【正文】 衣物做無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長(zhǎng)，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。而全自動(dòng)洗衣機(jī)就是在一個(gè)套桶內(nèi)自動(dòng)完成洗滌、漂洗和脫水全過(guò)程，不用人管，使用者只要設(shè)定各步的時(shí)間。洗衣機(jī)的控制電路則是完成上述過(guò)程的自動(dòng)控制。 設(shè)計(jì)論文的主要內(nèi)容及基本要求本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)洗衣機(jī)控制電路，它具有以下功能：（1）洗衣機(jī)可選擇強(qiáng)弱洗狀態(tài)，洗滌次數(shù)為 4，洗滌時(shí)間為 30 分鐘，脫水時(shí)間為 5 分鐘并用 7 個(gè) LED 和 2 個(gè)顯示器分別表示其工作狀態(tài)和顯示相應(yīng)狀態(tài)下的時(shí)間；（2）包含硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)；（3）；（4）脫水完成后，洗衣機(jī)的蜂鳴器發(fā)出 5 次“嘟嘟”聲，表示洗衣機(jī)工作結(jié)束。第 2 章設(shè)計(jì)方案與論證 方案論證方案一：可以用純機(jī)械式來(lái)設(shè)計(jì)控制器。本方法利用機(jī)械原理來(lái)設(shè)計(jì)定時(shí)器。例如可以利用彈簧儲(chǔ)存能量和釋放能量的過(guò)程得到定時(shí)時(shí)間。其原理如同機(jī)械式(上發(fā)條)的鐘表。由于長(zhǎng)時(shí)間工作,金屬容易疲勞,一旦出現(xiàn)這樣的情況,其定時(shí)的誤差變大,導(dǎo)致定時(shí)不準(zhǔn)確。同時(shí)由于金屬的疲勞和磨損等,可能引發(fā)定時(shí)器停擺,輪子打滑,進(jìn)水等問(wèn)題。但機(jī)械式控制器具有制造方便,成本低等特點(diǎn),所以在很多場(chǎng)合應(yīng)用面依然比較廣。4方案二：采用專用集成電路（ASIC 芯片）。專用集成電路（ASIC 芯片）具有價(jià)格低,體積小,可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。它一方面克服了機(jī)械式控制器所引發(fā)的定時(shí)器停擺,輪子打滑,進(jìn)水等缺點(diǎn)。另一方面也克服了利用單片機(jī)設(shè)計(jì)的控制器的問(wèn)題,不易出現(xiàn)死機(jī),程序調(diào)用混亂等問(wèn)題。同時(shí),采用專用芯片大批量生產(chǎn)時(shí),其性價(jià)比高。方案三：利用單片機(jī)控制。利用單片機(jī)設(shè)計(jì)控制器是一種理想的設(shè)計(jì)方案。其優(yōu)點(diǎn)突出,主要表現(xiàn)為：前期開(kāi)發(fā)投入少,效率高,設(shè)計(jì)周期短,控制精度較高操作靈便。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)控制，單片機(jī)是在一塊芯片上集成了 CPU，存貯器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能 I/O 口的微處理器，主要用于控制系統(tǒng)中。它具有體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用在家用電器上。近幾年來(lái)單片機(jī)在家電上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，取得驚人的進(jìn)步和成果。 洗衣機(jī)整體電路分AT89C51單片機(jī)74138 譯碼鍵盤輸入電動(dòng)機(jī)控制蜂鳴器指示燈水位檢測(cè)機(jī)構(gòu)電控水籠頭數(shù)碼顯示圖 21 整機(jī)框圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的組成方框圖如圖 21 所示，組成部件有 AT89C51 單片機(jī)、74138 譯碼器、水位檢測(cè)機(jī)構(gòu)、指示燈、電動(dòng)機(jī)、蜂鳴器、電控水龍頭、LED 顯示器及 4 只按鍵。AT89C51 為主控模塊，譯碼器完成主控模塊與指示燈的連接，鍵盤輸入部分用于洗衣機(jī)的工作方式選擇，指示燈配合按鍵工作，用于指示用戶洗衣機(jī)的工作狀態(tài)，LED 顯示模塊用于顯示洗衣剩余時(shí)間和脫水剩余時(shí)間，蜂鳴器用于提示用戶脫水時(shí)間結(jié)束。水位檢測(cè)機(jī)構(gòu)由玻璃管、浮子、金屬滑桿等組成，玻璃管與洗衣桶相連，玻璃管中的水位就是洗衣桶內(nèi)的水位，在放水或進(jìn)水的過(guò)程中，浮子帶動(dòng)金屬管上下移動(dòng)，當(dāng)水位處于最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，金屬滑桿都與金屬地相連，致使引腳 INT 處于低電平，向 CPU 申請(qǐng)中斷，否則INT1 被上拉電阻上拉為高電平。74138 的輸入端 C、B、A 分別接單片機(jī)的、輸出端 Y0 控制“洗衣剩余時(shí)間”指示燈，Y1 控制“脫水剩余時(shí)間”指示燈，Y2 控制“強(qiáng)洗”指示燈，Y3 控制“弱洗”指示燈，Y4 控制“洗滌次數(shù)”指示燈，Y5 控制“洗衣定時(shí)”指示燈，Y6 控制“脫水定時(shí)”指示燈。電動(dòng)機(jī)有 2 個(gè)控制端，一端控制電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)，該端與 相連，另一端控制電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，該端與 相連。電控水龍頭共 2 只，一只為進(jìn)水龍頭，受 控制，另一只為出水龍頭，受 控制，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“1”時(shí)，水龍頭打開(kāi)，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“0”時(shí)，水龍頭關(guān)閉。LED 顯示器共 2 只，P0 控制高位顯示器，P2 控制低位顯示器，按鍵 4 只，分別為“編程選擇”、“增”、“減”，和“啟動(dòng)鍵”，這 4 只鍵組成的 22 鍵的矩陣式鍵盤，該鍵盤使用引腳 INT0 向 CPU 申請(qǐng)中斷， 和 為該鍵盤的行輸出， 和 為該鍵盤的列輸入，蜂鳴器由 控制，當(dāng) 輸出為“1”時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲。本系統(tǒng)采用 6M 的晶體振蕩器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1的初始值設(shè)置為每隔 100 毫秒產(chǎn)生 1 次中斷。第 3 章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制電路中硬件設(shè)計(jì)包括三大部分：（1）電源電路部分：為數(shù)字控制電路提供穩(wěn)定的 5V 直流電壓，為電動(dòng)機(jī)提供 220V 市電。（2）數(shù)字控制電路部分：負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程。主要由 AT89C51 單片機(jī)、兩位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED 指示燈組成。（3）機(jī)械控制電路部分：實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)水、排水等功能。主要由水位檢測(cè)器、電動(dòng)機(jī)等組成。硬件設(shè)計(jì)部分是洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，它以 AT89C51 單片機(jī)為核心，完成了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣和脫水三個(gè)階段。實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本功能。6 電源部分洗衣機(jī)的電源電路既能完成為數(shù)字電路提供穩(wěn)定的 5V 直流電壓，又能完成為電動(dòng)機(jī)提供 220V 市電。在該設(shè)計(jì)中電源電路由整流濾波電路、過(guò)流保護(hù)電路及穩(wěn)壓電路三部分組成（原理圖如圖 31 所示）。其中 D1～D4 功能為整流，C1是濾波電容，此電源經(jīng)小功率三級(jí)管 Q1（C548）與大功率三級(jí)管 Q2（TIP42C）組成的電子開(kāi)關(guān)電路，送至三端穩(wěn)壓器(LM317)的輸入端,最后從 LM317 的輸出端輸出 5V 電壓。過(guò)流保護(hù)電路由過(guò)流電阻 RR延時(shí)電路 C3 及單向可控硅、電子開(kāi)關(guān)電路組成，當(dāng)穩(wěn)壓器輸出的電流超過(guò)額定值的 20％時(shí)，流保護(hù)起作用。穩(wěn)壓電路由集成穩(wěn)壓塊 LM317 與取樣電路組成，LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。LM317 的輸出端與調(diào)整端之間的電壓恒定為 ，取樣電阻位于輸出端和調(diào)整端之間，調(diào)節(jié)可變電阻的阻值即可改變輸出電壓。如圖 32 所示，輸出電壓的計(jì)算公式為：U0=(1+R2/R1)（31）圖 31 電源部分原理圖圖 32 穩(wěn)壓電路原理圖 數(shù)字控制電路部分?jǐn)?shù)字控制電路部分負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程。主要組成部件有 AT89C51單片機(jī)、74138 譯碼器、指示燈、電動(dòng)機(jī)、蜂鳴器、LED 顯示器及 4 只按鍵?？驁D如圖 33 所示。鍵盤輸入部分用于洗衣機(jī)的工作方式選擇，指示燈配合按鍵1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 20May2022 Sheet of File: G:\QIMING\ Drawn By:1234D1C1100u/25v C247u/25vC322uC522uLEDQ1NPNQ2PNPR11kR2R41kR6RES2R91kR6RES2R3Q0SCR1006Vin1GND2Vout 3LM317T115wR101kR51kC4220u/15v位位~220v 15v工作，用于指示用戶洗衣機(jī)的工作狀態(tài)，LED 顯示模塊用于顯示洗衣剩余時(shí)間和脫水剩余時(shí)間，蜂鳴器用于提示用戶脫水時(shí)間結(jié)束。AT89C51單片機(jī)指示燈74138 譯碼器數(shù)碼顯示鍵盤輸入蜂鳴器圖 33 數(shù)字控制電路框圖 單片機(jī)主控模塊單片機(jī)是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，它控制功能強(qiáng)，運(yùn)算速度快，并且軟、硬件開(kāi)發(fā)靈活方便。單片機(jī)以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而得到迅速推廣應(yīng)用，其中家用電器就是其應(yīng)用中的一個(gè)領(lǐng)域，用單片機(jī)取代傳統(tǒng)的家用電器中機(jī)械控制部件，并實(shí)現(xiàn)家電智能化。由此確定了單片機(jī)在家用電器中的重要地位。AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51 單片機(jī)管腳圖如圖 34 所示。1．主要特性：與 MCS51 兼容4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000 寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz8三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2．管腳說(shuō)明：圖 34AT89C51 單片機(jī)管腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，