起來，由單片機來控制端口脈沖，即可啟動，另外電機的方向控制，主要是將原接入副繞組的電容器，換接到主繞組上，這樣可使電機反轉(zhuǎn)。3.5進水閥控制電路進水閥控制電路如圖3-6所示。 和電機控制電路一樣，通過固體繼電器來實現(xiàn)隔離，反相器74s05實現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管，指示工作狀態(tài)，進水閥門的開關(guān)，由繼電器來控制，當(dāng)繼電器線圈中有電流流過時，繼電開關(guān)吸合，反之，就斷開，利用這一特性，和單片機p1.0端口相連來控制，給這個端口加低電平，反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有電流流過，閥門打開；當(dāng)給端口加高電平時，給反相器倒相后變成低電平，點亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器線圈繞組中有電流流過，產(chǎn)生磁場，吸合開關(guān)，閥門關(guān)閉。圖3-6 進水閥控制電路3.6排水閥控制電路排水閥控制電路如圖3-7所示。排水閥控制電路和進水閥電路一樣，通過固體繼電器來實現(xiàn)隔離，反相器74s05實現(xiàn)緩沖，發(fā)光二極管，指示工作狀態(tài)，進水閥門的開關(guān)，由繼電器來控制，當(dāng)繼電器線圈中有電流流過時，繼電開關(guān)吸合，反之，就斷開，利用這一特性，和單片機p1.1端口相連來控制，給這個端口加低電平，反相緩沖后變成高電平，雙向可控硅斷開，線圈中沒有電流流過，閥門打開；當(dāng)給端口加高電平時，給反相器倒相后變成低電平，點亮發(fā)光二極管，雙向可控硅開通，繼電器線圈繞組中有電流流過，產(chǎn)生磁場，吸合開關(guān)，閥門關(guān)閉。圖3-7排水閥控制電路3.7按鍵及報警電路圖3-8 按鍵及報警電路cpu的p3.7線用于驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出各種報警信號（如圖3-8所示）。4、5引腳外接6mhz的晶振。1引腳通過10uf電容接到+5電源，可實現(xiàn)上電自動復(fù)位。k7為強制復(fù)位鍵。洗衣機的強、弱洗可通過k1鍵進行循環(huán)選擇。k1還具有第二功能，即當(dāng)洗衣機發(fā)生故障轉(zhuǎn)入報警程序后，按下k1鍵可使洗衣機退出報警狀態(tài)回到初始待命狀態(tài)。洗衣工作程序可通過k2鍵循環(huán)選擇。洗衣機的工作狀態(tài)可通過led7led9進行顯示。脫水期間系統(tǒng)在響應(yīng)開蓋或不平衡中止后，cpu采取軟件查詢的方式通過p1.6線對蓋開關(guān)進行監(jiān)測以確定洗衣機是否繼續(xù)進行脫水操作。3.8洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能采用中斷處理方式圖3-9 保護電路保護電路如圖3-9所示。洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能采用中斷處理方式6。這兩個中斷分別對應(yīng)于單片機at89c2051的外部中斷“0”和外部中斷“1”。中斷請求信號通過tc4013bp雙d觸發(fā)器（如圖3-9）的兩個分別加到單片機at89c2051的p3.2和p3.3口線，由觸發(fā)器鎖存直到cpu響應(yīng)中斷為止。開蓋（安全保護）或不平衡（防振動）中斷信號通過由bg1、bg2組成的反相器送至tc4013bp的第11引腳cp端，經(jīng)觸發(fā)器的第第12引腳（端）加到p3.3。本系統(tǒng)對開蓋和不平衡中斷采取相同的處理方法，因此，共用外部中斷“1”。為了充分利用單片機at89c2051的i/o口線，p3.4和p3.5采用分時復(fù)用技術(shù)，每線具有兩個功能。在洗衣機未進入工作狀態(tài)或洗衣機處于暫停狀態(tài)期間，p3.4為輸入線，用于監(jiān)測啟動鍵的狀態(tài)，當(dāng)啟動鍵按下時，洗衣機即進入工作狀態(tài)或從暫停狀態(tài)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)；在洗衣機暫停中斷響應(yīng)期間，p3.4為輸出線，用于撤銷暫停中斷請求。在洗衣機進水或排水期間，p3.5被用作輸入線，用于監(jiān)測水位開關(guān)狀態(tài)，為單片機at89c2051提供洗衣機的水位信息；在洗衣機高速脫水期間，當(dāng)發(fā)生開蓋或不平衡中斷時，p3.5為輸出線，用于撤銷中斷請求信號。4軟件程序的設(shè)計開始根據(jù)控制要求和硬件控制電路，設(shè)計出軟件程序流程圖。程序流程圖如圖4-1所示。初始化默認標準程序yk1有鍵?k1鍵處理程序nyk2鍵處理程序k2有鍵?2nnyyk5有鍵?排水程序?n達預(yù)定水位?n進水操作yyn報警干預(yù)返回洗滌/漂洗操作進水故障?ny 排水?排水操作y報警干預(yù)返回n排水故障?排水結(jié)束?ny脫水操作n排水結(jié)束?y結(jié)束返回圖4-1 程序流程圖從程序流程圖中可以看出程序的基本流程，系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先進行初始化，默認標準洗衣工作程序和強洗方式；然后掃描k1、k2和啟動鍵k4，這時洗衣機處于待命狀態(tài)。通過k1、k2可分別修改強/弱洗方式和洗衣工作程序。掃描過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動鍵k4按下時，洗衣機即從待命狀態(tài)進入工作狀態(tài)。洗衣機的完整程序見附錄洗衣機進入工作程序后，系統(tǒng)首先根據(jù)ram中57h單元的特征字判斷洗衣機的工作程序8，若特征字為00h，則為排水程序（01h為單獨程序，02h為經(jīng)濟程序，03h為標準程序），這時程序直接跳轉(zhuǎn)至排水操作程序段，執(zhí)行單獨的排水操作，否則進入進水操作程序。進水操作將p1.0 置位驅(qū)動進水閥開啟。進水期間系統(tǒng)不斷檢測水位開關(guān)k5的狀態(tài) ，當(dāng)檢測到k5 閉合時，說明進水已達預(yù)定的水位。若在規(guī)定的四分鐘極限時間內(nèi)未檢測到k5閉合，說明進水系統(tǒng)發(fā)生故障，此時洗衣機退出洗衣工作狀態(tài)，程序跳轉(zhuǎn)到fw為標號地址的故障處理程序段進行報警，其方法是：將p1.0p1.3位全部置“0”，中止洗衣機的各種操作，然后蜂鳴器以響1秒、停2秒的規(guī)律不斷的發(fā)出報警信號，直到人工干預(yù)即按下 k1鍵后為止（按下k1鍵后，程序跳轉(zhuǎn)回主程序的起始地址，洗衣機又回到待命的初始狀態(tài)）。在正常情況下，進水期間檢測到k5閉合時，說明進水已達預(yù)定水位，這時洗衣機進入下一程序即洗滌工作。因為電機在洗滌或漂洗工作時有正、反轉(zhuǎn)和間歇三種狀態(tài)，所以用p1.2、p1.3兩線才能實現(xiàn)對電機這三種狀態(tài)的控制。其邏輯關(guān)系是：p1.3、p1.2為“00” 時電機間歇，為“01”時正轉(zhuǎn)，為“10”時反轉(zhuǎn)。 洗滌時間為6分鐘。洗滌結(jié)束后，系統(tǒng)通過一條判斷指令，判斷是否排水。由控制要求可知，若不排水則為單獨程序，這時程序直接跳到結(jié)束報警程序段，報警三聲后跳回主程序，洗衣機進入初始待命狀態(tài)，單獨洗衣工作程序結(jié)束，否則，進入排水進程。排水時間采用動態(tài)時間法確定，其原理是：根據(jù)常用的空氣壓力水位開關(guān)的特性（即當(dāng)水位達到預(yù)定水位時水位開關(guān)就接通；在排水中當(dāng)桶內(nèi)水位下降11厘米后，水位開關(guān)才斷開），在排水中若從開始到開關(guān)斷開這段時間所需時間為d，則整個排水所用的時間為2d+50（經(jīng)驗值）秒。若在規(guī)定的1分鐘極限時間內(nèi)，系統(tǒng)檢測不到水位開關(guān)k5斷開，說明排水系統(tǒng)有故障，程序跳轉(zhuǎn)至故障處理程序段發(fā)出報警信號，其處理方法與進水系統(tǒng)故障相同。排水結(jié)束后，洗衣機接著執(zhí)行脫水操作，p1.1維持置位狀態(tài)，保持排水閥開啟，p1.2按5秒置位、2秒清零的規(guī)律連續(xù)驅(qū)動電機高速旋轉(zhuǎn)2分鐘，然后脫水結(jié)束。脫水結(jié)束后系統(tǒng)通過一條判斷指令判斷整個洗衣機工作是否結(jié)束。其原理是：洗衣機在每次洗滌或漂洗工作環(huán)節(jié)結(jié)束之后，洗衣工作程序標志57h單元減1一次，在脫水工作環(huán)節(jié)結(jié)束后，系統(tǒng)即對該單元進行檢測，當(dāng)檢測到57單元為0值時，說明整個洗衣工作結(jié)束，洗衣機報警三聲后，即返回初始待命狀態(tài)。若洗衣工作尚未結(jié)束，洗衣機再次執(zhí)行進水操作，進入下一循環(huán)。以上是洗衣機工作的大概流程，工作過程中所需的各種計時，均由定時器0定時中斷服務(wù)程序提供。定時器0設(shè)置為定時方式1，每100ms產(chǎn)生一次中斷，因此，tl0、th0裝入的時間常數(shù)分別為0b0h、3ch。定時器0中斷服務(wù)子程序入口地址放在0bh單元中，洗衣機進入工作狀態(tài)后定時器即被啟動。每中斷一次70h單元累加1一次，累加到0ah時，為1秒鐘，因此71h單元累加1一次。該單元累加到3ch時，為1分鐘，這時72h單元累加1一次。系統(tǒng)根據(jù)這幾個內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)就可以確定洗衣機工作個個進程的時間。在暫停中斷以及開蓋或不平衡中斷響應(yīng)期間，定時中斷被禁止，計時各單元內(nèi)容不變。洗衣機的暫停中斷在洗衣機進入工作狀態(tài)后，中斷請求即被設(shè)置為允許，中斷請求有效;而開蓋或不平衡中斷只有在洗衣進入高速脫水的工作進程時，中斷請求才被設(shè)置為允許，請求信號有效。這兩個中斷服務(wù)程序比較簡單。5結(jié)論 本設(shè)計基于at89c2051單片機的基本功能，結(jié)合軟硬件控制，實現(xiàn)了洗衣機洗滌、漂洗、進水、排水、脫水的洗衣功能，并且包含報警保護、燈光指示、暫停、復(fù)位、程序選擇等智能功能。總體來說，本設(shè)計只是探求單片機開發(fā)應(yīng)用的一些步驟、方法，簡易的設(shè)計實現(xiàn)了洗衣機控制電路模型，與當(dāng)今市場上的智能家電洗衣機產(chǎn)品相比，本設(shè)計并不強調(diào)實用性。此次設(shè)計過程中，遇到了軟件編程、硬件驅(qū)動等問題，但均一一解決。然而仍有些問題，需要我們進一步的討論、研究。例如：設(shè)計定時洗滌功能，以及節(jié)水功能的實現(xiàn)方法。 謝辭本畢業(yè)論文是在我的導(dǎo)師孫茂松的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從進入課題到順利完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在此，我還要感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個個困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此感謝學(xué)校提供給我們這次寶貴的實踐機會；感謝導(dǎo)師孫茂松的指導(dǎo)和幫助；感謝同學(xué)們的關(guān)心、支持和幫助。參考文獻1 丁元杰. 單片微機原理及應(yīng)用m北京： 機械工業(yè)出版社，2006 2 閆 石. 數(shù)字電子技術(shù) m. 北京：高等教育出版社，20053 李 華. 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it1setb px0 ; 設(shè)置中斷優(yōu)先級別setb pt0setb px1mov tl0,#0b0h ; 設(shè)置100ms中斷時間常數(shù)mov th0,#3chmov tmod,#01hka: jnb p1.4,x1 ; 以下為按鍵掃描程序ajmp kbx1: acall k1kb: jnb p1.5,x2ajmp kcx2: acall k2kc: jb p3.4,ka ; 按鍵掃描程序結(jié)束acall del10jb p3.4,kaacall fzhjnb p3.4,$setb et0 ; 開定時器0中斷setb tr0 ; 啟動定時器0setb p3.5setb ex0clr p3.4mov a ,57hcjne a,#00h,xy ; 是排水程序？ajmp bsh1 ; 是則跳轉(zhuǎn)排水程序xy: mov 70h,#00mov 51h,#00setb p1.0 ; 以下為進水操作，打開進水閥mov a,#240l0: cjne a,51h,l1 ; 進水系統(tǒng)有故障？ajmp fw ; 有則跳轉(zhuǎn)故障處理程序l1: jb p3.5 ,l0 ; 進水達預(yù)定