【文章內(nèi)容簡介】 該設計方案可行性很高，而且電路簡單，可以用軟件 仿真，但實現(xiàn)困難，要經(jīng)過變頻、啟動鍵 停止鍵 運行狀態(tài)顯示 蜂鳴器報警 微 處 理 器 水位選擇開關 手動排水閥 手動脫水閥 進水閥、排水閥 華科學院本科畢業(yè)設計（論文 ） 7 計算等方式來實現(xiàn)，實現(xiàn)起來對設計者的要求很高。軟件要求高。 方案四 PLC 控制的全自動洗衣機課程設計 洗衣機的工作原理： 洗衣機的進水、排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。脫水時，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機正轉(zhuǎn)進行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 但 PLC 設計要設計出梯形圖，設計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，分析起來復雜且困難，并且很容易遺漏一些應該考慮的問題。 綜合上述幾種方案，出于對笨設計的安全性和實現(xiàn)簡單、方便，且 S52 單片機中的典型，有高速率、高性能、 低功耗的有點，且結(jié)構(gòu)先進、功能強大。因此我選擇了第一方案，基于 S52 單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計。 具體設計方案 本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段。控制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機控制系統(tǒng)和外部硬件電路構(gòu)成。 按鍵 洗衣機面板上有 4 個按鈕 K1,K2， K3,K4。 （ 1）通過 K1 鍵步進改變“標準，經(jīng)濟，單獨，排水”四種方式，執(zhí)行相應程序，對應指示燈亮。 （ 2）通過 K2 健步進改變“強洗。弱洗，”兩種方檢測開關式。 （ 3)通過 K3 鍵控制洗衣機的運行，暫停和接觸報警功能。 （ 4） K4 為啟動鍵 洗衣機自檢 洗衣機上電后，先進行自檢，包括檢查安全開關，排水閥狀態(tài)，進水閥工作過程，電機的運轉(zhuǎn)，若發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象則蜂鳴器響，報警燈亮。 馬君：基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 8 洗衣程序 洗滌過程 放好衣物，啟動開關，進水閥通電，向洗衣機供水， 當?shù)竭_要求水位時 ,進水閥斷電關閉 ,停止 進水 。洗滌電機 M 接通電源，帶動撥龍旋轉(zhuǎn)洗滌衣物，通過電機 M 不 停 的正轉(zhuǎn)，停，反轉(zhuǎn)，反復循環(huán)，形成洗滌水對衣物產(chǎn)生強烈的翻滾作用，衣物之間，衣物與四周桶壁之間產(chǎn)生摩擦達到洗滌效果。 漂洗過程 漂洗與洗滌過程相同 ,只是時間短一些 。 脫水過程 洗滌或漂洗結(jié)束后，電機 M 停止轉(zhuǎn)動，排水閥 M通電打開，進行排水 .排水閥動作的同時 ,電機 M也接通 ,使電機可以帶動內(nèi)桶轉(zhuǎn)動 .當水位低到一定程度時，滿足安全條件，脫水電機 M 接通，帶動脫水桶高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力把衣物上的水從桶壁的小眼里甩出 ， 全部洗衣工作完成后，由蜂鳴器發(fā)出鳴響 ，表示衣物已洗干凈。 顯示 洗滌、漂洗及脫水的方式都通過 9 個 LED 燈的顯示，依次顯示為標準、經(jīng)濟、單獨、排水、強洗、弱洗、洗滌、漂洗、脫水這九個選擇。 控制系統(tǒng)的功能 基于單片機洗衣機通過控 制系統(tǒng)設定洗衣程序在洗滌脫水桶內(nèi)自動完成注水、洗滌、漂洗、排水和 脫水全過程。洗衣時控制系統(tǒng)打開進水電磁閥開始注水；當洗滌脫水桶內(nèi)的水位達到系統(tǒng)設定值時單片機發(fā)送一個低電平通知控制系統(tǒng)關閉進水電磁閥，同時啟動電機洗衣。電機在系統(tǒng)的控制下進行正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)通過傳動帶動波輪執(zhí)行洗滌程序；當洗滌時間終了，控制系統(tǒng) 切斷電機電路打開排水電磁閥開始排水；然后再次注水，洗衣機進入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為 2次漂洗）后，開始排水，同時排水電磁閥的動作并且松開為脫水程序做好準備；排水結(jié)束后系統(tǒng)控制電機單方向高速運轉(zhuǎn)完成脫水程序； 當脫水程序終了系統(tǒng)控制排水電磁閥和電機斷電，排水閥復位，同時蜂鳴器奏響，通知用戶整個洗衣程序結(jié) 束。 華科學院本科畢業(yè)設計（論文 ） 9 第 3 章 系統(tǒng) 硬件設計 系統(tǒng)硬件 總體設計 工作原理 全自動洗衣機是通過水位開關與電磁進水閥配合來控制進水、排水以及電機的通斷，從而實現(xiàn)自動控制的。電磁進水閥起著通、斷電源的作用。 硬件工 作原理圖如下圖 31： 輸入量 （接通電源） 圖 硬件工作原理圖 全自動洗衣機控制系統(tǒng)是能實現(xiàn)“正常運行”的控制方式： （ 1）將水位通過水位選擇開關設在合適的位置低水位，開始進水，達到設定的水位后，停止進水； （ 2） 選擇洗滌方式后按下啟動鍵 后，開始洗衣； （ 3）按照選擇的洗衣方式開始洗滌，電動機轉(zhuǎn)動，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)交替循環(huán)； （ 4）洗衣完成后，洗衣機開始排水河脫水，脫水時電動機單方向轉(zhuǎn)動； （ 4）洗衣過程完成，報警后自動停機。 組成框圖 控制電路 電動機 洗衣機 輸出量 （ 運 行 或 停止） 馬君：基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 10 圖 關于 AT89S52 芯片 AT89S52 為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flsah 存儲器。 AT89S52 主要功能列舉如下： 1） 、擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash 2） 、晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 3） 、內(nèi)部程序存儲器（ ROM）為 8KB 4） 、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 256 字節(jié) 5） 、 32 個可編程 I/O 口線 6） 、 8 個中斷向量源 7） 、三個 16 位定時器 /計數(shù)器 8） 、三級加密程序存儲器 9） 、全雙工 UART 串行通道 單片機各個引腳的功 圖 能： 按鍵輸入 水位頻率信號 單 片 機 電機 LED 顯示燈 進水閥 排水閥 蜂鳴報警 華科學院本科畢業(yè)設計（論文 ） 11 圖 AT89S52單片機 VCC： AT89S52 電源正端輸入，接 +5V。 VSS： 電源地端。 XTAL1： 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。 RESET： AT89S52 的重置引腳 ，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行馬君：基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 12 程序。因此在 8031 及 8032 中， EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是 使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V 的燒錄高壓（ Vpp）。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。 AT89S52 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0的地址總線（ A0～ A7）鎖進鎖存器中，因為 AT89S52 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時 ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周 邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。 PSEN： 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當 8051 被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM 的 OE腳。 AT89S52 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 PORT0（ ～ ）： 端口 0是一個 8位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0在當做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。設計者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2 所送出的 A8～ A15 合成一完整的 16位地址總線，而定址到 64K的外部存儲器空間。 PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負載，若將端口 2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。 P2 除了當做一般I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當做 I/O 來使用了。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL負載，同樣地若將端口 1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸 入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052華科學院本科畢業(yè)設計（論文 ） 13 或是 8032 的話， 又當做定時器 2的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT3（ ～ ）： 端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4個 TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0輸入。 ： INT1，外部中斷 1輸入。 ： T0，計時計數(shù)器 0輸入。 ： T1，計時計數(shù)器 1輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用 于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當馬君：基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 14 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 輸入輸出管腳定義 輸入定義： ；水箱水位計；接上拉電阻； ；電源開關；接上拉電阻； ；啟動按鍵；接上拉電阻； ；暫停按鍵；接上拉電阻； ；水位設定；接上拉電阻； ；功 能按鍵；接上拉電阻； ；喇叭指示；接上拉電阻； 輸出定義： ；洗滌正轉(zhuǎn)； ；洗滌反轉(zhuǎn)； ；抽水電機； ；排氣電閥； ；進自來水； ；改制劑閥； ；進離子閥； ；排水電閥； 摸儀量輸入： ；輸入啟動； ；輸出數(shù)據(jù)； ；是否轉(zhuǎn)換結(jié)束； ；數(shù)碼管十位； ；數(shù)碼管個位； ；操作界面指示燈； 輸出； 華科學院本科畢業(yè)設計（論文 ） 15 輸入； ； . . 各 單元電路