【正文】 icrocontroller is favored by many electronic system designers for its smallness, full function, low price and easy application. It’s pretty fit for realtime control as a core in industrial controller, intelligent apparatus, intelligent interface, intelligent weapon device, universal measure control unit, etc. This article designs a fullautomatic washing machine control system with AT89S51 as core. This system realizes whole working course of fullautomatic washing machine, including four parts: user parameter input, wash, dehydrate and ending music play. Hardware system is made up of three modules: power supply circuit, digital control circuit and machine control circuit. Power supply circuit provides steady DC 5V voltage for digital control circuit and AC 220V for motor. Digital control circuit takes charge of controlling the working course. it consists of AT89S51, doublefigured moncathoded numeral display, buttons, buzzer, LEDs. Machine control circuit realizes the functions of water level detect, motor driven, water import and export, it consists of water level detector, motor, transmission system ponents and penstocks. After downloading the program to AT89S51, this circuit can realize basic functions of fullautomatic washing machine. It seems hard for this control system to pare with perfect ones in the electrical appliance market, but it has certain practicability. Keywords: SCM。 Realtime control。 目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、暫停等七大功能在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容大多洗衣 機(jī) 的廠家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長 ， 突出一兩個(gè)與別的洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能 ， 洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的 ， 單片機(jī)的體積小控制功能靈活 ， 因此設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 “更節(jié)水更洗凈 ”將成為今年中高檔洗衣機(jī)最大的亮點(diǎn)和賣點(diǎn)。而技術(shù)制高點(diǎn)則是未來的競爭焦點(diǎn)。在國內(nèi)從洗衣機(jī)市場得到的商情顯示由于受水資源不斷減少自來水費(fèi)有所提高等因素的影響市場上那些用水量較大的洗衣機(jī)銷售受阻而具有節(jié)水功能的洗衣機(jī)銷路不斷看好。節(jié)水型全自動(dòng)洗衣機(jī)的主要特點(diǎn)是可 供用水水位在選擇上有 6 種、 8 種、 10 種等多種。除此之外由于傳統(tǒng)雙缸洗衣機(jī)用水量可以隨意選擇因此又重新被消費(fèi)者認(rèn)可。 因本設(shè)計(jì)輸入按鍵較少所以采用直接輸入方式使電路簡單化 。 功率驅(qū)動(dòng)電路由可控硅實(shí)施對電動(dòng)機(jī)進(jìn)水閥排水閥的控制 。 本設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)了洗衣機(jī)的基本功能其他的一些功能可在原有的基礎(chǔ)上擴(kuò)展升級使洗衣機(jī)能更加智能化更加完善 。作為一個(gè)價(jià)廉物美的微處理器單片機(jī)被廣泛應(yīng)用在各種數(shù)字系統(tǒng)中。 洗衣機(jī)是現(xiàn)代人必備的 日 常生活家電 。而在家電市場競爭 日 益激烈和利潤下降的今天各大家電生產(chǎn)廠商均致力于開發(fā)出能滿足用戶各種要求的家電產(chǎn)品并努力降低生產(chǎn)成本以增強(qiáng)競爭力。 對基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究可使我們掌握洗衣機(jī)這種重要家電的工作原理和控制系統(tǒng) ， 進(jìn)一步了解單片機(jī)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用方法學(xué)會(huì)維修洗衣機(jī)的基本技術(shù)同時(shí)也為將來從事電子信息行業(yè)打下一定基礎(chǔ) ， 所以本題課具有重大的意義。 1910 年世界上第一臺電動(dòng)洗衣機(jī)問世標(biāo)志著揉家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開始。 1937 年世界上第一臺全自動(dòng)滾筒式洗衣機(jī)投放市場。從此確立了攪拌式、滾筒式和波輪式三種工作方式洗衣機(jī)三足鼎立天下的局面。 70 年代 末 生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。80 年代后 “模糊控制 ”開始應(yīng)用于洗衣機(jī)生產(chǎn)出智能型模糊控制洗衣機(jī)使洗衣機(jī)的功能更加完善 ， 其洗衣程序更隨人意 ， 其使用 操 作更簡單化。 20世紀(jì)末到 21 世紀(jì)初變頻洗衣機(jī)問世使洗衣機(jī)的功能更具人性化 ， 實(shí)現(xiàn)了真正意義上的智能化控制。進(jìn)入全面改革開放的 80年代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人民生活水平的提高使洗衣機(jī)進(jìn)入家庭的速度加快。 1982 年以后才先后生產(chǎn)出波輪式雙桶洗衣機(jī)、滾筒洗衣機(jī)、波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)、超薄型滾筒洗衣機(jī)、變頻洗衣機(jī)和攪拌式洗衣機(jī)形成了較為完善的洗衣機(jī)開發(fā)生產(chǎn)體系。 洗衣機(jī)的種類可以按自動(dòng)化程度、洗滌方式和結(jié)構(gòu)形式三方面來劃分 ， 下面介紹按自動(dòng)化程度和結(jié)構(gòu)形式劃分的情況。 半自動(dòng)型洗衣機(jī)：指洗滌、漂洗和脫水三個(gè)功能中的任意兩個(gè)功能之間的轉(zhuǎn)換不需要人工協(xié)助就能自動(dòng)完成的機(jī)型。 （ 2）按結(jié)構(gòu)形式劃分 ① 波輪式洗衣機(jī) 普通水流波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)：波輪式洗衣機(jī)設(shè)有一個(gè)立式 洗滌桶在洗滌桶的底部裝有波輪。這種洗衣機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、洗滌時(shí)間短、洗凈率高以及重量輕等優(yōu)點(diǎn)在亞洲等發(fā)展中國家普及率較高。 ② 滾筒式洗衣機(jī) 滾筒式洗衣機(jī)為套桶結(jié)構(gòu) ， 內(nèi)桶是圓柱形臥置的滾筒筒壁 ， 設(shè)有 3～ 4 條凸棱筒壁開有許多小孔滾筒 ， 一般是由不銹鋼材料制成 ， 筒上設(shè)有一可開啟的弧形蓋洗滌物 ， 由此放入洗滌筒。如此循環(huán)其洗滌動(dòng)作與原理同人工洗滌衣物相似。但洗滌時(shí)間長洗凈率低耗電量大結(jié)構(gòu)復(fù)雜售價(jià)高因此它在歐洲國家的應(yīng)用較為普遍。電機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)攪拌翼作 180176。衣 物在洗滌液中不斷被攪動(dòng)從而達(dá)到洗滌目的。攪拌式洗衣機(jī)以美國為主要生產(chǎn)使用國家所以被稱為美國式洗衣機(jī)。 現(xiàn)今大多數(shù)的洗衣機(jī)都使用以單片機(jī)為核心的控制電路來控制電動(dòng)機(jī)、數(shù)碼顯示管、進(jìn)水閥、排水閥及蜂鳴器的電壓輸出使洗衣機(jī)根據(jù)程序運(yùn)轉(zhuǎn)。其實(shí)不然如果洗滌時(shí)間超過一定的限度衣物不但不會(huì)隨洗滌時(shí)間的延長而提高洗凈度反而會(huì)加速衣物的磨損還會(huì)造成能源的浪費(fèi)。 （ 2）漂洗時(shí)間 在漂洗剛開始的 3 分鐘時(shí)間內(nèi)殘留在衣物上的表面活性劑脫落最快。一般采用貯水方式漂洗每次 3 分鐘漂洗 2～3 次就可以了。脫水時(shí)間一般為2～ 3 分鐘時(shí)間太短會(huì)造成脫水不夠徹底太長又可能會(huì)損壞衣物。作為一款功能完善的洗衣機(jī)除了要具有洗凈率高、衣物磨損率低的特點(diǎn)外用戶還可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置洗滌時(shí)間、漂洗次數(shù)、脫水時(shí)間這些參數(shù) 。洗衣時(shí)控制系統(tǒng)打開進(jìn)水電磁閥開始注水；當(dāng)洗滌脫水桶內(nèi)的水位達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)水位檢測器向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)低電平通知控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)洗衣。 本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能有： （ 1）用戶參數(shù)的輸入：用戶根據(jù)衣物的數(shù)量和質(zhì)地確定洗滌時(shí)間、漂洗次數(shù)、脫水時(shí)間然后通過按鍵輸入具體的參數(shù)。 （ 3）實(shí)時(shí)控制的實(shí)現(xiàn)：單片機(jī)在獲取了用戶輸入的參數(shù) 后對其進(jìn)行分析處理然后按照計(jì)算結(jié)果對洗衣過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 （ 5）洗衣過程的實(shí)現(xiàn)：一般的洗衣過程包括注水、洗滌、漂洗、浸泡、排水和脫水這些步驟。 （ 6）洗衣完畢的通知：當(dāng)洗衣過程結(jié)束后蜂鳴器就奏出一段音樂通知用戶洗衣完畢。系統(tǒng)的整體框圖如圖 21 所示本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過程的控制包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結(jié)束演奏四個(gè)階段。基于 MCS51 單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 電源電路為數(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；數(shù)字控制電路負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過程主要由 AT89S51 單片機(jī)、 74LS138 譯碼器、與門、兩位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、 LED 指示燈組成；機(jī)械控制電路實(shí)現(xiàn)水位檢測、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)水、排水等功能主要有水位檢測器、電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水排水電磁閥組成。雖然不能與電器市場上的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)媲美但也具有一定的實(shí)用性。然后根據(jù)市場上各種單片機(jī)的貨源情況和單片機(jī)的性能及開發(fā)工具等因素選 擇合適的機(jī)型。最后確定硬件和軟件的功能劃分。 （ 2）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體要求在所選的 MCU 和各個(gè)元器件型號的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原理圖 ， 做一些必要的 以及工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工印刷電路板的設(shè)計(jì)制作和樣機(jī)的組裝等。 （ 3）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 顯示燈 單 片 機(jī) 主 控 系 統(tǒng) 鍵盤 LED 顯示 電 源 電 機(jī) 蜂鳴器 水位檢測機(jī)構(gòu) XX 大學(xué) 畢業(yè)論文 7 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最基本而且工作量較大的任務(wù)。在軟件中一般需考慮以下幾個(gè)方面： 1） 根據(jù)要求確定軟件的具體任務(wù)細(xì)節(jié)然后確定合理的軟件結(jié)構(gòu)。主程序是一個(gè)順序執(zhí)行的無限循環(huán)的程序不停地順序查詢各種軟件標(biāo)志以完成對事務(wù)的處理。 2） 程序的結(jié)構(gòu)用模塊化結(jié)構(gòu)即把監(jiān)控程序分解為若干個(gè)功能相對獨(dú)立的較小的程序模塊分別設(shè)計(jì)以便于調(diào)試。 3） 在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí) ， 先根據(jù)問題的定義描述出各個(gè)輸入變量和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系即建立數(shù)學(xué)模型 ， 然后繪制流程圖再根據(jù)流程圖 ， 用匯編語言進(jìn)行具體程序的編寫。 基于 MCS51 單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 該電路的主要組成部件由 AT89S51 單片機(jī)、 74LS138 譯碼器、與門、指示燈、水位檢測機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、蜂鳴器、電控水龍頭、 LED 顯示器、以及 4 只按鍵組成。玻璃管與洗衣機(jī)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 INT1 處于 低電平向 CPU 申請中斷否則INT1 被上拉電阻上拉為高電平。電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)控制端一段控制電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)該端與 相連 ， 另一端控制電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)該端與 相連。顯示器共有兩只 P0 控制高位顯示器 ， P2 控制低位顯示器。 蜂鳴器由 控制 ,當(dāng) 輸出為 “1”時(shí)蜂鳴器發(fā)聲。 電源電路 系統(tǒng)電源部分電氣原理圖如圖 31[2]所示。 T1 N 4 0 0 4 * 4V i n1GND2V o u t3N7 8 0 51234B R I D G E 10 .0 4 7 uC70 .0 4 7 uC9G N D1000u/25VC 1 01 0 0 uC81 2 VV C C 圖 31 電源部分電氣原理圖 XX 大學(xué) 畢業(yè)論文 9 數(shù)字控制電路 AT89S51 單片機(jī)主控模塊 （ 1） 單片機(jī)概述 單片機(jī)又稱微控制器或稱嵌入式控制器。它是家用電器實(shí)現(xiàn)智能化 的心臟和大腦。而家用電器品種多功能差異也大所以又要求其控制器有靈活的控制功能。 單片機(jī)主要用于計(jì)算機(jī)外設(shè)、實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通信和家用電器等各個(gè)領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性應(yīng)用在不同應(yīng)用場合其技術(shù)要求各不相同 ， 因此設(shè)計(jì)方法和研制的步驟不完全一樣。硬件是指 MCU、存儲器、 I/O 接口和外設(shè)等物理器件的有機(jī)組合。在開發(fā)的過程中它們的設(shè)計(jì)不能完全分開二者需要互相配合、不斷調(diào)整才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中使用最廣泛的電子元件。目前在各類產(chǎn)品中都能看到單片機(jī)的身影如門鈴、報(bào)警器、玩具以及各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。在各類儀器儀表中引入單片機(jī)使儀器儀表智能化提高 ， 測試的自動(dòng)化程度和精度 ， 簡化 儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)提高其性能價(jià)格比。 3）在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛用于各種實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)中 ， 例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、機(jī)器人系統(tǒng)等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。 4）在人們生活中的應(yīng)用 目前國內(nèi)外各種家具已經(jīng)普遍用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路 ， 例如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、微波爐、電飯煲、收音機(jī)、電風(fēng)扇及許多高級電子玩具都配上了單片機(jī)。 基于單片機(jī)在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)