【正文】 ............................................ 14 按鍵輸入模塊 ............................................ 16 蜂鳴器報警模塊 .......................................... 16 指示燈模塊 .............................................. 17 機械控制電路部分 ............................................. 18 電控水龍頭 .............................................. 18 水位檢測機構(gòu) ............................................ 18 電動機控制 .............................................. 20 硬件系統(tǒng)整機電路 ............................................ 21 第 4 章 軟件設(shè)計 ................................................... 22 程序流程圖 .................................................. 22 程序設(shè)計 .................................................... 25 第 5 章 系統(tǒng)工作流程 ............................................... 26 第 6 章 結(jié)束語 ..................................................... 27 致 謝 .............................................................. 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 29 附錄 1 整機電路圖 ................................................. 30 附錄 2 程序 ....................................................... 31 第 1 章 引 言 本課題研究的目的和意義 洗衣機是現(xiàn)代人必備的日常生活家 用電器之一 ，它的發(fā)明和應(yīng)用使人們的洗衣工作變得省時又省力，很好地緩解了人們在家務(wù)勞動方面的壓力。作為家電市場中的重要成員，全自動洗衣機的市場競爭更是趨于白熾化。作為一個價廉物美的微處理器，單片機被廣泛應(yīng)用在各種數(shù)字系統(tǒng)中。 本系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為核心，設(shè)計了全自動洗衣機控制系統(tǒng) 。 洗衣機的 發(fā)展和分類 全自動洗衣機是一種除放、取衣物和開動洗衣機這三道手續(xù)外，其余洗衣各程序全部自動完成的 機 電 設(shè)備。 1911 年美國人又研制了世界上第一臺電動洗衣機。 1936年，他們又將搪瓷用于洗衣機桶體。歐洲國家研究成功了噴流式洗衣機和滾筒式洗衣機。這種滾筒洗衣機，目前在歐洲、美洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。至此 ，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成 。這種洗衣機由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機。目前世界洗衣機年總產(chǎn)量近 5000 萬臺，而全自動洗衣機的產(chǎn)量呈增長趨勢，在技術(shù)性能上正向著節(jié)水、節(jié)能、高效、結(jié)構(gòu)更趨合理的方向發(fā)展。 在中國，由于歷史原因，洗衣機工業(yè)起步較晚，直到 1978 年才正式生產(chǎn)家用洗衣機。 1983 年洗衣機產(chǎn)量由 1978 年的 400 臺 飆升到 365 萬臺，此后全國各地掀起了大規(guī)模的 技術(shù)引進熱潮，大約有 40 多個廠家先后從洗衣機技術(shù)先進國日本、英國、法國、意大利、澳大利亞等引進技術(shù) 60 多項。如今，我國洗衣機年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居于世界首位。 洗衣機的基本工作原理 洗衣機的洗滌過程主要是在 機械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢 溶 入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。 波輪軸線為中心的渦流。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。再次由于洗衣桶形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。 而全自動洗衣機就是在一個套桶內(nèi)自動完成洗滌、漂洗和脫水全過程 ，不用人管 ， 使用者只要設(shè)定各步的時間 。 設(shè)計論文的主要內(nèi)容及基本要 求 本設(shè)計 采用 AT89C51 單片機設(shè)計一個洗衣機控制電路，它具有以下功能： （ 1）洗衣機可選擇強弱洗狀態(tài)，洗滌次數(shù)為 4，洗滌時間為 30 分鐘，脫水時間為 5分鐘并用 7個 LED 和 2 個顯示器分別表示其工作狀態(tài)和顯示相應(yīng)狀態(tài)下的時間； （ 2）包含硬件設(shè)計和軟件設(shè)計； （ 3）設(shè)計程序自動完成洗衣 .脫水的全過程； （ 4）脫水完成后，洗衣機的蜂鳴器發(fā)出 5 次“嘟嘟”聲，表示洗衣機工作結(jié)束。本方法利用機械原理來設(shè)計定時器。其原理如同機械式 (上發(fā)條 )的鐘表。同時由于金屬的疲勞和磨損等 ,可能引發(fā)定時器停擺 ,輪子打滑 ,進水等問題。 方 案 二 ：采用 專用集成電路 （ ASIC 芯片 ） 。它一方面克服了機械式控制器所引發(fā)的定時器停擺 ,輪子打滑 ,進水等缺點 。同時 ,采用專用芯片大批量生產(chǎn)時 ,其性價比高。利用單片機設(shè)計控制器是一種理想的設(shè)計方案。 本設(shè)計采用 AT89C51 單片機控制，單片機是在一塊芯片上集成了 CPU，存貯器、定時 /計數(shù)器和多功能 I/O口的微處理器，主要用于控制系統(tǒng)中。近幾年來單片機在家電上的應(yīng)用越來越廣泛，取得驚人的進步 和成果。 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的工作狀態(tài)， LED 顯示模塊用于顯示洗衣剩余時間和脫水剩余時間，蜂鳴器用于提示用戶脫水時間結(jié)束 。 74138 的輸入端 C、 B、 A分別接單片機的、 、 ，輸出端 Y0 控制“洗衣剩余時間”指示燈， Y1控制“脫水剩余時間”指示燈， Y2控制“強洗”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”指示燈， Y6 控制“脫水定時”指示燈。電控水龍頭共 2只，一只為進水龍頭，受 控制，另一只為出水龍頭，受 控制，當(dāng)電控水龍頭的 AT 89C51 單片機 74138 譯碼 鍵盤輸入 電動機控制 蜂鳴器 指示燈 水位檢測機構(gòu) 電控水籠頭 數(shù)碼顯示 6 控制端為“ 1”時，水龍頭打開，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“ 0”時，水龍頭關(guān)閉。本系統(tǒng)采用 6M 的晶體振蕩器，定時器 0和定時器 1 的初始值設(shè)置為每隔 100 毫秒產(chǎn)生 1次中斷 。 （ 2） 數(shù)字控制電路 部分： 負(fù)責(zé)控制洗衣機的工作過程 。 （ 3） 機械控制電路 部分： 實現(xiàn)水位檢測、電機驅(qū)動、進水、排水等功能 。 硬件設(shè)計部分是洗衣機控制系統(tǒng)中的重要組成部分，它以 AT89C51 單片機為核心， 完 成 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 和 脫水 三 個階段 。 電源部 分 洗衣機的電源 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 電動機提供 220V 市電 。其中 D1～ D4 功能為整流， C1 是濾波電容，此電源經(jīng)小功率三級管 Q1（ C548）與大功率三級管 Q2（ TIP42C）組成的電子開關(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 。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 。如圖 32所示，輸出電壓的計算公式為： U0=(1+R2/R1) （ 31） 8 圖 31 電源部分原理圖 圖 32 穩(wěn)壓電路原理圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 0 M a y 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : G : \ Q I M I N G \ h y a n . d d b D r a w n B y :1234D1C11 0 0 u / 2 5 vC24 7 u / 2 5 vC32 2 uC52 2 uL EDQ1N P NQ2P N PR11kR24 . 2 kR41kR6R E S 2R91kR6R E S 2R34 . 1 kQ0S C R 1 0 0 6V i n1GND2V o u t3L M 3 1 7T11 5 wR 1 01kR51kC42 2 0 u / 1 5 v輸出~ 2 2 0 v1 5 v 數(shù)字控制電路 部分 數(shù)字控制電路部分 負(fù)責(zé)控制洗衣機的工作過程 ?？驁D如圖 33所示。 圖 33 數(shù)字控制電路框圖 單片機主控模塊 單片機是大規(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，運算速度快，并且軟、硬件開發(fā)靈活方便。由此確定了單片機在家用電器中的重要地位。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(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 指示燈 74138 譯碼器 數(shù)碼顯示 鍵盤輸入 蜂鳴器 10 1．主要特性： 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間 ： 10 年 三級程序存儲器鎖定 32 可編程 I/O 線 5 個中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口， 當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1口管腳寫入 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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將 輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 12 PSEN ： 外部程序存儲器 的選通信號。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)。注意加密方式 1時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 74138 譯碼器 譯碼器是一種具有“翻譯”功能的邏輯電路，其 邏輯功能是將每個輸入的二進制代碼譯成對應(yīng)的高、低電平信號 。 本設(shè)計中的 74138 譯碼器是一種通用譯碼器，它是用 TTL與非門組成的 3線－ 8線譯碼器 。 74138譯碼器的 三個輸入端 CBA 共有 8種狀態(tài)組合（ 000— 111） ，可譯出 8 個輸出信號 Y