【正文】 定時和醒目 的顯示，而采用單片機(jī)實現(xiàn)洗衣機(jī)的智能控制可以有效地克服這些缺點，并能靈活的實現(xiàn)多功能技術(shù)兼容，所以采用單片機(jī)來控制全自動洗衣機(jī)的 系統(tǒng)會應(yīng)用的越來越廣泛 。洗滌電動機(jī)接通電源， 帶動波輪旋轉(zhuǎn)，攪動衣物進(jìn)行洗滌。 本論文主要研究內(nèi)容 本論文的主要內(nèi)容 本論文的主要內(nèi)容安排如下： 1． 設(shè)計主控板模塊硬件電路 — 芯片選型，確定選用的芯片 — 了解芯片的外圍電路，分析芯片間的接線方式，設(shè)計硬件原理圖 — 繪制 protel 電路圖 — 元器件的選型等 2． 設(shè)計外圍電路及附加設(shè)備 — 蜂鳴電路的選型與設(shè)計 — 液晶顯示電路的選型與設(shè)計 — 上面兩個電路的 protel 電路圖的繪制 3． 該系統(tǒng)的軟件的設(shè)計 — 編制主控板讀寫程序 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 — 編制蜂鳴器及液晶顯示相關(guān)程序 4． 對軟硬件進(jìn)行調(diào)試 本論文主要解決的問題 1． 洗衣功主控 模板軟硬件設(shè)計 2． 水位監(jiān)測設(shè)計 3． 液晶顯示 軟硬件設(shè)計 4． 系統(tǒng)電源設(shè)計 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 2 系統(tǒng)的整體方案設(shè)計 系統(tǒng)的整體構(gòu)架 主控制系統(tǒng)運用的是 AT89C51 單片機(jī)， 其 控制的對象包括：進(jìn)水 閥、排水閥、電機(jī)。如果單片機(jī)自身出故障， 或控制電路傳送給單片機(jī)的信息不正確，洗衣機(jī)就不能正常工作。 4． 時鐘電路 ： 由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時鐘信號，供單片機(jī)信號定時和計時。74LS138 譯碼器的輸入端 C、 B、 A 分別接 、 、 ，輸出端分別與 7 個發(fā)光二極 管 D0~D6 的陰極相連，發(fā)光二極管陽極接電源 ，輸出端 Y0 控制 D0“電源”指示燈； Y1 控制 D1“標(biāo)準(zhǔn)”指示燈， Y2 控制 D2“ 輕柔 ” 指示燈； Y3 控制 D3“ 快速 ” 指示燈； Y4 控制 D4“ 洗滌 ” 指示燈， Y5 控制 D5“ 漂洗 ” 指示燈 ； Y6 控制 D6“ 脫水 ”指示燈 。 8． 報警電路 此電路在洗衣機(jī)中起 提示和報警的作用。 系統(tǒng) 技術(shù) 方案 目前國內(nèi)市場上有很多種類的洗衣機(jī)，采用的控制系統(tǒng)也各不相同，基于學(xué)習(xí)與實際的情況，本設(shè)計我選用 AT89C51 單片機(jī)來實現(xiàn)洗 衣機(jī)控制器的各控制要求。程序控制系統(tǒng)的這些功能是由它的各種控制電路相互配合工作來實現(xiàn)的。輕柔：洗滌 3 分鐘；漂洗 3 分鐘，二次；脫水 2 分鐘。 3． 有水位控制 ，能自動斷水。 AT89C51 是一種 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除 只讀存儲器 (FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱 單片機(jī) 。標(biāo)準(zhǔn)型 89 系列單片機(jī)是與 MCS51 系列單片機(jī)兼容的。 AT89LV51 是 AT89C51 低電壓型號 ， 可以在 ~6V的電壓范圍內(nèi)工作，其他功能和 89C51 相同 [15]。 (2) XTAL2(18 腳 )： 接外部晶體的另一端。但是，常會在 RESET引腳用一 個 ~10K 的電阻接地，以縮短開機(jī)復(fù)位的時間。 ALE 是以晶振 1/6 的固定頻率輸出的正脈沖，因此可以作為外部時鐘或外部定時脈沖用。當(dāng) EA 引腳接地時，內(nèi)部程序數(shù)據(jù)失效， CPU 被迫只讀取外部的程序存儲器。在訪問外部存儲器時，可分時用做低 8 位 地址線和 8 位數(shù)據(jù)線。具有內(nèi)部上拉電阻器，可驅(qū)動 4 個 LSTTL 負(fù)載。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。 P3 口引腳具有特殊功能。上電復(fù)位是外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制。單片機(jī)工作時是一條一條地從 ROM 中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。電容的大小沒有嚴(yán)格的要求，但也會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)采用 12MHz 的晶振，電容取 30pF。為了避免空排水造成時間浪費以及排水不完而帶水脫水造 成對電機(jī)的損害。 4． 脫水動作 ： 排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動作，脫水是通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開，才使得脫水時的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度不同于洗滌時的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度。進(jìn)行脫水不平衡修正，洗衣機(jī)將停止脫水，并自動插入“進(jìn)水 洗滌 1 分鐘 排水”動作。 晶閘管驅(qū)動控制電路設(shè)計 1． 驅(qū)動芯片 ULN2803 ULN2803 驅(qū)動 芯片 為 高電壓大電流八達(dá)林頓晶體管陣列， 該陣列系列的八達(dá)林頓晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路 (如 TTL、 CMOS 或 PMOS/NMOS)和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機(jī)和其它類似負(fù)載間的接口的理想器件 [16]。 其工作參數(shù)如表 31 所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 37所示 ： 標(biāo)準(zhǔn) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 31 ULN2803工作電壓及工作環(huán)境 額定值 符號 值 單位 輸出電壓 V0 50 V 輸入電壓 V1 30 V 集電極電流 連續(xù) LC 500 mA 基極電流 連續(xù) LB 25 mA 工作環(huán)境溫度范圍 LA 0至 +7 。完成洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水以及驅(qū)動電機(jī)洗衣功能。洗滌程序結(jié)束排水閥將會打開，進(jìn)入脫水程序。正常情況下，微電腦全自動洗衣機(jī)的水位開關(guān)只有 2 個插片。 (2) 雙水位開關(guān) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 傳統(tǒng)的下排水全自動洗衣機(jī)在進(jìn)水后達(dá)到設(shè)定水位時，洗衣機(jī)開始洗滌，如果這時進(jìn)水閥出現(xiàn)了故障，那么洗滌過程中洗衣機(jī)仍舊會不停地進(jìn)水 ，當(dāng)超過溢水水位時，水就會從洗衣機(jī)溢水口溢出，再通過排水管排出。圖中是用于進(jìn)行“低、中、高”水位調(diào)節(jié)的水位開關(guān)，它還有補(bǔ)水擋，可以隨時提供補(bǔ)給水。 其工作原理是：將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個測試內(nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動，帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動，從而線圈電感發(fā)聲變化，由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化，水位測量電路 如 圖 311 所 示，為便于與單片機(jī)接口 ，水位傳感器采用數(shù)字震蕩電路，電感與電容組成的三點式震蕩電路經(jīng) C2 耦合接入數(shù)字式諧振放大器青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 A1，隨著水位變化，諧振頻率 作相應(yīng)變化，放大器在 A 點輸出，經(jīng) A2 整形，由 c 點輸出，此時即可將數(shù)字量接到單片機(jī)。 圖 312 開關(guān)電源電路 圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 鍵盤輸入及顯示電路設(shè)計 顯示電路主要 由 2 個數(shù)碼管、 8 緩沖數(shù)碼驅(qū)動器 74LS240 以及 I/O 擴(kuò)展芯片 8255組成。 B 口有兩種工作方式 ： 方式 0、方式 1。 A 組 端口 A （ 8） B 組 端口 B （ 8） A 組端 口 C 上 （ 4） B 組端 口 C 下 （ 4） A 組 控制 B 組 控制 數(shù)據(jù) 總線 緩沖器 讀 /寫 控制 內(nèi) 部 總 線 雙向數(shù)據(jù)總線 D0D7 RD WR A1 A0 RESET CS I/O PA0PA7 I/O PC7PC4 I/O PC3PC0 I/O PB7PB0 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 D0 1 D6 D5 D1 D4 D3 D2 標(biāo)識位 A 組方式選擇 00 方式 0 01 方式 1 1x方式 2 PC7PC4 1輸入 0輸出 端口 B。此引腳為高電平 時 ，所有 8255內(nèi)部寄存器都清零，所有通道都設(shè)置為輸入方式， 24條 I/O引腳為高阻狀態(tài)。當(dāng) CS 有效時，這兩位的 4中組合 00、 0 11分別用來選擇 A、 B、 C口和控制寄存器，所以一片 8255共有 4個地址單元。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 316 74LS240引腳 圖 3． LED 顯示器 由發(fā)光二極管組成的八段數(shù)碼管 (LED)是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的廉價輸出設(shè)備。一位顯示器的 8 個發(fā)光二極管用 a~g 表示， dp 表示小數(shù)點的亮與暗。 74LS240 是一個反向驅(qū)動器 ， 它把由 8255 輸出的電平信號進(jìn) 行一次反向輸出低電平 ，這是 由于顯示電路中的 數(shù)碼管 顯示器是共陰極所造成的。其 2 位顯示器都收到字符信息，具體哪一位亮就取決于共極信號。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 圖 319 8255與單片機(jī)接口電路圖 報警電路設(shè)計 在洗衣機(jī)中運行過程中起提示和報警的作用。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 4 系統(tǒng) 的 軟件設(shè)計 主程序 根據(jù)硬件設(shè)計要求，控制主程序流程圖如圖 41 示。完成進(jìn)水 洗滌 脫水 漂洗的循環(huán)過程。 3． 脫水、漂洗過程程序設(shè)計 脫水前先打開排水閥排水，然后啟動電動機(jī)脫水，并保持排水閥開啟，然后停止脫開始 初始化 定義顯示碼表 鍵盤中斷允許 啟動？ 進(jìn)水程序 洗滌程序 脫水、漂洗程序 報警？ 結(jié)束 N Y N Y 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 水，接著 根據(jù)所選擇的洗滌模式 判斷漂洗次數(shù)的值，若為 0 則洗滌結(jié)束，開蜂鳴器報警，提醒洗滌結(jié)束；系統(tǒng)返回初始待命狀態(tài)；若不為 0，則再次執(zhí)行進(jìn)水動作，進(jìn)入下一循環(huán)。 圖 43 內(nèi)部定時中斷流程圖 外部中斷設(shè)計 為了防止外部電壓過高或過低對洗衣機(jī)的電器及控制硬件產(chǎn)生破壞，用外部中斷 0進(jìn)行保護(hù)，如圖所示。中斷 1 處理程序?qū)⑹瓜匆聶C(jī)停止工作，并將停止前的動作 存儲 起來。 中斷入口 關(guān)電動機(jī) 報警 5s 中斷入口 中斷返回 相關(guān)寄存器 進(jìn)棧 暫停否 ? 相關(guān)寄存器 出棧 置外部中斷 控制字 中斷返回 N Y 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 5 總 結(jié) 本 課題 設(shè)計的基于 單片機(jī) 的自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)集中體現(xiàn)了電子信息技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用。每 個部分 我都 畫出了程序流程圖，使得系統(tǒng)的軟件設(shè)計 思路清晰的呈現(xiàn)在讀者面前，簡單易懂。 目前中國洗衣機(jī)市場正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機(jī)的要求也越來越高，這就要求設(shè)計者們有更高的專業(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，設(shè)計出 更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機(jī)。 我要感謝 趙老師給 了 我精心 的 指導(dǎo)，同時還要 感 謝班主任 李新成 老師在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向趙老師 和 李 老師 致以誠摯的謝意和崇高的敬意。命令 /狀態(tài)口地址 D8255EQU FFF8HH；數(shù)據(jù)口地址 SB EQU 外部譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖 LEDFEQ EQU 2FH；掃描速率 LEDCLS EQU 0DH；清除顯示命令 LEDWRO EQU 70H；設(shè)定將要寫入顯示 RAM 地址 READRB EQU 40H；讀 RAM 地址 O 的命令字符 ． ． ． ORG 0000H AJMP START ORG 0003H；外部中斷 0 入口地址 AJMP SINT0 ORG 000BH；定時器 T0 入口地址 AJMP ST0 ORG 0013H；外部中斷 1 入口地址 AJMP SINT1 ORG 001BH；定時 T1 入口地址 AJMP ST1 ． ． ． ORG 0030H START： CLR F CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR MOV TMOD， 11H MOV TL0， 0B0H MOV TH0， 3CH MOV TL1， 0B0H MOV TH1， 3CH 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 MOV R1， 20 MOV R2， 22 MOV R3， 2 MOV 70H， 12；洗滌時間設(shè)置 MOV 71H， 5；漂洗時間設(shè)置 MOV 72H， 3；脫水時間設(shè)置 MOV 73H， 3；不平衡修正次數(shù)設(shè)置 LCALL INT8255 JNB SB， $ 判斷安全開關(guān)合上否？ S