單片機(jī)課程設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、東北石油大學(xué)東北石油大學(xué)課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 2017 年年 7 月月 28 日日課課 程程 單單片機(jī)課程設(shè)計(jì)片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題題 目目 洗衣洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院院 系系 電氣電氣信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)專業(yè)班級(jí) 測(cè)測(cè)控控 14-114-1 班班 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 孔錫達(dá)孔錫達(dá) 學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生學(xué)號(hào) 140601240115140601240115 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 路敬祎路敬祎（副教授）趙志華（副教（副教授）趙志華（副教授）授） 任務(wù)書課程 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè) 測(cè)控 14-1 班 姓名 孔錫達(dá) 學(xué)號(hào) 140601240115 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：

2、本課題針對(duì)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及當(dāng)今社會(huì)發(fā)展對(duì)于產(chǎn)品智能化的要求，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)微處理器的控制系統(tǒng)。要求具有較高的可靠性和實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)智能化控制。本文以單片機(jī)為控制器核心設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，使洗衣機(jī)可處于自動(dòng)模式依次進(jìn)行進(jìn)水、洗滌、排水、脫水四個(gè)過程；也可處于手動(dòng)模式通過按鍵進(jìn)行洗滌、排水、脫水三個(gè)過程的選擇，并且處于何種模式，何種過程能夠通過指示燈顯示?；疽螅夯疽螅?、分析洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，說明本設(shè)計(jì)方案選用原則；2、闡述本設(shè)計(jì)方案的基本工作原理、分析并注明元器件選取參數(shù)；3、繪制并分析洗衣機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖及電路圖； 4、設(shè)計(jì)完整的程序框圖和程序清單；參

3、考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn):1余永權(quán).單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M.北京電子工業(yè)出版社，2003：23-78.2馮先成.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2009：56-98.3元增民.模擬電子技術(shù)M.北京:中國(guó)電力出版社，2009:35-97.4萬(wàn)光毅，嚴(yán)義,邢春香.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程M.北京：北京航空航天大學(xué)，2006:23-110.完成期限 2017.7.172017.7.28 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 2017 年 7 月 16 日摘要隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，智能化，自動(dòng)化以成為當(dāng)代社會(huì)的主旋律。因此，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)過程的控制,包括進(jìn)水、洗

4、滌、排水、脫水四個(gè)階段.控制系統(tǒng)主要由電源電路，單片機(jī)控制系統(tǒng)和外部硬件三大模塊組成。通過單片機(jī)的控制，外部硬件隨著用戶參數(shù)的輸入，洗衣機(jī)按照用戶的選擇要求進(jìn)行運(yùn)作。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)和手動(dòng)模式自選，能夠滿足現(xiàn)代家庭的基本洗滌要求，具有一定的實(shí)用性、可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、智能化。 關(guān)鍵詞：手動(dòng)模式；自動(dòng)模式；洗衣機(jī)；單片機(jī)；控制系統(tǒng)目錄目錄1 1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 .1 11.11.1 功能與用途功能與用途 .1 11.21.2 課題研究的意義課題研究的意義 .1 11.31.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .1 12 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 .4 42.12.1 方案說明方案說明 .4 42

5、.22.2 方案論證方案論證 .5 53 3 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) .5 53.13.1 硬件電路硬件電路 .5 53.23.2 參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算 .8 83.33.3 器件選擇器件選擇 .9 93.43.4 元器件清單元器件清單 .9 94 4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) .10104.14.1 軟件介紹軟件介紹 .10104.24.2 程序介紹程序介紹 .11115 5 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 .20205.15.1 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 .20205.25.2 問題及解決問題及解決 .20206 6 總結(jié)總結(jié) .2121參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).22221 設(shè)計(jì)要求1.1 功能與用途設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，

6、洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水四個(gè)過程組成，并且能達(dá)到“自動(dòng)模式”和“手動(dòng)模式”兩種控制模式要求：（1）按下啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開始洗滌。（2）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 30 秒，停 2 秒；然后反轉(zhuǎn) 30 秒，停 2 秒，如此循環(huán) 5次，總共 320 秒開始排水。（3）水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水，脫水 30 秒。（4）開始清洗，重復(fù)（1）（4），清洗三遍。（5）若按下洗滌按鈕，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)洗滌。（6）若按下排水按鈕，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。（7）若按下脫水按鈕，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)脫水。1.2 課題研究的意義目前中國(guó)洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)于洗

7、衣機(jī)的要求也越來越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、暫停等幾大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，打多洗衣的廠家都注重格子品牌的洗衣機(jī)的特長(zhǎng)，突出一兩個(gè)與別的洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計(jì)出給予單片機(jī)控制系統(tǒng)就具有很強(qiáng)的實(shí)用性。而本次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)控制器也是為了滿足某些用戶的不同需要。同時(shí)也將單片機(jī)控制技術(shù)用到了實(shí)

8、際生活中，最重要的是將所學(xué)的東西運(yùn)用化。 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今世界是技術(shù)、知識(shí)打爆炸的年代，只要人們有需要，就有可能生產(chǎn)出某種產(chǎn)品來滿足人們的需要。洗衣機(jī)的發(fā)展正是這樣，人們?cè)谏钪邪l(fā)現(xiàn)了它的某些不便，就會(huì)在實(shí)際中不斷地改進(jìn)和完善它，新型的洗衣機(jī)正是在這種情況下誕生的。 1.3.1 國(guó)外情況1、超聲波洗衣機(jī)超聲振動(dòng)產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，在洗滌中通過邊生產(chǎn)氣泡邊消失的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)水壓，再加入小量洗衣劑，振動(dòng)纖維，超聲乳化去污，水中氣泡上升，產(chǎn)生了洗滌桶中央向外側(cè)翻動(dòng)的水流，便衣服之間相互摩擦，并與洗滌劑充分接觸產(chǎn)生很有效的洗滌作用。這種洗衣機(jī)洗滌桶小，桶內(nèi)無運(yùn)動(dòng)部件，無機(jī)械電氣故障，修理方便。詞

9、典均勻性好，不纏繞，不傷布料，洗滌效果好，省水，省電。2、電磁洗衣機(jī)這種洗衣機(jī)洗滌桶內(nèi)有 4 個(gè)洗滌頭，上面各有個(gè)夾子，把衣物伸展夾住，每個(gè)洗滌頭上有個(gè)電磁線圈，接通電源發(fā)生 2500 次/秒的微擊振動(dòng)，使衣物在洗滌液中洗滌。因不用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無噪聲，省水 50%，省電 75%。 3、高溫泡沫洗衣機(jī)日本大阪大研制的一種不用高溫泡沫來洗滌衣物的洗機(jī)。洗滌劑灌于洗衣機(jī)低部，放衣物后撥動(dòng)開關(guān)，開始鼓風(fēng)，將空氣送入罐中產(chǎn)生泡沫，由加熱到 701 馬君：基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)攝氏度高溫泡沫洗凈衣物，然后進(jìn)入洗衣桶旁邊的消泡裝置，一般洗 5-10 分鐘/5 次，21L/1kg 干衣。 4、真空

10、洗衣機(jī)原蘇聯(lián)研制的一種不用洗衣粉或洗滌劑的洗衣機(jī)，真空泵將洗衣桶內(nèi)吸成真空狀態(tài)，桶中水運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣泡爆破并去污。洗凈度高，不損衣、無噪聲、造價(jià)高。實(shí)際上是采用冷沸騰洗滌原理，在幾秒鐘內(nèi)從洗滌桶的上部那空氣抽出。稀薄空氣與水如沸騰狀，衣物在泡沫漩渦中攪動(dòng)，1.5-2 分鐘就能洗凈衣物，一般洗衣服 7-10 分鐘即可完成全過程。5、噴射式洗衣機(jī)意大利扎努西公司研制一種將洗滌劑不斷噴射向衣物的洗衣機(jī)，似乎無水，可以省水 20%，省洗滌劑 30%，省能 35%，省時(shí)間 10%。這種洗衣機(jī)完全不同于前裝式滾筒洗衣機(jī)，安裝在噴淋系統(tǒng)內(nèi)的噴射裝置持續(xù)不斷地將水和洗滌劑噴淋在衣物上進(jìn)行洗滌，并在不銹鋼桶內(nèi)攪動(dòng)衣

11、物。衣物在液體中不停地?cái)噭?dòng)，就像桶內(nèi)根本沒有水一樣。然而水卻滲透過衣物流入位于滾筒底部的一個(gè)儲(chǔ)水槽中。在槽中，水被從新加熱再次循環(huán)噴射到衣物上去，洗滌桶做周期性脫水，以排去水和污物，隨后漂洗 3 次，最后脫水洗完。1.3.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 由于我國(guó)洗衣機(jī)廠起步晚，加上技術(shù)方面的一些問題，不可避免的在現(xiàn)有的機(jī)型中出現(xiàn)一些弊病。主要弊病有：噪聲大，漏電和漏水，進(jìn)水不暢或進(jìn)水不止或排水不暢，工作周期不平穩(wěn)、振動(dòng)大，損傷洗滌物，洗滌效果不佳，脫水插自動(dòng)性不佳，脫水不良，重量大，容量不合理。具體來說，洗衣機(jī)的問題存在于結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、原材料和模具及管理方面。 1、結(jié)構(gòu)類型。方面我國(guó)洗衣機(jī)多屬波輪式。今后波輪式任

12、然是主要形式。為了適應(yīng)國(guó)外市場(chǎng)的不同需求，要適當(dāng)?shù)厣a(chǎn)些新型式的滾筒式和攪拌洗衣機(jī)，進(jìn)而生產(chǎn)具有波輪式、攪拌式兩種洗衣機(jī)優(yōu)點(diǎn)的新機(jī)型。為了使波輪式洗衣機(jī)洗滌更合理，應(yīng)努力將全自動(dòng)洗衣機(jī)提高到電腦型的水平。雙桶洗衣機(jī)再提高漂洗的條件下，以重點(diǎn)生產(chǎn)全自動(dòng)型噴淋式洗衣機(jī)為宜。同時(shí)要注意避免新水流洗衣機(jī)一味地提高波輪式的轉(zhuǎn)數(shù)及其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間或增高波輪筋高的傾向，以免損傷衣率和纏繞率回升增高，降低了新水流洗衣機(jī)的優(yōu)越性。 2、質(zhì)量方面。我國(guó)洗衣機(jī)的質(zhì)量問題，具體反映再功能、外觀和可靠性三方面，與國(guó)外存在較大的差距。把國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)放在一起，從功能、電源插頭、面板裝飾、旋鈕結(jié)合，塑料件的光整度（光潔、毛刺和變形

13、），外箱和螺絲釘?shù)某尚渭胺冷P，皮帶的耐磨及噪音進(jìn)排水閥和水位開關(guān)閥質(zhì)量，電腦控制各種功能的能力，電腦的康電壓波動(dòng)、抗干擾防靜電的能力，以及傳感器的靈敏度等方面，很容易看出那幾臺(tái)是國(guó)產(chǎn)貨，再加上裝配工藝較落后，致使我國(guó)洗衣機(jī)的質(zhì)量穩(wěn)定性差，出口有一定的困難。目前我國(guó)洗衣機(jī)無故障運(yùn)行水平為250-500 小時(shí)，而國(guó)外同類產(chǎn)品達(dá) 1500-2000 小時(shí)，即十年不需修理。我國(guó)的洗衣機(jī)出口，切不可立足于搞好售后服務(wù)，否則將來帶來很多麻煩。因此提高洗衣機(jī)的質(zhì)量要從提高零部件的質(zhì)量入手。關(guān)鍵電器件和傳動(dòng)件應(yīng)組織專業(yè)分工，制定標(biāo)準(zhǔn)，組織攻關(guān)，進(jìn)行認(rèn)證，在改進(jìn)功能方面、外觀質(zhì)量和可靠性三方面，進(jìn)行全面整理，提

14、高水平。 3、原材料和模具方面。洗衣機(jī)的原材料主要是塑料盒薄鋼板，目前均供不應(yīng)求，需進(jìn)口。一旦進(jìn)口受阻，生產(chǎn)便要停滯下來。質(zhì)量好的原材料生產(chǎn)的塑料件注塑工藝和塑料模具的質(zhì)量問題。另外，塑料的各種規(guī)格來源也不足，靠進(jìn)口，成本就降不下來，以每臺(tái)洗衣機(jī) 10 公斤臺(tái)粗計(jì)，年產(chǎn) 1000 萬(wàn)臺(tái)每年需薄鋼板 6 萬(wàn)噸，目前 50%還供應(yīng)不上。我國(guó)洗衣機(jī)要維持生產(chǎn)，大型模具的設(shè)計(jì)、制造和使用壽命，應(yīng)組織攻關(guān)解決。 4、管理方面。各洗衣機(jī)廠從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)的消化吸收還沒有落在實(shí)處，有的廠家只是計(jì)劃一下，軟件技術(shù)既沒有消化，也沒有吸收，照老辦法生產(chǎn)，甚至買來就一直鎖在柜子里?，F(xiàn)在出口洗衣機(jī)和前幾年引進(jìn)類

15、似，盲目自我競(jìng)爭(zhēng)，各自為政，因此在出口管理方面，應(yīng)協(xié)調(diào)一致，出口業(yè)務(wù)進(jìn)行，統(tǒng)一對(duì)外。 2 設(shè)計(jì)方案2.1 方案說明方案一、基于 51 單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的主要組成器件是 AT89S52 單片機(jī)、指示燈、電機(jī)、按鍵、繼電器，主要組成電路有單片機(jī)最小系統(tǒng)、進(jìn)排水電路、電機(jī)控制電路、按鍵電路、指示電路。通過按鍵輸入來確定洗衣機(jī)工作的模式狀態(tài)即自動(dòng)模式或者手動(dòng)模式。設(shè)計(jì)總原理圖如圖 2-1。圖 2-1 設(shè)計(jì)總原理圖方案二、基于 DSP 的變頻洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本洗衣機(jī)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、四個(gè)過程根據(jù)變頻洗衣機(jī)的原理和負(fù)載特性。本課題的洗衣機(jī)工作模式可

16、分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種洗衣模式。自動(dòng)方式由洗衣機(jī)自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)備各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行洗衣，手動(dòng)方式需要用戶設(shè)置各部分的工作參數(shù)，包括洗滌設(shè)置、排水設(shè)置、脫水設(shè)置、電機(jī)轉(zhuǎn)速等。接下來，進(jìn)水閥打開通過水位傳感器判斷水量是否達(dá)到要求。開始浸泡，最后根據(jù)用戶手動(dòng)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行浸泡(自動(dòng)式默認(rèn)時(shí)間為零)，然后獲取檢測(cè)或設(shè)置的工作參數(shù)完成洗衣程序中的洗滌，排水和脫水等操作。方案三、PLC 控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的工作原理：洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。脫水時(shí)，由脫單片機(jī)主控系統(tǒng)復(fù)位電路晶振電路電源電路電機(jī)控制電路進(jìn)排水電路按鍵電路指示電路

17、水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報(bào)警。 2.2 方案論證方案一 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，大部分的功能可以用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這樣可以使整個(gè)電路比較簡(jiǎn)單，而且成本也比較低，（使用單片機(jī)的外圍電路比較簡(jiǎn)單），而且在時(shí)間計(jì)數(shù)計(jì)算上精度大，擴(kuò)展功能很方便。但如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不好，則系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，這樣就為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。方案二設(shè)計(jì)可行性很高，而且電路簡(jiǎn)單，可以用軟件仿真，但實(shí)現(xiàn)困難，要經(jīng)過變頻、計(jì)算等方式來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)起來對(duì)設(shè)計(jì)者的要求很高。軟件要求高。 方案三 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠

18、性。但 PLC 設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)出梯形圖，設(shè)計(jì)圖沒有一同固定的方法和步驟，具有很大的試探性和隨意行，比較難掌控，分析起來復(fù)雜且困難，并且很容易遺漏一些應(yīng)該考慮的問題。綜合上述幾種方案，出于對(duì)笨設(shè)計(jì)的安全性和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便，且 51 單片機(jī)中的典型，有高速率、高性能、低功耗的有點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)先進(jìn)、功能強(qiáng)大。因此我選擇了第一方案，基于 51 單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件電路1.電源電路單片機(jī)正常工作的工作電壓是 5V，如圖 3-1 所示為一個(gè) 5V 電壓的穩(wěn)定指示 USB 接口電路，由于采用的是仿真的方式所以這里采用的是已經(jīng)經(jīng)過降壓處理后再穩(wěn)壓的接口電路。1234J652207

19、-0419R310kC7C8VCCGND圖 3-1 電源電路2.復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給 AT89S52 的復(fù)位引腳 RST 加上大于 2個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可使 AT89S52 復(fù)位。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)（如程序“跑飛”）或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于“死鎖”狀態(tài)時(shí)，也需按復(fù)位鍵即 RST 腳為高電平，使 AT89S52 擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)程序。復(fù)位電路如圖 3-2 所示。C310uFR12kGNDVCC圖 3-2 復(fù)位電路3.晶振電路AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳

20、XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖 3-3 所示為晶振電路。C130pFC230pFX1GND圖 3-3 晶振電路4.電機(jī)控制電路如圖 3-4 所示為洗衣機(jī)洗滌過程的電機(jī)控制電路。通過繼電器 RL1 來控制電機(jī)運(yùn)行，通過繼電器 RL2 來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。并且通過兩個(gè) PNP 型三極管來放大電機(jī)運(yùn)行和電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的弱電控制電機(jī)運(yùn)行的強(qiáng)電，并且繼電器還起到“隔離”的作用。P2.2P2.1Q12N4126R121kRL1T73S5D15-5VGNDVCCD11DIODE+88.8Q22N4126R131kRL

21、2T75S5D11-5VD12DIODEGND+15V-15VR145.6VCC圖 3-4 電機(jī)控制電路5.進(jìn)排水電路如圖 3-5 所示為洗衣機(jī)進(jìn)水和排水的控制電路，圖中用繼電器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來代替電磁閥。同樣是用兩個(gè) PNP 型三極管來放大來自單片機(jī)內(nèi)部的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)打開和關(guān)閉電磁閥進(jìn)水和排水的功能。P2.0P2.3RL3T73S5D15-5VQ32N4126R151kD13DIODEVCCGNDR165.6+15VRL4T73S5D15-5VQ42N4126R171kD14DIODEVCCGNDR185.6+15V圖 3-5 進(jìn)排水電路6.指示電路出于方便人機(jī)交互的考慮，對(duì)于洗衣機(jī)處于何種

22、工作模式正在執(zhí)行何種工作狀態(tài)給以顯示以便于洗衣者觀察是很有必要的，所以如圖 3-6 所示就用 LED 小燈來作為工作狀態(tài)指示燈。LED.1LED.2LED.3LED.4LED.5LED.11LED.12LED.13D1LED-GREEND2LED-GREEND3LED-GREEND4LED-GREEND5LED-GREENR2510R3510R4510R5510R6510VCCD6LED-GREEND7LED-GREEND8LED-GREENR19510R20510R21510圖 3-6 指示電路7.按鍵電路如圖 3-7 所示，用戶可進(jìn)行模式選擇，也可進(jìn)行狀態(tài)選擇。按下 P1.0 按鈕進(jìn)入自動(dòng)

23、洗衣模式依次進(jìn)行進(jìn)水，洗滌，排水，脫水四個(gè)過程操作。也可按下下面三個(gè)手動(dòng)按鈕分別是洗滌按鈕、排水按鈕、脫水按鈕然后以外部中斷的方式進(jìn)入單片機(jī)的中斷處理程序以提高其實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.1P1.2P1.3INT0GND121312U4:A74LS11圖 3-7 按鍵電路3.2 參數(shù)計(jì)算1.典型電路的參數(shù)確定典型的復(fù)位電路的參數(shù)值其中電容為 10uF,電阻值為 2K 歐姆。典型的晶振電路使用的是值為 30pF 的微調(diào)電容。2.其他電路的參數(shù)確定分析繼電器的工作原理可以得到繼電器的啟動(dòng)電壓是 5V，直接用單片機(jī)的端口不能輸出，所以需要用三極管來起到放大作用，根據(jù)所選的

24、 PNP 型三極管的型號(hào)：2N4126，其放大倍數(shù)為 100-200 倍，在探針的幫助下可以很容易的確定三極管基極電阻應(yīng)該選擇 1K 歐姆，電機(jī)回路的串聯(lián)保護(hù)電阻的阻值應(yīng)該選擇 5.6 歐姆。在指示電路中所用到的發(fā)光二極管的額定工作電壓為 2.4V，額定工作電流為 10mA，所以使用探針可以方便的得到和發(fā)光二極管串聯(lián)的保護(hù)電阻的阻值應(yīng)該選擇為 510 歐姆。3.3 器件選擇根據(jù)典型電路和仿真過程的具體分析以及元器件的標(biāo)稱值可以選擇的元器件是：AT89S52 單片機(jī)，12MHz 晶振，繼電器選擇 T73S5D15-5V，發(fā)光二極管選擇 LED-GREEN，三輸入與門型號(hào) 74LS11，PNP 型

25、三極管型號(hào)為2N4126，輕觸按鍵，電容分為 30pF、10uF,電阻按照阻值分：2K、1K、510、5.6，排阻，4-16 譯碼器 74HC154。3.4 元器件清單表 1 元器件清單序號(hào)元器件類型元器件規(guī)格數(shù)量備注1AT89S52 單片機(jī)40 引腳1區(qū)分引腳2晶振12MHz1無極性3輕觸按鍵4 引腳4區(qū)分引腳4發(fā)光二極管3 毫米綠色8區(qū)分引腳5三極管PNP 型4區(qū)分引腳6瓷片電容30pF3無極性7電阻2K1無極性8繼電器5V4 引腳4區(qū)分引腳9排阻9 引腳 4721區(qū)分引腳10瓷片電容10uF2無極性11電阻510 和 1K 通用12無極性12電阻5.63無極性134-16 譯碼器74HC

26、1541區(qū)分引腳14電機(jī)直流3無極性15自鎖開關(guān)6 引腳1區(qū)分引腳4 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件介紹Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（Vision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用 51 系列單片機(jī)的愛

27、好者來說是十分必要的，如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件)即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語(yǔ)言后再使用 C 來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中Vision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows

28、和for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中,使用流程如下：1、啟動(dòng) Keil C 軟件：雙擊桌面上的

29、圖標(biāo)；2、新建工程：ProjectNew uVision Project.輸入工程名字，不加后綴，保存；3、選擇單片機(jī)型號(hào)：左側(cè)選項(xiàng)卡中的“Atmel” “AT89C52”,然后點(diǎn)擊“確定”；4、新建文件： File New, 輸入程序內(nèi)容，保存*.C；5、添加文件到工程：左側(cè) Project WorkspaceTarget 1Source Group 1鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊 Source Group 1 選擇選項(xiàng)卡中 Add Files to Group Source Group 1；6、編譯：ProjectRebuild all target files；7、Hex 文件的輸出：ProjectOp

30、tions for Target Target 1 Output,8、將“Creat Hex Files”前面對(duì)話框內(nèi)選擇“”，點(diǎn)擊“確定”；4.2 程序介紹根據(jù)硬件設(shè)計(jì)電路圖的要求相應(yīng)的軟件主程序流程圖如圖 4-1 所示。當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)按鍵按下之后自動(dòng)進(jìn)入洗衣的四個(gè)過程進(jìn)水、洗滌、排水、脫水，當(dāng)檢測(cè)到洗滌按鈕，排水按鈕，脫水按鈕被按下后立即進(jìn)入中斷子程序執(zhí)行相應(yīng)的操作，如圖 4-2 所示。 N Y N Y開始初始化按鍵掃描自動(dòng)鍵是否被按下結(jié)束洗衣過程是否 3 次按鍵掃描 圖 4-1 主程序流程圖 圖 4-2 中斷處理流程圖洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序如下：#include#define uchar un

31、signed char#define uint unsigned int#define true 1#define false 0sbit auto_led=P04; /自動(dòng)按鍵指示燈sbit wash_led=P05; /洗滌手動(dòng)指示燈sbit drain_led=P06; /排水手動(dòng)指示燈sbit dewater_led=P07; /脫水手動(dòng)指示燈sbit auto_key=P10; /自動(dòng)按鍵中斷入口中斷保護(hù)中斷返回松手檢測(cè)賦予鍵值sbit wash_key=P11; /洗滌手動(dòng)按鍵sbit drain_key=P12; /排水手動(dòng)按鍵sbit dewater_key=P13; /脫水手

32、動(dòng)按鍵sbit inflow_relay=P20; /進(jìn)水電磁閥sbit dewater_relay=P21; /脫水繼電器sbit wash_relay=P22; /洗滌繼電器sbit drain_relay=P23; /排水電磁閥sbit high_water=P24; /高水位sbit low_water=P25; /低水位void delay(uint xms); /延時(shí)子函數(shù)聲明void auto_function(); /自動(dòng)子函數(shù)聲明void inflow_function(bit inflow); /進(jìn)水子函數(shù)聲明void wash_function(bit wash); /洗

33、滌子函數(shù)聲明void drain_function(bit drain); /排水子函數(shù)聲明void dewater_function(bit dewater); /脫水子函數(shù)聲明bit inflow,wash,drain,dewater,autok; /進(jìn)水，洗滌，排水，脫水，自動(dòng)全局變量bit wash_key_value,drain_key_value,dewater_key_value;/洗滌鍵值，排水鍵值，脫水鍵值全局變量 uchar i,key; /洗衣四個(gè)過程循環(huán)次數(shù)以及洗滌，排水，脫水手動(dòng)按鍵識(shí)別全局變量void main() EA=1; /初始化 EX0=1; IT0=1;

34、inflow=false; wash=false; drain=false; dewater=false; autok=false; wash_key_value=1; drain_key_value=1; dewater_key_value=1; while(1) if(autok)/如果自動(dòng)按鍵被按下，自動(dòng)變量置true autok=false;/自動(dòng)變量軟件復(fù)位 for(i=0;i3;i+)/洗衣過程 for 循環(huán) inflow_function(inflow); wash_function(wash); if(key=1)/洗滌手動(dòng)按鍵執(zhí)行一次退出 wash=false ; drain

35、=false;break; drain_function(drain); if(key=2) /排水手動(dòng)按鍵執(zhí)行一次退出 drain=false ; dewater=false;break; dewater_function(dewater); if(key=3) /脫水手動(dòng)按鍵執(zhí)行一次退出 dewater=false; break; inflow=false; /洗衣循環(huán)結(jié)束后軟件復(fù)位 P0=0XFF; key=0; else auto_function(); /判斷自動(dòng)按鍵是否被按下 /* 名稱：檢測(cè)自動(dòng)按鍵子函數(shù) 功能：檢測(cè)自動(dòng)按鍵是否按下，若按下則相應(yīng) 指示燈點(diǎn)亮，自動(dòng)標(biāo)志位，進(jìn)水標(biāo)志

36、位置 true*/void auto_function()uchar temp; auto_key=1; temp=auto_key;if(temp=0) delay(10); /按鍵去抖 temp=auto_key; if(temp=0) auto_led=0; /點(diǎn)亮自動(dòng)按鍵指示燈 autok=true; /自動(dòng)按鍵變量置 true inflow=true; /進(jìn)水變量置 true while(temp=0) /松手檢測(cè) temp=auto_key; /* 名稱：進(jìn)水子函數(shù) 功能：點(diǎn)亮相應(yīng)指示燈，將洗滌標(biāo)志位置 true， 進(jìn)水標(biāo)志位置 false 啟動(dòng)進(jìn)水電磁閥直至到達(dá) 高水位關(guān)閉電磁閥

37、。*/void inflow_function(bit inflow)bit high_water_value; if(inflow) P0=0Xe1;/點(diǎn)亮進(jìn)水指示燈 inflow_relay=0;/打開進(jìn)水電磁閥 high_water=1;/判斷是否達(dá)到高水位 high_water_value=high_water; while(high_water_value) high_water=1; high_water_value=high_water; inflow_relay=1;/達(dá)到高水位關(guān)閉進(jìn)水電磁閥 inflow=false; /進(jìn)水變量軟件復(fù)位 wash=true;/洗滌變量置 t

38、rue /* 名稱：洗滌子函數(shù) 功能：點(diǎn)亮相應(yīng)指示燈，將排水標(biāo)志位置 true 洗滌標(biāo)志位置 false 啟動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)開始洗滌*/void wash_function(bit wash)uchar m ; if(wash) wash=false; /洗滌變量軟件復(fù)位 P0=0 xe2;/洗滌指示燈點(diǎn)亮 if(key=1)/若是手動(dòng)模式則點(diǎn)亮手動(dòng)洗滌指示燈關(guān)閉自動(dòng)模式指示燈 auto_led=1; wash_led=0; dewater_relay=0;/打開洗滌開關(guān) 1 for(m=0;m0;k-) for(j=112;j0;j-);/* 名稱；手動(dòng)模式中斷服務(wù)子函數(shù) 功能：洗滌，排水，脫水

39、三個(gè)過程的手動(dòng)模式識(shí)別*/void int0()interrupt 0 EX0=0; /暫時(shí)關(guān)閉中斷，消除抖動(dòng) delay(10); /判斷是否是誤操作 wash_key=1; wash_key_value=wash_key; drain_key=1; drain_key_value=drain_key; dewater_key=1; dewater_key_value=dewater_key; if(wash_key_value=0) /若是洗滌鍵按下，key 值為 1 key=1; else if(drain_key_value=0) key=2; /若是排水鍵按下，key 值為 2 el

40、se if(dewater_key_value=0) key=3; /若是脫水鍵按下，key 值為 3 else key=0; /若是誤操作，key 值為 0switch(key) case 0: break; case 1: autok=true; wash=true;break; case 2: autok=true;drain=true;break; case 3: autok=true;dewater=true;break; while(wash_key_value=0|drain_key_value=0|dewater_key_value=0) wash_key=1; /松手檢測(cè) w

41、ash_key_value=wash_key; drain_key=1; drain_key_value=drain_key; dewater_key=1; dewater_key_value=dewater_key; delay(10); /松手去抖 EX0=1; /重新打開中斷開關(guān)5 系統(tǒng)仿真5.1 系統(tǒng)仿真在單片機(jī)最小系統(tǒng)以及外圍控制電路都設(shè)計(jì)完成之后，通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)來將各個(gè)電路模塊通過單片機(jī)連接到一起就完成了整個(gè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)如圖 5-1 所示。P0.0P0.1P0.2P0.3LED.1LED.11LED.12LED.13P0.0P0.1P0.2P0.3LED.1LED.2

42、LED.3LED.4LED.5LED.2LED.3LED.4LED.5LED.6LED.7LED.8LED.9LED.10P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.0P1.1P1.2P1.3P2.1P2.2P2.2P2.1P2.0P2.0P2.3P2.3P1.1P1.2P1.3LED.11LED.12LED.13INT0INT0XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1

43、.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52C130pFC230pFX1GNDC310uFR12kGNDVCC234567891RP14.7KVCCA23B22C21D20E118E21901122334455667788991010111113121413

44、1514161517U274HC154D1LED-GREEND2LED-GREEND3LED-GREEND4LED-GREEND5LED-GREENR2510R3510R4510R5510R6510VCCGNDQ12N4126R121kRL1T73S5D15-5VGNDVCCD11DIODE+88.8Q22N4126R131kRL2T75S5D11-5VD12DIODEGND+15V-15VR145.6VCCRL3T73S5D15-5VQ32N4126R151kD13DIODEVCCGNDR165.6GND+15VRL4T73S5D15-5VQ42N4126R171kD14DIODEVCCGN

45、DR185.6+15V121312U4:A74LS11D6LED-GREEND7LED-GREEND8LED-GREENR19510R20510R21510圖 5-1 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總電路5.2 問題及解決在洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中我遇到的問題主要來自于兩個(gè)方面，一方面來自硬件的設(shè)計(jì)，硬件參數(shù)的確定等另一方面來自軟件，主要是對(duì)于各個(gè)子函數(shù)連接成主函數(shù)的過程中所產(chǎn)生的沖突和問題。硬件方面，其一是進(jìn)水和排水電磁閥無法仿真的問題，所以就用了繼電器和電機(jī)進(jìn)行替代，以及洗滌過程電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的選用問題，到底是用交流電機(jī)還是直流電機(jī)，當(dāng)然實(shí)際情況下使用的主要是交流電機(jī)，但是仿真時(shí)無法找到交流電機(jī)，并且出于簡(jiǎn)化考慮所以采用了直流電機(jī)，用程序軟件的方法來實(shí)現(xiàn)電