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基于51单片机的全自动洗衣机控制器的毕业设计.doc

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.15M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要 洗衣机是现代人必备的日常生活家电，它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时省 力，很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。一般的数字逻辑电路控制的洗衣机只有两 三个程序，也有一按通的傻瓜程序。而基于单片机控制的洗衣机可以复杂程序控制，将水 位段细化，漂洗功能细化，加上适用不同衣物等功能，洗涤程序大大增加。 本设计采用 AT89C51 单片机作为洗衣机控制系统的主控芯片，洗衣机的各种洗衣程序 运行都在单片机的控制下，使得洗涤、漂洗、脱水等各种功能的操作都不需手动。系统的 硬件设计包括电源模块、谐振式水位监测模块、洗衣机 LED 显示、输出控制电路、软件设 计包括主程序、内部定时中断服务程序、外部中断服务程序。 关键词：全自动洗衣机；单片机；LED 显示 1
    Abstract The washing machine is the appliance in people’s daily life,its invention to the job gets time-saving,and relieves the pressure in the domestic labour.The digital logic to control circuit of the washing machine has only two or three programs,also has a fool according to the program.But the revivification of washing machine can control a large complex program,and can turn the water level and rinsing functions into tiny,because of its different functions in clothing,washing procedure increases significantly. This design uses AT89C51 as the main control chip,all the programs of the washing machine are under the control of the CPU so that washing,rinsing and dehydration functions don’t need to be operated by manual.The hardware design of the system includes power module,water monitoring module,LED display and output controller,the software part is composed of the main procedure,timing services application and external services. Key words:Washing Machine;Single Chip Microcomputer;LED display 2
    前言 目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越 来越高。目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大 功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平， 能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、 更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注 重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各 项功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片 机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。 基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点。无论在提 高产品质量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。对 基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究，可是我们掌握全自动洗衣机这种 重要家电的工作原理和控制系统，进一步了解单片机在不同领域的应用方法，学会单片机 控制全自动洗衣机的电控板设计，同时也为将来从事电子行业打下一定基础，所以本次设 计具有重大意义。 3
    1 绪论 1.1 课题提出的目的及意义 随着数字技术的快速发展，数字技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以其集 成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等特点，在过程控制、数据采集、机 电一体化、智能化仪表、家用电器及网络技术等方面得到了广泛的应用。 洗衣机是现代人必备的日常生活家电，它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时又 省力，很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。而随着人们对生活质量的不断追求，普 通的洗衣机已经不能满足部分人的需求，所以研究多功能的全自动洗衣机具有重大的意 义。 目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越 来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等几大 功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平， 能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需求变成现实，设计出更节能、功能更全面、 更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多数洗衣机的厂家 都只注重各自品牌的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能。因此，设计出 基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。 基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点。无论在提 高产品质量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。对 基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究，可是我们掌握全自动洗衣机这种 重要家电的工作原理和控制系统，进一步了解单片机在不同领域的应用方法，学会单片机 控制全自动洗衣机的电控板设计，同时也为将来从事电子行业打下一定基础，所以本次设 计具有重大意义。 1.2 国内外研究现状 洗衣机的起源：自 19 世纪中期，美国人史密斯研制出世界上首台洗衣机至今，洗衣 机的发展已经历了一个多世纪。国内外的研究现状也有所不同。1910 年世界上第一台洗衣 机问世，标志着人类家务劳动自动化的开始。1922 年世界上第一台搅拌式洗衣机在美国诞 生。1937 年世界上第一台全自动滚筒式洗衣机投放市场。1957 年三洋公司推出世界上第 一台涡流式波轮洗衣机。从此，确立了搅拌式、滚筒式和波轮式三种工作方式的洗衣机三 足鼎立天下的局面。 4
    20 世纪 60 年代以后，洗衣机在一些发达国家的普及率迅速上升。70 年代，日本生产 出波轮式套桶全自动洗衣机。70 年代后期，日本又生产出微电脑控制型波轮式套桶全自动 洗衣机。80 年代后，“模糊控制”开始应用于洗衣机，生产出了智能型模糊控制洗衣机， 使洗衣机的功能更加完善，其洗衣程序更随人意，其使用操作更简单化。进入 90 年代， 由于电机调速技术的提高，实现了洗衣机宽范围、大调速比的转速变换与调节，诞生了各 种新水流洗衣机。20 世纪末到 21 世纪初，变频洗衣机问世，使洗衣机的功能更具人性化， 实现真正意义上的智能化控制，成为目前人们研究的主要方向。 由于我国洗衣机起步晚，在技术方面存在问题，不可避免的在现有洗衣机型中存在噪 声大，漏电和漏水等弊病，在质量方面与国外存在一定的差距。所以现在内资品牌正立足 技术升级，也开始重视高端产品研发，洗衣机的技术革命正在国内愈演愈烈。 1.3 发展趋势 随着更多国内外强势品牌加入研究新的技术，开发新的产品，洗衣机行业将爆发新一 轮以“绿色环保”、“节水节能”为主题的大战。而技术制高点则是未来的竞争焦点。消 费者选择自动选择进水量和洗衣程序，进一步实现省水、省电。在国内从洗衣机市场得到 的商情显示，由于受水资源不断减少，自来水费有所提高等因素的影响，市场上那些用水 量较大的洗衣机销售受阻，而具有节水功能的洗衣机销路不断看好。针对市场需求的变化， 一些生产厂家如小天鹅、小鸭、海尔等，先后向市场推出了一批节水型全自动洗衣机，受 到消费者的青睐，成为洗衣机中的购买热点。节水型全自动洗衣机的主要特点是可供用水 水位在选择上有 6 种、8 种、10 种等多种。有的节水型全自动洗衣机最低水位在 12 升至 20 升之间，用水量大大减少。除此之外，由于传统双缸洗衣机用水量可以随意选择，因此 又重新被消费者认可。 今后，洗衣机将以高可靠性，完善的功能，节水省电，降噪省时以及规格品种多样化 为发展方向。但是由于普通洗衣机采用按键和机械定时器进行控制，导致出现触点易磨损， 故障率高，并在使用过程中不能给用户准确的定时和醒目的显示，而采用单片机实现洗衣 机的智能控制可以有效地克服这些缺点，并能灵活的实现多功能技术兼容，所以采用单片 机来控制全自动洗衣机的系统会应用的越来越广泛。 1.4 系统的工作流程 洗衣机的工作流程包括：洗涤→脱水→漂洗→脱水→漂洗→烘干。上述工作程序中， 包括三个过程，洗涤过程漂洗过程脱水过程。 5
    1. 洗涤过程：放好待洗物，启动开关，进水阀通电，向洗衣机供水，当供水达到 预定水位时，水位开关接通，进水阀断电关闭，停止供水。洗涤电动机接通电 源，带动波轮旋转，搅动衣物进行洗涤。通过电动机不停地正转，停，反转， 反复循环，形成洗涤水对衣物产生强烈的翻滚作用，同时，衣物之间，衣物与 四周桶壁之间产生相互摩擦和撞击力，以此达到洗涤衣物的目的。 2. 漂洗过程：与洗涤过程动作完全一样。 3. 脱水过程：洗涤或漂洗过程结束后，电动机停止转动，排水阀通电打开，进行 排水，当水位低到一定程度时，满足安全条件，脱水电动机接通，带动脱水桶 高速旋转，利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出，全部洗衣工作完成 后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。 1.5 本论文主要研究内容 1.5.1 本论文的主要内容 本论文的主要内容安排如下： 1. 设计主控板模块硬件电路 —芯片选型，确定选用的芯片 —了解芯片的外围电路，分析芯片间的接线方式，设计硬件原理图 —用 Visio 绘制电路图 —元器件的选型等 2. 设计外围电路及附加设备 —蜂鸣电路的选型与设计 —液晶显示电路的选型与设计 —上面两个电路的电路图的绘制 3. 该系统软件的设计 —编制主控板读写程序 —编制蜂鸣器及液晶显示相关程序 4. 对软件、硬件进行调试 1.5.2 本论文主要解决的问题 1.洗衣机主控模板硬件、软件设计 2.水位监测设计 3.液晶显示软件、硬件设计 4.系统电源设计 6
    2 系统的整体方案设计 2.1 系统的整体构架 主控制系统运用的是 AT89C51 单片机，其控制的对象包括：进水阀、排水阀、电机。 这些被控对象需要根据不同的洗衣程序来设定它们不同的工作状态和工作时间，进水阀和 排水阀的控制还需要水位检测，同时需要数码管显示不同的工作状态及运行剩余时间。发 光二极管用来指示洗衣机的运行状态；按键用来控制程序的运行和设置洗涤模式；蜂鸣器 用来进行程序运行提示及故障报警。洗衣机控制器系统整体构架如图 2-1 所示： 各框图的作用： 2-1 硬件结构框图 1. 单片机电路：单片机电路是程序控制的中心，它把计算机的各种功能电路都集成在一 块芯片上，主要包括中央处理器 CPU、程序存储器 ROM、数据存储器 RAM、输入/输出 接口电路及计时、分频、扫描、定时、时间设定等电路，ROM 内已固化了洗衣机操作 程序，单片机根据输入指令和检测信号，调出内部相应的操作程序，通过电路处理后， 输出各种电路控制信号，使洗衣机自动完成程序操作过程。如果单片机自身出故障， 或控制电路传送给单片机的信息不正确，洗衣机就不能正常工作。 2. 直流电源电路：这是为单片机及其外围控制电路提供直流电源的电路，它将输入的 220V 交流电经过变压、整流、滤波、稳压后，变为稳定的低压直流电，送给单片机、 可控硅触发电路、显示电路等。 3. 复位电路：此电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，若电源出现过低电压时， 7
    将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的标准程序状态， 以消除由于各种原因引起的程序紊乱。 4. 时钟电路：由晶振元件与单片机内部电路组成，产生的振荡频率为单片机提供时钟信 号，供单片机信号定时和计时。 5. 按键输入电路 （1） 按键 K1，接 P1.0，作为工作过程中的启动/停止键； （2） 暂停键 K2，接 P3.3，用外部中断 1 实现工作过程的暂停，根据用户的需要可 以进行手工洗涤； （3） 标准键 K3,接 P3.4，作为标准洗涤选择键； （4） 轻柔键 K4，接 P3.5，作为轻柔洗涤选择键； （5） 快速键 K5，接 P3.6，作为快速洗涤选择键； （6） 压电蜂鸣器接 P1.7，作为洗衣时间到以及故障发生的报警器。 6. 显示电路 74LS138 译码器为 3-8 译码器，选用它可以解决 I/O 口线数量不足的问题。从控制要 求可知，洗衣机的工作模式以及工作程序必须有 7 种不同的显示加以区别。74LS138 译码器的输入端 C、B、A 分别接 P1.1、P1.2、P1.3，输出端分别与 7 个发光二极管 D0-D6 的阴极相连，发光二极管阳极接电源，输出端 Y0 控制 D0“电源”指示灯；Y1 控制 D1“标准”指示灯，Y2 控制 D2“轻柔”指示灯；Y3 控制 D3“快速”指示灯；Y4 控制 D4“洗涤”指示灯，Y5 控制 D5“漂洗”指示灯；Y6 控制 D6“脱水”指示灯。 7. 负载驱动电路 该电路多由双向可控硅及触发器电路组成。双向可控硅作为无触点开关控制电机等负 载的通断及运行。单片机根据按键输入指令或接收的检测信号，输出相应的控制信号， 控制可控硅触发电路的导通，使电机等负载得电运转。 8.报警电路 此电路在洗衣机中起提示和报警的作用。根据程序安排和软件设置，当洗衣完成后， 洗衣机将发出蜂鸣声以提示用户洗衣完成。 9.水位开关和安全开关电路 水位选择开关，接 P1.5，用户根据需要选择水位，在进水期间，系统不断检测，当到 达设定水位时就停止进水。水位电路和安全开关电路由传感器监测，其通断状态由电 路输送给单片机，由单片机进行指令控制。 8
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