全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、編 號：_審定成績：_ 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）設(shè)計（論文）題目:_ _單 位（系別）：_學(xué) 生 姓 名：_專 業(yè)：_班 級：_學(xué) 號：_指 導(dǎo) 教 師：_答辯組負(fù)責(zé)人：_填表時間： 20 年 月重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院教務(wù)處制重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書設(shè)計(論文)題目 學(xué)生姓名 系別 專業(yè) 班級 指導(dǎo)教師 職稱 聯(lián)系電話 教師單位 下任務(wù)日期_ _年_月_日 主 要 研 究 內(nèi) 容 、 方 法 和 要 求 進 度 計 劃 主 要 參 考 文 獻指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日備注：此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并于畢業(yè)設(shè)計

2、(論文)開始前下達給學(xué)生。摘 要洗衣機從20世紀(jì)80年代初期開始進入中國家庭，并由最初的單缸洗衣機到雙缸洗衣機，再到全自動洗衣機。全自動洗衣機也從最初的采用機械電動式控制器的普通式全自動洗衣機，發(fā)展到采用微電腦控制的微電腦控制全自動洗衣機，再到采用了模糊控制技術(shù)的模糊控制全自動洗衣機。全自動洗衣機是一種同時具有洗滌、漂洗和脫水等功能，且它們之間的轉(zhuǎn)換不用手工操作且能知道進行的洗衣機。隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)被廣泛使用于智能控制的領(lǐng)域中。單片機以體積小、功能全、價格低廉、開發(fā)方便的優(yōu)勢得到了很多的電子系統(tǒng)設(shè)計者的青睞，它適合于實時控制，可構(gòu)成工業(yè)控制器、智能儀表、智能接口、智能武器裝置以

3、及通用測控單元等。本文以AT89S52單片機為核心，設(shè)計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括了用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結(jié)束演奏四個階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路和機械控制電路三大模塊構(gòu)成。電源電路為數(shù)字控制電路提供穩(wěn)定的5V直流電壓，為電動機提供220V市電；數(shù)字控制電路負(fù)責(zé)控制洗衣機的工作過程，主要由AT89S52單片機、兩位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；機械控制電路實現(xiàn)了水位檢測、電機驅(qū)動、進水、排水等功能，主要是由水位檢測器、電動機、傳動系統(tǒng)部件、進水排水電磁閥組成。 【關(guān)鍵詞】AT89S52單片機 洗衣機 控制ABSTRACT

4、Washing machine since the early 1980 s to enter the Chinese families, and from the original single cylinder washing machine to the two cylinder washing machine, to fully automatic washing machine. Full-automatic washing machine is also from the initial ordinary type full-automatic washing machine ad

5、opts mechanical motor controller, development to the microcomputer control of the microcomputer control automatic washing machine, and then to adopt the fuzzy control of fuzzy control technology for full automatic washing machine. Fully automatic washing machine is a kind of washing, bleaching nod s

6、pinning the washed at the same time and dehydration, and other functions, and the conversion between them without manual operation and can know the washing machine.With the rapid development of digital technology, digital technology is widely used in the fields of intelligent control. MCU with small

7、 volume, complete functions, the advantages of low cost, easy development got the fad of many electronic systems designers, it is suitable for real-time control, can form industrial controller, intelligent instrument, intelligent interface device, intelligent weapons, and general measurement and con

8、trol unit, etc.Based on AT89S52 single chip microcomputer as the core, this paper designs the automatic washing machine control system. This system realizes the control of the whole process of laundry washing machine, including the end user parameter input, washing, dehydration and play four stages.

9、 Control system is mainly composed of the power supply circuit, digital control circuit and mechanical control circuit three big modules. Power supply circuit for digital control circuit to provide stability of the 5 v dc voltage, motor provides 220 v mains; Digital control circuit controls the work

10、ing process of the washing machine, is mainly composed of AT89S52 single chip microcomputer, both Yin digital tube, buttons, buzzer, LED lamp; Mechanical control circuit to achieve the water level detection, motor drive, water, drainage, and other functions, mainly by water level detector, motor and

11、 transmission system components, water drainage of solenoid valve.【Key words】 Single-Chip Microcomputer The washing machine Control目 錄前 言1第一章 系統(tǒng)的總體設(shè)計3 第一節(jié) 本課題的任務(wù)和要求3 第二節(jié) 工程技術(shù)方案3第二章 系統(tǒng)的硬件組成4 第一節(jié) 控制系統(tǒng)的組成4 第二節(jié) 各具體模塊的硬件組成5 一、電源電路5 二、震蕩電路5 三、復(fù)位電路6 四、顯示電路6 五、按鍵電路7 六、水位開關(guān)電路7 七、 輸出可控硅電路8第三章 系統(tǒng)的工作過程及控制程序9 第一

12、節(jié) 全自動洗衣機的工作過程9 第二節(jié) 控制系統(tǒng)的工作過程9 一、按鍵選擇洗衣功能10 二、洗衣過程控制11 三、洗衣結(jié)束蜂鳴器鳴叫14 四、9種洗衣狀態(tài)的過程15第四章 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)17 第一節(jié) AT89S52單片機的介紹17 一、AT89S52單片機的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)17 二、單片機引腳介紹18 三、AT89S52單片機的中斷系統(tǒng)21 第二節(jié) 驅(qū)動電路ULN200323 一、驅(qū)動電路概述23 二、ULN2003的介紹23 三、ULN2003A引腳圖及功能24 第三節(jié) 水位開關(guān)25 一、電容式水位25 二、電子式水位25 三、電極式水位26 四、光電式液位26 五、音叉式水位27 六、洗衣機水位傳

13、感器27 第四節(jié) 洗衣機的電機27  一、定速電機28 二、變速電機28 第五節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計以及調(diào)試30 一、系統(tǒng)設(shè)計31 二、使用的單片機選取的型號32致 謝34參考文獻35附 錄36 一、 工程設(shè)計圖紙36 二、源程序37 51- -前 言1874年,有人發(fā)明了用木制手搖洗衣機。它的發(fā)明者是美國人比爾·布萊克斯。布萊克斯所發(fā)明的洗衣機只是在木筒里裝上6塊葉片,使用用手柄和齒輪傳動,構(gòu)造卻極為簡單,通過葉片來使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn),從而達到是衣物潔凈的目的。而這套裝置的問世,可以使那些為了冥思苦想提高生活效率的人們很受啟發(fā),這開始大大加快了洗衣機的改進過程。到了1880年,美國又

14、發(fā)明了蒸氣洗衣機,開始使用蒸氣動力取代人力。之后,隨著水力洗衣機以及內(nèi)燃機洗衣機的相繼出現(xiàn)。到了1911年,世界上第一臺的電動洗衣機在美國試制成功。而電動洗衣機的問世,則標(biāo)志著人類家務(wù)勞動的自動化開端。電動洗衣機經(jīng)過不斷的改進與完善,在1922年美國瑪依塔格公司所研制成功一種新的洗衣方式稱之為“攪拌式”的機器攪拌式洗衣機。這種洗衣機的構(gòu)造是在筒的中心位置裝上一個立軸,而立軸的下端有一個裝置叫攪拌翼,并通過電動機來帶動立軸工作,進行周期性的正反方向的擺動,通過這種方式來驅(qū)使衣物和水流之間進行不斷翻滾和相互摩擦,以此來去除衣物上的污垢。因為攪拌式洗衣機從結(jié)構(gòu)和洗衣功能相對來說更加科學(xué)合理和具有更好

15、的洗滌效果,從而受到人們的普遍歡迎。但是不過很快不到10年的工夫,美國的本德克斯航空公司又宣布,他們公司所研制成功了第一臺的前裝式滾筒洗衣機,這種機器可以實現(xiàn)洗滌和漂洗以及脫水功能在同一個滾筒內(nèi)完成。這就意味著電動洗衣機在型式上又前進了一步,在自動化方向又躍進了一個臺階！直到今天,滾筒式洗衣機仍然在很多地區(qū)和國家得到廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)化的加速發(fā)展,在世界上各個國家都加快了洗衣機研制的進程。起初英國研制并推出了一種叫做為噴流式洗衣機,它就是靠筒體一側(cè)來運轉(zhuǎn)波輪從而產(chǎn)生強烈渦流,來促使洗滌液和衣物共同在滾筒之內(nèi)不斷翻滾旋轉(zhuǎn),達到洗凈衣物的效果。到了1955年,另具風(fēng)格、并且至今都在流行的波輪式洗

16、衣機在日本研制出來。此時,攪拌式和滾筒式以及波輪式這三種類型的洗衣機共同占有了洗衣機市場的大部分江山。到了20世紀(jì)60年代之后,許多發(fā)達國家在洗衣機的消費市場開始形成一系列的產(chǎn)品,洗衣機的家庭普及率急速上升。在此期間日本在洗衣機的發(fā)展領(lǐng)域備受矚目。60年代在日本出現(xiàn)了能帶干桶的雙桶洗衣機,也就是人們所謂的“半自動型洗衣機”。到了70年代,日本又生產(chǎn)了出波輪式套桶全自動洗衣機。而到了70年代后期隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,通過單片機控制(即微電腦控制)的全自動洗衣機橫空出世。而到80年代,通過所謂的模糊控制,使洗衣機功能更加完備,操作更加簡便,外觀造型更加為時尚,洗衣程序更加隨人意。進入了90年代以后

17、,由于電機調(diào)速技術(shù)水平的提高,寬范圍的轉(zhuǎn)速變換以及調(diào)節(jié)在洗衣機上的實現(xiàn),從而誕生了許多的新水流洗衣機。在此以后,在電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展和提高的基礎(chǔ)上,日本又開發(fā)和生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機,這中洗衣機直接省去了齒輪傳動和變速機構(gòu),這是洗衣機驅(qū)動方式上的一場革命。第一章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 第一節(jié) 本課題的任務(wù)和要求以單片機做為核心功能部件,設(shè)計一個單片機控制的洗衣系統(tǒng),要求能夠?qū)崿F(xiàn)以下操作及功能:洗衣機的功能主要就是能夠完成衣服的洗滌、漂洗以及脫水功能。而這三個功能的組合可以形成總共9種選擇,而選擇哪一種組合來執(zhí)行洗衣程序,則是由用戶通過控制板的選擇按鍵來決定。比如:單獨進行脫水,或者進行洗滌和漂

18、洗操作而不進行脫水等過程,則是單片機根據(jù)用戶的需要來執(zhí)行相對應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)的。在洗滌和漂洗的過程中,都需要盛水桶內(nèi)的水位達到所設(shè)定要求。假如遇到無水或者水位不足,則需要隨時進水。當(dāng)設(shè)定水位、按下電源開關(guān)以后,洗衣機將要進入洗衣功能過程選擇狀態(tài),則此刻面板指示為00',若此時按選擇鍵則可以選擇不同的過程(在01'一09'之間進行循環(huán)顯示以指示選擇不同的洗衣過程),進入洗衣機的洗滌、漂洗或脫水程序等。如果進入洗衣程序開始洗滌或漂洗或脫水時,此時數(shù)碼管顯示的是剩下的時間(單位為分鐘)。隨著程序的運行,顯示的時間將會不斷減少直到洗衣程序完成后顯示0'。一個洗衣過程結(jié)束后,蜂

19、鳴器將鳴叫用以提醒,此時不再接受用戶的按鍵輸入,顯示值為0',等待用戶關(guān)掉洗衣機的電源。第2節(jié) 工程技術(shù)方案目前國內(nèi)和國外市場上有很多類型的洗衣機,可以采用不同的控制系統(tǒng),一般都是以單片機以及PLC可編程控制器為主?；趯嶋H情況本次設(shè)計主要選用AT89S52單片機的各部件的控制要求。以單片機為主體的控制芯片,加上由振蕩時鐘、輸入開關(guān)、按鍵、8位LED數(shù)碼管顯示器、蜂鳴報警器以及雙向可控硅驅(qū)動電路等組成的系統(tǒng),來形成一個完整的單片機控制系統(tǒng)。對于故障的排除,在檢測過機械部件以后,一般來說先檢測外圍的有關(guān)控制電路,等確定正常后,再判斷單片機的故障,控制系統(tǒng)接受有關(guān)的動作指令,然后發(fā)出相應(yīng)的

20、執(zhí)行指令,使電機,進水閥,排水閥按照程序的要求通電運行,同時要對洗衣機的的工作狀態(tài)進行檢測和顯示。第2章 系統(tǒng)的硬件組成第1節(jié) 控制系統(tǒng)的組成整個系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示：圖1：系統(tǒng)框架該電氣圖的核心部件是由單片機控制芯片,再加上由振蕩時鐘電路、輸入開關(guān)、按鍵、8位LED數(shù)碼管顯示器、蜂鳴報警器和雙向可控硅驅(qū)動電路以及欠壓檢測保護電路等組成的系統(tǒng),來形成一個完整的單片機控制系統(tǒng)。通過對單片機編程以實現(xiàn)對洗衣機整個洗滌程序和過程進行監(jiān)測、判斷、控制以及人機交互。從整個控制板引出的導(dǎo)線主要包括:電源線、安全開關(guān)引線、水位壓力開關(guān)引線、進水電磁閥引線以及電動機引線(包括正向和反向)和排水閥引線等。當(dāng)

21、接通電源后,通過水位壓力開關(guān)和按鍵開關(guān)向單片機輸入信號,單片機則按照預(yù)先設(shè)定的程序來驅(qū)動進水閥、洗滌電機、排水閥等輸出部件進行動作,同時,通過數(shù)碼管顯示和蜂鳴器鳴叫與用戶進行相互交互,來指示當(dāng)前正在進行的洗衣過程和剩余的時間多少。第二節(jié) 各具體模塊的硬件組成一、電源電路 交流22OV經(jīng)過電源開關(guān)后輸入至變壓器Tl、二極管全波整流電路和電解電容,以變壓、整流、濾波后,再經(jīng)過7805進行穩(wěn)壓,提供穩(wěn)定的十5V電壓供應(yīng)給控制板各器件。圖2：電源電路二、震蕩電路由一個12MHz的晶振和兩個30PF電容構(gòu)成,組成單片機的時鐘電路。如圖3:圖3：震蕩電路三、復(fù)位電路用于單片機上電時產(chǎn)生復(fù)位動作,如圖4所示

22、:圖4：復(fù)位電路 四、顯示電路接兩只共陽8段LED；開機時顯示00值，用戶按下選擇按鍵后，顯示選擇的洗衣過程代碼;用戶按下啟動按鍵后,開始洗滌并顯示剩余的時間(單位為分鐘)。如圖5所示：圖5：顯示電路 五、按鍵電路洗衣機剛加電時,選擇按鍵S1用于選擇所需要的洗衣過程;選定后，按下啟動按鍵S2，開始啟動選定的洗衣程序。如圖6所示：圖6：按鍵電路 六、水位開關(guān)電路水位開關(guān)用于檢測洗衣桶內(nèi)水位高低,若洗衣時遇水不足或需補水,單片機將根據(jù)該開關(guān)的通斷情況以決定是否需要進水。若需進水,則打開進水閥直至水位開關(guān)閉合.如圖7所示：圖7：水位開關(guān)電路7、 輸出可控硅電路該電路由AT89C51的輸出端口經(jīng)ULN

23、ZO03反相驅(qū)動后用以控制以下幾部分電路。(一)外接蜂鳴器電路當(dāng)洗衣全過程結(jié)束時，蜂鳴器連續(xù)鳴叫6次，每次持續(xù)1S，間隔1S。(二)進排水和電機正反轉(zhuǎn)控制該電路主要由四只雙向可控硅組成,將單片機輸出的控制信號轉(zhuǎn)換為電機或電磁閥的通斷動作。當(dāng)某一時刻通過單片機在可控硅的觸發(fā)極上加入觸發(fā)信號時,可控硅將導(dǎo)通,電機或電磁閥將獲得220V的交流供電而進入工作,因此,雙向可控硅在該電路中起交流電源的開關(guān)作用。洗衣機的進水、排水,洗滌過程中的電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),實際上就是通過控制上述四只可控硅的通斷來實現(xiàn)的。如圖8所示:圖8：輸出可控硅電路第三章 系統(tǒng)的工作過程及控制程序第1節(jié) 全自動洗衣機的工作過程洗衣機的

24、功能主要就是要求能夠完成衣物的洗滌、漂洗和脫水過程。而這三種功能的組合就可以形成總共9種選擇,到底是選擇由哪一種組合來執(zhí)行洗衣的程序,則是由用戶通過控制功能板上的選擇按鍵來做決定。比如:若單獨進行脫水,或者進行洗滌以及漂洗而不進行脫水這個過程,則是由單片機系統(tǒng)根據(jù)用戶的要求來執(zhí)行相對應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)。洗滌和漂洗兩種動作的功能上基本相同,兩者都是通過控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來達到清洗衣物的主要目的。并且它們在同一個過程中,洗滌和漂洗的時候電機的停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的周期是完全相同的。而在洗滌和漂洗過程中,則都需要盛水桶里面的水位達到所設(shè)定的要求。假如遇到?jīng)]有水或者水位不足的情況,那么就要隨時進水。脫水動作是通

25、過電機的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的,在脫水的同時要求排水閥門一直打開,也正是由于排水閥門的打開,才能使脫水時的電機速度和洗滌時的電機正轉(zhuǎn)速度不相同(這是通過機械裝置實現(xiàn))。而當(dāng)設(shè)定水位以及按下電源開關(guān)后,那么洗衣機就將進入洗衣功能的選擇狀態(tài),這個時侯控制面板指示為00',通過按啟動/暫停鍵就可以選擇不同的過程(在00'09'之間進行循環(huán)顯示來指示選擇不同的洗衣過程),而在按下啟動按鍵后，進入洗衣機的洗滌、漂洗或脫水控制程序。在進入洗衣程序并且開始洗滌、漂洗、脫水操作的時候,數(shù)碼管此時顯示的是剩下的時間(以分鐘為單位)。隨著程序的運行,顯示的時間將不斷減少直至洗衣程序完成后顯示00&#

26、39;。一個洗衣過程結(jié)束后,蜂鳴器將鳴叫6下用以提醒,此時不再接受用戶的按鍵輸入,顯示值為00',等待用戶關(guān)掉洗衣機的電源。第2節(jié) 控制系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)的工作過程為：步驟1：按下電源開關(guān)步驟2：按鍵選擇洗衣機功能，并在數(shù)碼管上顯示00-09，來確定顯示其洗衣功能步驟3：按下開始按鈕，開始選定的洗衣過程，并現(xiàn)實倒計時步驟4：洗衣結(jié)束，蜂鳴器鳴叫6下，提醒結(jié)束。下面將步驟2、步驟3、步驟4的控制過程講述如下：一、按鍵選擇洗衣功能通過選擇按鍵，則顯示加1，現(xiàn)實到09后，再次按鍵，重新恢復(fù)到0，其中01-09分別代表9中不同的洗衣模式。選擇模式后，按下啟動按鍵，開始啟動洗衣程序。按鍵選擇洗衣

27、功能流程圖如下：開始否是值=0 值=10？否是是是是否否否步驟3顯示數(shù)值加1選擇鍵松開？選擇鍵按下？選擇鍵按下？防抖動延時啟動鍵按下？二、洗衣過程控制在一次標(biāo)準(zhǔn)的洗衣過程中,洗衣機是以如下步驟進行的:開始一進水一洗滌一排水一脫水一進水一洗滌一排水一脫水一進水一洗滌一排水一脫水一結(jié)束。在這次動作過程中,洗滌過程是指:進水洗滌;漂洗過程是指排水一脫水一進水一洗滌一排水一脫水一進水一洗滌(兩次的洗滌和兩次的時間都為2分鐘的脫水過程);脫水過程是指:排水一脫水。所以,在編寫控制程序的時候,可以將其中的進水動作作為洗滌過程的一部分,排水動作作為脫水過程的一部分,也就是說要將它們作為一個整體來考慮。在漂洗

28、和洗滌的時候電機的動作過程(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止的時間)也大致相同。所以,在整個洗衣程序里如果是從大的方面來看那么只需要把握洗滌和脫水過程這兩個部分的控制即可。（一）進水過程洗滌、漂洗以及浸泡時,則必須首先向盛水桶內(nèi)進水。洗衣機的進水以及停止進水,都是通過水位開關(guān)和進水閥的開和閉來進行控制的。若桶內(nèi)沒有水或者水位達不到設(shè)定水位時,單片機將通過控制進水閥閉合,開始加水;而當(dāng)桶內(nèi)的水位達到設(shè)定的水位時,水位開關(guān)則受壓力閉合,單片機則根據(jù)這一信息而停止注水。進水過程流程圖如下：開始是水位開關(guān)閉合？否打開進水閥水位開關(guān)閉合？否是關(guān)閉進水閥結(jié)束（二）洗滌過程洗滌分為4種洗滌方式，分別為標(biāo)準(zhǔn)洗滌、輕柔洗滌、強

29、力洗滌、最后15秒的快速洗滌，這四種洗滌電機轉(zhuǎn)動的過程如下表所示：單位：秒正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)停止一個周期標(biāo)準(zhǔn)洗滌0.64.4輕柔洗滌1.24.4強力洗滌0.56最后快洗0.83.2 在洗滌過程中,假如遇到水位開關(guān)斷開或者用戶要求補水情況(重新選擇水位),則需要打開進水閥進水一直到水位滿足要求為止。在浸泡洗滌過程中,電機停止2分鐘,洗滌1分鐘。但每1分鐘的洗滌過程中沒有最后巧秒的快速洗滌,而在洗滌和漂洗時則是有最后15秒的快洗。通過四種洗滌方式的參數(shù)選擇，即可選擇洗滌方式。洗滌程序流程圖如下：開始獲得不同洗滌方式的參數(shù)是進水程序

30、需加水？否電機正轉(zhuǎn)XX秒電機停止XX秒電機反轉(zhuǎn)XX秒電機停止XX秒計數(shù)加1否是時間到？結(jié)束（三） 排水過程當(dāng)洗滌和漂洗結(jié)束后,則應(yīng)當(dāng)進行排水操作。為了避免空排水造成時間損耗和排水不完全而帶水脫水造成的對電機的損害,故按照一般排水時間設(shè)計，如果水位開關(guān)從閉合到斷開的時間為T秒，則應(yīng)該在水位開關(guān)斷開后繼續(xù)排水150S，即總排水時間為(T+150)S。注意:排水結(jié)束后排水開關(guān)仍然是打開的。排水過程程序流程圖如下：開始打開排水閥否 水位開關(guān)斷開？是延時150S結(jié)束（四）脫水過程在洗衣機排水結(jié)束以后,就將進入脫水過程,脫水主要分間隙脫水和長脫水兩種。首先進行的是間隙脫水,為時28秒,此刻電機按照“正轉(zhuǎn)一

31、?！钡闹芷谶M行循環(huán)動作,時間是正轉(zhuǎn)4秒則停3秒。而在間隙脫水過程結(jié)束之后,將進入長脫水過程,按照用戶事先所設(shè)定好的時間進行脫水,一般來說有2分鐘和5分鐘的脫水時間,此過程中電機將一直保持高速正轉(zhuǎn)。脫水結(jié)束后需延遲30S后才能關(guān)閉排水閥。脫水程序流程圖如下：開始正轉(zhuǎn)4S，后停3S否 4次即28S到？是正轉(zhuǎn)X秒延時30S關(guān)閉排水閥結(jié)束三、洗衣結(jié)束蜂鳴器鳴叫洗衣結(jié)束后，蜂鳴器鳴叫6聲，每次持續(xù)1秒，停止1秒。蜂鳴器鳴叫程序流程圖：開始 蜂鳴器鳴叫1S蜂鳴器停止1S否鳴叫6次？是停止四、9種洗衣狀態(tài)的過程（1） 洗衣全部過程如下表表1：洗衣機全過程進水浸泡洗滌排水脫水進水洗滌排水脫水進水洗滌排水脫水標(biāo)

32、志ABCDEFG時間7分鐘15分鐘（T+150）S+2分鐘進水時間+2分鐘（T+150）S+2分鐘進水時間+2分鐘（T+150）S+5分鐘9中洗衣狀態(tài)的不同洗衣過程如下表2：表2：不同洗衣狀態(tài)過程顯示代碼程序名稱所需過程所需時間程序代碼01浸泡洗滌ABCDEFG51分鐘1000 000002強力洗滌BCDEFG44分鐘1100 000003標(biāo)準(zhǔn)洗滌BCDEFG44分鐘1100 000004輕柔洗滌BCDEFG44分鐘1100 000005快速洗滌BEFG34分鐘1101 100006單獨洗滌B15分鐘1101 111107漂洗脫水CDEFG29分鐘1110 000008單獨脫水G9分鐘1111

33、 111009留水停機BCDEF35分鐘1100 0001（二）總體洗衣過程流程圖開始否 是否進行D過程？按鍵選擇洗滌方式并顯示是否運行D過程程序 啟動按鍵按下？是判斷洗滌方式，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，開始顯示倒計時否 是否進行E過程？是否 是否進行A過程？是運行E過程程序否 是否進行F過程？運行A過程程序 是否進行B過程？是否運行F過程程序是否 是否進行G過程？運行A過程程序是否 是否進行B過程？是運行G過程程序鳴叫6次提醒運行B過程程序結(jié)束 是否進行C過程？否是運行C過程程序第4章 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)第一節(jié) AT89S52單片機的介紹單片機:將CPU、ROM、RAM、定時/計數(shù)器、FO接口和中斷系統(tǒng)、串

34、行口集中在一塊芯片上,就叫做單片微型計算機,簡稱為單片機。AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：40個引腳，8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位

35、 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。 一、AT89S52單片機的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)從圖9中我們可看出,AT89S52單片機的組成結(jié)構(gòu)當(dāng)中中主要包含運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、4個8位的FO口、一個串行口、2個定時器/計數(shù)器以及中斷系統(tǒng)、振

36、蕩器等功能部件。圖9：AT89S52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖二、單片機引腳介紹如圖10所示為89S52單片機 40引腳雙列直插形式，各引腳功能如下：圖10 89S52引腳圖（一） 電源和晶振VccAT89S52電源正端輸入，接+5V。Vss電源地端。XTAL1輸入到振蕩器的反相放大器。XTAL2反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。當(dāng)用外部振蕩器時，XTAL2不用，XTAL1接收振蕩器信號。（二）控制線1.輸入RST復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。EA/Vpp訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了

37、執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。2.輸入，輸出ALE/PROG地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標(biāo)志位（地址為8

38、EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。3.輸出PSEN外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 當(dāng)AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。（三）I/O口單片機51系列共有四個8位雙向并行I/O通道口，分別是P0、P1、P2、P3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。在這四個8位雙向并

39、行I/O通道口中，我們應(yīng)該選擇哪一個通道口作為輸入信號和輸出信號的端口呢？下面我們先來了解一下四個通道口的結(jié)構(gòu)。1.P0口介紹 P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。2.P1口介紹 P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)

40、部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。3.P2口介紹 P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，

41、P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。4.P3口介紹P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。端口引腳功能特征P3.0串行通信輸入RXD）P3.1串行通信輸出(TXD)P3.2外中斷0輸入(INT0)P3.3外中斷1輸入(

42、INT1)P3.4定時/計數(shù)器0的外部輸入(T0)P3.5定時/計數(shù)器1的外部輸入(T1)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通(WR)P3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通(RD)表3： P3口的第二功能現(xiàn)在我們已經(jīng)對四個8位雙向并行I/O口有了初步的了解。根據(jù)以上的介紹我們知道只有P1口是標(biāo)準(zhǔn)的I/O口，所以我們選用P0口作為數(shù)據(jù)端口，P0口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線。三、AT89S52單片機的中斷系統(tǒng)本次畢業(yè)設(shè)計的數(shù)碼管顯示部分是利用定時中斷觸發(fā)單片機中斷處理程序，以實現(xiàn)顯示時間的功能。所以，以下內(nèi)容是對89S52單片機的中斷系統(tǒng)的介紹。（一）中斷程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的

43、執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向為處理內(nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后，CPU繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。（二）中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件89S52有5個中斷源：1.INT0：外部中斷0請求，低電平有效。通過P3.2引腳輸入。2. INT1：外部中斷1請求，低電平有效。通過P3.3引腳輸入。3. T0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求。4.TI：定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求。5. TXD/RXD：串行口中斷請求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時，便請求中斷。每一個中斷源都對應(yīng)一個中斷請求標(biāo)志位，它們設(shè)置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當(dāng)這些中斷源請求中斷時，相應(yīng)的標(biāo)

44、志分別有TCON和SCON中的相應(yīng)位來鎖存。（三）89S51中斷系統(tǒng)有以下4個特殊功能寄存器1.定時器控制寄存器TCON（用6位）；2.串行口控制寄存器SCON（用2位）；3.中斷允許寄存器IE；4.中斷優(yōu)先級寄存器IP。其中，TCON和SCON只有一部分用于中斷控制。通過對以上各特殊功能寄存器的各位進行置位或復(fù)位等操作，可實現(xiàn)各種中斷控制功能。（四）中斷的響應(yīng)過程及中斷矢量地址 中斷處理過程可分為3個階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。89C52的CPU在每個機器周期的S5P2期間順序采樣每個中斷源，CPU在下一個機器周期S6期間按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志。如查詢到某個中斷標(biāo)志為1，則將在接下

45、來的機器周期S1期間按優(yōu)先級進行中斷處理。中斷系統(tǒng)通過硬件自動將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入PC，以便進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。表4既是各個中斷源對應(yīng)的中斷矢量地址。由于89S52系列單片機的兩個相鄰的中斷源中斷服務(wù)程序入口地址相距只有八個單元，一般的中斷服務(wù)程序是容納不下的，通常是在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址中放一條常跳轉(zhuǎn)指令LJMP，這樣就可以轉(zhuǎn)到64KB任何可用區(qū)域了。表4：中斷源及其對應(yīng)的矢量地址中斷源中斷矢量地址外部中斷0（）0003H定時器/計數(shù)器0（T0）000BH外部中斷1（）0013H定時器/計數(shù)器1（T1）001BH串行口中斷（RI、TI）0023H中斷服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行，

46、一直到返回指令RETI為止。RETI指令的操作一方面告訴中斷系統(tǒng)該中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來壓入堆棧保護斷點地址從棧頂彈出，裝入程序寄存器PC，使程序返回到被中斷的程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行。第2節(jié) 驅(qū)動電路ULN2003一、驅(qū)動電路概述驅(qū)動各種不同類型的負(fù)載需要的功率電子電路大部分都要求具有大電流的輸出能力,所以,功率電子設(shè)備輸出電路的一個非常重要的組成部分就是功率驅(qū)動電ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在:W的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路。所以在許多的大型儀器儀表系統(tǒng)當(dāng)中,要經(jīng)常用到伺服電機、步進電機和各種電磁閥以及泵等驅(qū)動電壓高而且功率比較大的器件。U

47、LN20()0、ULN280O的相關(guān)系列產(chǎn)品就屬于這種可以控制的大功率器件,這種高壓大電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品很多公司大量的生產(chǎn),從而形成了各種相關(guān)系列產(chǎn)品的主要原因是由于這類器件功能強和應(yīng)用范圍廣的特點。ULNZ000、uLN2800系列是美國的Texashis加ments公司和美國的Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品。生產(chǎn)ULNZ000和ULN2800高壓大電流達林頓晶體管陣列的系列產(chǎn)品的相關(guān)公司以及型號的對照表也如表所列。在此一系列的產(chǎn)品當(dāng)中,ULNZ000系列產(chǎn)品具備能夠同時驅(qū)動7組高壓大電流負(fù)載的特性,而ULN2800系列則能夠同時驅(qū)動8組大電流和高壓的負(fù)載。美國

48、的Texas histruments公司、美國Sprague公司生產(chǎn)的ULN2003A的主要結(jié)構(gòu)是7組達林頓晶體管陣列和相對應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò),之所以稱它為單片雙極型大功率高速集成電路是因為它們具備了同時驅(qū)動7組負(fù)載的能力,在下面將介紹該電路的性能特征、構(gòu)成和電參數(shù)以及典型應(yīng)用。 二、ULN2003的介紹ULN是集成達林頓管IC，內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅(qū)動繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達林頓管組成驅(qū)動電路。 ULN是集成達林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動

49、勢的二極管,它的輸出端允許通過電流為200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動低壓燈泡。通常單片機驅(qū)動ULN2003時，上拉2K的電阻較為合適，同時，COM引腳應(yīng)該懸空或接電源。 ULN2003是一個非門電路，包含7個單元，但獨每個單元驅(qū)動電流最大可達350mA.資料的最后有引用電路，9腳可以懸空。 比如1腳輸入，16腳輸出，你的負(fù)載接在VCC與16腳之間，不用9腳。 ULN2003是大電流驅(qū)動陣列,多用于單片機、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路

50、中。可直接驅(qū)動繼電器等負(fù)載,輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。 ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。       ULN2003 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強等特點,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。三、ULN2003A引腳圖及功能圖11：ULN2003A

51、引腳圖ULN2003 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個硅NPN 達林頓管組成的驅(qū)動芯片。 經(jīng)常在以下電路中使用，作為： 1.顯示驅(qū)動2.繼電器驅(qū)動3.照明燈驅(qū)動4.電磁閥驅(qū)動5.伺服電機、步進電機驅(qū)動等電路中。ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它 能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來 處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運行。ULN2003A在各種控制電路中常用它作為驅(qū)動繼電器的芯片，其芯片內(nèi)部做了一個消線圈反電動勢的二極管。ULN2003的輸出端允許通過IC 電流200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。輸出電流大，故可以直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動低壓燈泡。ULN2003可以驅(qū)動7個繼電器,具有高電壓輸出特性，并帶有共陰極的續(xù)流二極管使器件可用于開關(guān)型感性負(fù)載。每對達林頓管的額定集電極電流是500mA，達林頓對管還可并聯(lián)使用以達到更高的輸出電流能力。