【正文】 指導(dǎo)教師： 填寫(xiě)時(shí)間： 20211024 II 摘 要 隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能控制的領(lǐng)域中。 本文以 AT89S51 單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了全自動(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)洗衣過(guò)程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結(jié)束報(bào)警四個(gè)階段。雖然不能與電器市場(chǎng)上的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)媲美，但也具有一定的實(shí)用性。 Control system 。讓洗衣服這項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，不再成為一種負(fù)擔(dān)。然而隨著洗衣機(jī)市場(chǎng)的迅速發(fā)展和科技的進(jìn)步創(chuàng)新，隨著滾筒洗衣機(jī)制作成本的下降，也讓滾筒洗衣機(jī)得到了很好的普及，市場(chǎng)占有率大幅提升。本設(shè)計(jì)采用 AT89S51 單片機(jī)作為洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的核心，硬件線路及控制程序的設(shè)計(jì)室該系統(tǒng)的重要組成部分。 2 第 1 章 緒 論 課題開(kāi)發(fā)背景 隨著人民生活水平的提高，越來(lái)越多的人需要使用洗衣機(jī)。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)。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 1. 洗衣機(jī)的 分類 普通洗衣機(jī)。 全自動(dòng)洗衣機(jī)。攪拌式洗衣機(jī)目前還沒(méi)有進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，以下儀對(duì)波輪式和滾筒式兩種洗衣機(jī)進(jìn)行討論。 (3)波輪式洗衣機(jī) 因?yàn)闈L筒式機(jī)的價(jià)格人人高十波輪式機(jī)，所以波輪式機(jī)仍受到普遍歡迎。模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)通過(guò)采集水位傳感器、布量傳感器、光傳感器的信號(hào)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地、多少、骯臟程度，從而自動(dòng)調(diào)整對(duì)衣物進(jìn)行合理的洗滌，缺點(diǎn)是價(jià)格太貴。但要說(shuō)這樣會(huì)延長(zhǎng)洗衣機(jī)的壽命是不正確的。現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開(kāi)發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機(jī)，還有的廠家開(kāi)發(fā)出了更迷你的旅行洗衣機(jī)，小到可以在出外旅行的時(shí)候隨身攜帶，為了更方便的操作有的廠家還開(kāi)發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機(jī) ，怎么樣 ?是不是看的眼花繚亂，將來(lái)的洗衣機(jī)會(huì)朝著使用更方便、更加節(jié)能、更加個(gè)性化的方向發(fā)展?？焖傧礈欤合礈? 分鐘；漂洗 3 分鐘，二次；脫水 2 分鐘。 4）洗滌時(shí)洗滌指示燈閃爍；漂洗時(shí)漂洗指示燈閃爍；脫水時(shí)脫水指示燈閃爍。 按鍵 洗衣機(jī)面板上有 4 個(gè)按鈕 K K K K4。 K4 用于脫水 。 ⑵漂洗過(guò)程 與洗滌過(guò) 程操作相同，只是時(shí)間短一些。 設(shè)計(jì)總方框圖 圖 設(shè)計(jì)總方框圖 控制系統(tǒng)的功能 基于單片機(jī)洗衣機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定洗衣程序在洗滌脫水桶內(nèi)自動(dòng)完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過(guò)程。其組成如圖 所示。蜂鳴器有由 控制，當(dāng) 輸 出為“ 1”時(shí)蜂鳴器發(fā)聲。 單片機(jī)主控系統(tǒng) 電機(jī)控制電路 蜂鳴器報(bào)警電路 電源電路 進(jìn)水、排水電路 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 顯示電路 8 圖 電源電路 單片機(jī)控制電路 AT89S51 單片機(jī)主控系統(tǒng) （ 1） 單 片機(jī)的概述 單片機(jī)又稱微控制器或嵌入式控制器。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等，而且它們有時(shí)交叉進(jìn)行。 （ 2） AT89S51 芯片的特點(diǎn) AT89S51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗高性能 CMOS8 位單片機(jī)內(nèi)含 4k bytes的可系統(tǒng)編程的 flash，只讀程序存貯器采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存貯 技術(shù)產(chǎn)生兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳，它集 flash 程序存貯器既可在線編程（ ISP） 也可以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于芯片中， ATMEL 公司的功能強(qiáng)大低價(jià)位AT89S51 單片機(jī)可位你提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各個(gè)控制領(lǐng)域。硬件復(fù)位電路主要是實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)死循環(huán)時(shí)復(fù)位電路就可以起保護(hù)功能而實(shí)現(xiàn)復(fù)位 作用。 ～ P3 口的 8 位雙向口線 ；內(nèi)部具有上拉電阻。 PSEN低電平有效，可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部 ROM 單元的讀操作。 單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種形式， RST 端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過(guò)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)則稱為手動(dòng)復(fù)位。當(dāng) RST 由高變低后復(fù)位結(jié)束， CPU 從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。本設(shè)計(jì)采用圖 所示電路。如果系統(tǒng)中使用了單片機(jī)的串行口 通信，則一般使用頻率為 的晶振。本次設(shè)計(jì)中我們采用發(fā)光二極管主要是用來(lái)指示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)只是顯示時(shí)間，所以采用 LED 顯示器 就可以達(dá)到目的了。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通 常此公共陰極接地。 （ 2） LED 顯示器工作原理 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示 2 種方式。 在多位 LED 顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由 1 個(gè) 8 位 I/O 口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陰極或共陽(yáng)極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，形成各位的分時(shí)選通。若要各位 LED 能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示，即在某一時(shí)刻，只讓一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于 LED 顯示器的余輝和人眼的視覺(jué)暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。 電動(dòng)機(jī) M 控制部分的電氣原理圖如圖 所示。 當(dāng)洗衣機(jī)接到“反轉(zhuǎn)”的指令時(shí) 輸出高電平經(jīng)過(guò) R Q2 使得繼電器 Ka 線圈得電導(dǎo)通 Ka，從而使得電機(jī)反轉(zhuǎn)。 17 圖 進(jìn)水、排水電路 帶傳動(dòng)系統(tǒng) 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)基本參數(shù) 流水量 /kg 電動(dòng)機(jī)功率 /W 內(nèi)桶直徑 /mm 脫水轉(zhuǎn)速（ r/min） 洗衣轉(zhuǎn)速（ r/min） 180 Φ 400~520 700~800 120~300 250 Φ 400~520 700~800 120~300 250 Φ 400~520 700~800 120~300 370 Φ 400~520 700~800 120~300 370 Φ 400~520 700~800 120~300 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用電 動(dòng)機(jī)功率為 180W，電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為 1370r/min,選取洗衣機(jī)內(nèi)桶直徑 為 400mm，則外桶直徑約為 470mm，電動(dòng)機(jī)軸與洗滌輸入軸之間中心距只能為 150mm左右。 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd2為 : =i = 56= 圓整為 dd2=100mm （ 4）驗(yàn)算的的速度 V： v= = =普通 V 帶的最大速度 : =25~30m/s 故滿足要求 。洗衣機(jī)通電之后單片機(jī)上電首先進(jìn)行程序的初始化包括定時(shí)器 0、外部中斷 0、外部中斷 1 的初始化以及各參數(shù)初值的設(shè)定。完成進(jìn)水、洗滌、脫水、漂洗的循環(huán)過(guò)程。程序流程圖如圖 所示： 圖 洗滌程序流程圖 漂洗 程序的設(shè)計(jì) 漂洗是一個(gè)比較固定的洗衣方 式，與洗滌過(guò)程操作相同，只是時(shí)間短一些。程序流程圖如圖 : 圖 脫水洗滌程序流程圖 開(kāi)排水閥 開(kāi)電機(jī)脫水 關(guān)電機(jī)、排水閥 開(kāi)蜂鳴器 開(kāi)始脫水 洗衣結(jié)束 N Y 蓋板開(kāi)否？ 暫停 蜂鳴器報(bào)警 蓋板合閉？ 脫水結(jié)束？ N Y Y N 24 第 5 章 調(diào) 試 在系統(tǒng)樣機(jī)的組裝和軟件設(shè)計(jì)完成以后就進(jìn)入系統(tǒng)的調(diào)試階段。在進(jìn)行硬件調(diào)試時(shí)先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，用萬(wàn)用表等工具在樣機(jī)加電前根據(jù)原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查線路核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格哈安裝是否正確。特別注意電源的正負(fù)極以及電源之間是否有短路并檢查地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線是否存在相互間的短路或其它信號(hào)線的短路。若有高壓將有可能損壞外部仿真電路，同樣如果電壓過(guò)低就沒(méi)有能力驅(qū)動(dòng)負(fù)載。我們?cè)谡{(diào)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)單片機(jī)輸出穩(wěn)定的電壓，但是硬件電路的 發(fā)光二極管的亮度不一、時(shí)亮?xí)r不亮。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。通過(guò)檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯(cuò)誤、機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)換地址錯(cuò)誤，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。 單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的運(yùn)行是在嚴(yán)格的時(shí)序下進(jìn)行的，單步運(yùn)行成功并不代表連續(xù)運(yùn)行成功?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、控制電路兩大模塊構(gòu)成。通過(guò)對(duì)單片機(jī)的重新編程可以很方便的改變洗衣機(jī)的功能。 其次對(duì)待任何的工作責(zé)任心是必要的。 對(duì)于以上之粗淺體會(huì)進(jìn)一步的總結(jié)和提高，需要有更多的社會(huì)實(shí)踐來(lái)提供，我也相信在不久的將來(lái)踏入社會(huì)，類似這樣的設(shè)計(jì)絕不在少數(shù)，只要我們努力學(xué)習(xí)、勇于實(shí)踐、勤學(xué)好問(wèn)我們就會(huì)懂得以前不明白或不懂的道理，就會(huì)很快地成長(zhǎng)和成熟起來(lái)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 29 附 錄 附錄 A 主電路圖 30 附錄 B 元件清單 序號(hào) 元件名稱 型號(hào)及參數(shù) 使用個(gè)數(shù) 1 電阻 1 個(gè) 2 電阻 1K 7 個(gè) 3 電阻 R1— R8 200 10 個(gè) 4 電阻 7 個(gè) 5 三極管（ PNP） Q1Q4,Q6,Q7( PNP 9012) 6 個(gè) 6 三極管（ NPN） Q5 (NPN 8550) 1 個(gè) 7 變壓器 T 1 個(gè) 8 揚(yáng)聲器 SPEAKER 1 個(gè) 9 電解電容 C8 100uf,C10 各 1 個(gè) 10 瓷片電容 10 104 1 個(gè)、 2 個(gè) 11 電解電容 33pf、 22uf 、 10uf 各 2 個(gè) 12 發(fā)光二極管 LED1LED7 7 個(gè) 13 晶振 12M 1 個(gè) 14 繼電器 SRD06VDCSLC 1 個(gè) 15 單片機(jī) AT89S51 1 個(gè) 16 數(shù)碼管 / 2 個(gè) 17 輕觸開(kāi)關(guān) / 5 個(gè) 18 穩(wěn)壓管 7805 1 個(gè) 19 二極管 IN4001 2 個(gè) 20 橋堆 / 1 個(gè) 31 附錄 C 程序 項(xiàng)目名稱：控制器 修改日期： 20211210 */ include // P 口： 5 個(gè) LED 燈 2 個(gè)數(shù)碼管 繼電器 2 個(gè) sbit beep=P3^5。 //洗滌指示 燈 sbit p11=P1^1。 //排水模擬燈 sbit p20=P2^0。 // i 為循環(huán)次數(shù) int key。 for(i=0。j++)。P2=0xff。 for(s=0。 } } unsigned char ScanKey()//鍵 盤(pán)掃描 { if((P3amp。0x0f)==0x0f) return(0xff)。0x0f)!=0x0f)。//50ms count++。 Beep()。 while(1)。 TL1=0x18。 //消影 P2=bittab[num]。 break。 delay(2021)。 delay(3000)。 delay(4000)。 p21=0。 delay(2021)。//關(guān)排水 p10=1。 delay(5000)。i35。 p21=1。 p20=1。//開(kāi)排水 delay(5000)。 delay(2021)。 delay(3000)。 35 delay(4000)。 p21=0。 delay(2021)。 p11=1。 delay(8000)。i15。 p21=1。 p20=1。 delay(8000)。 delay(2021)。 while(1) { key=ScanKey()。p17=1。 p12=0。 } } } void biao(void) //標(biāo)準(zhǔn)洗 { min=28。 TR0=1。 //第一次漂洗 delay(3000)。 //脫水 } void kuai() //快速洗 { min=15。 TR0=1。 //第一次漂洗 delay(5000)。 //脫水 } void main() { TMOD=0x01。 ET0=1。 TR0