基于AT89S51單片機全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計論文

1、 . . . 基于AT89S51單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)被廣泛應(yīng)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)勢得到了許多電子系統(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、智能武器裝置以與通用測控單元等。本文以AT89S51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，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結(jié)束報警四個階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、單片機控制系統(tǒng)和外部硬件電路三大模塊組成。電源電路為單片機主控系統(tǒng)提供5v的直流電壓；單片機主控系統(tǒng)負責控制洗衣機的工作過程，主

2、要由AT89S51單片機、數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、LED燈組成。本系統(tǒng)的電路并不復(fù)雜，給AT89S51單片機載入軟件程序后，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動洗衣機的基本功能。雖然不能與電器市場上的洗衣機控制系統(tǒng)媲美，但也具有一定的實用性。關(guān)鍵詞： AT89S51；用戶參數(shù)；繼電器；控制系統(tǒng)； LEDAbstractWith its rapid development, digital technology is widely used in the field of control system. Single chip microcontroller is fav

3、ored by many electronic system designers for its smallness, full function, low price and easy application. Its pretty fit for real-time control as a core in industrial controller, intelligent apparatus, intelligent interface, intelligent weapon device, universal measure control unit, etc.This articl

4、e designs a full-automatic washing machine control system with AT89S51 as core. This system realizes whole working course of full-automatic washing machine, including four parts: user parameter input, wash, dehydrate and ending music play. Hardware system is made up of three modules: power supply ci

5、rcuit, 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, double-figured common-cathoded numeral dis

6、play, buttons, buzzer, LED. 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 components and penstocks.After downloading the program to AT89S51, this circuit can realize basic f

7、unctions of full-automatic washing machine. It seems hard for this control system to compare with perfect ones in the electrical appliance market, but it has certain practicability.Keywords: AT89S51 ; User parameter input ;water level detector ; Control system ;LED36 / 36目 錄摘要IAbstractII引言1第1章緒論21.1

8、課題開發(fā)背景21.2設(shè)計的目的和意義21.3 國外現(xiàn)狀與水平2第2章設(shè)計方案52.1設(shè)計任務(wù)52.2洗衣機的設(shè)計方案52.2.1按鍵52.2.2洗衣程序52.2.3設(shè)計總方框圖62.3控制系統(tǒng)的功能6第3章硬件設(shè)計83.1控制系統(tǒng)的電路組成83.2電源電路83.3單片機控制電路93.3.1AT89S51單片機主控系統(tǒng)93.3.2單片機的復(fù)位電路123.3.3單片機的時鐘電路133.3.4顯示電路143.3.5蜂鳴器報警電路153.3.6電動機的控制電路163.3.7進水/排水電路17第4章軟件設(shè)計184.1主程序設(shè)計184.2標準洗衣程序設(shè)計194.3洗滌程序的設(shè)計194.4漂洗程序的設(shè)計20

9、4.5脫水程序的設(shè)計21第5章調(diào)試225.1硬件調(diào)試225.2軟件調(diào)試23結(jié)論24參考文獻25致26附錄27附錄A 主電路圖27附錄B 元件清單28附錄C 程序29引 言目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代的時期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也是越來越高。目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能，但是在許多方面還是滿足不了人們的需求。這就要求設(shè)計者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平設(shè)計出更節(jié)能、功能更齊全、更人性化的洗衣機。讓洗衣服這項難于逃避的家務(wù)勞動，不再成為一種負擔。隨著加入世貿(mào)組織，跟多的國外強勢品牌加入，研究新的技術(shù)開發(fā)新的產(chǎn)品，洗衣機行業(yè)將爆發(fā)新一輪的以“

10、綠色環(huán)保”、“節(jié)水節(jié)能”為主題的大戰(zhàn)，而技術(shù)制高點則是未來的競爭焦點。在國從洗衣機市場得到的商情顯示由于受水資源不斷減少自來水費有所提高等因素的影響，市場上那些用水量比較大的洗衣機銷售受阻而具有節(jié)水功能的洗衣機的銷路不斷看好。針對市場需求的變化，一些生產(chǎn)廠家如小天鵝、小鴨、海爾等先后向市場推出了一批節(jié)水型全自動的洗衣機。然而隨著洗衣機市場的迅速發(fā)展和科技的進步創(chuàng)新，隨著滾筒洗衣機制作成本的下降，也讓滾筒洗衣機得到了很好的普與，市場占有率大幅提升。作為未來技術(shù)發(fā)展方向之一，變頻技術(shù)將帶動整個洗衣機行業(yè)的技術(shù)提升，有利于洗衣機產(chǎn)業(yè)的升級。目前的洗衣機都沒有實現(xiàn)全方面的兼容，大多數(shù)的洗衣機生產(chǎn)的廠家

11、都注重各自品牌的洗衣機的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能，洗衣機的各項功能都是由單片機控制實現(xiàn)的，因此設(shè)計出基于單片機的洗衣機控制電路系統(tǒng)具有很強的實用性。并且隨著單片機技術(shù)日新月異的發(fā)展，單片機以其集成度高、運算速度快、體積小、可靠運行、價格低廉等特點在過程控制、機電一體化、智能化儀表、家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。本設(shè)計采用AT89S51單片機作為洗衣機控制系統(tǒng)的核心，硬件線路與控制程序的設(shè)計室該系統(tǒng)的重要組成部分。硬件線路設(shè)計主要包括電源、功能與控制系統(tǒng)、洗衣機狀態(tài)顯示、輸出控制電路的設(shè)計。控制程序設(shè)計主要包括主程序、部定時中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序的設(shè)計。與此同時還介

12、紹了與洗衣機有關(guān)的一些常見的電子元器件的基本功能。第1章 緒 論1.1 課題開發(fā)背景隨著人民生活水平的提高，越來越多的人需要使用洗衣機。現(xiàn)在洗衣機越來越高度自動化，只要衣服放入洗衣機，簡單的按兩個鍵，就會自動注水，一些先進的電腦控制洗衣機，還能自動的感覺衣物的重量，自動的添加適合的水量和洗滌劑，自動的設(shè)置洗滌的時間和洗滌的力度，洗滌完以后自動的漂洗甩干，更有些滾筒洗衣機還會將衣物烘干，整個洗衣的過程完成以后還會用動聽的音樂聲提醒用戶，用戶可以在洗衣的過程做其它的事，節(jié)省了不少的時間?？傊恳豁椉夹g(shù)的進步極推動了洗衣過程自動化程度的提高。1.2 設(shè)計的目的和意義目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代

13、期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等幾大功能，在許多方面還不能達到人們的需求。這就要求設(shè)計者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實，設(shè)計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。目前的洗衣機都沒有實現(xiàn)全方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能，洗衣機的各項功能是由單片機控制實現(xiàn)的，單片機的體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計出基于單片機的洗衣機控制系統(tǒng)就具有很強的實用性。而本次設(shè)計的洗衣機控制器也是為了滿足某些用戶的不同

14、需求。同時也將單片機控制技術(shù)用到了實際生活中，最重要的是將所學(xué)的東西運用化。1.3 國外現(xiàn)狀與水平1. 洗衣機的分類普通洗衣機。其洗滌、漂洗、脫水等功能均須手工轉(zhuǎn)換。半自動洗衣機。它能在洗滌、漂洗、脫水等功能之間，實現(xiàn)某兩個功能的自動轉(zhuǎn)換。全自動洗衣機。它能自動實現(xiàn)洗滌、漂洗、脫水等所有功能。2. 全自動洗衣機在國外的現(xiàn)狀與水平全自動洗衣機根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為波輪式全自動洗衣機(也叫套桶式全自動洗衣機)、滾筒式全自動洗衣機和攪拌式全自動洗衣機三大類。波輪式、滾筒式、攪拌式全自動洗衣機分別占全球洗衣機市場份額的33、52和15。攪拌式洗衣機目前還沒有進入我國市場，以下儀對波輪式和滾筒式兩種洗衣機進

15、行討論。(1)滾筒式洗衣機更好地軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬忪，提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物化學(xué)反應(yīng)速度，提高衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n、血漬、降低灰塵、油污的粘附作用，從而可在同樣的凈比下(注：凈比是國家對衣機的質(zhì)量考核標準中的一個基本指標)，可大幅度降低洗滌過程對機械外力的需求。(2)高溫能有效地殺死些細菌加溫滌的波輪式衣機無論怎樣的水流，要達到一定的凈比，就必須有足夠的機械力，而機械力對衣物是有損傷的，這就注定了波輪式衣機的磨損率人人高于滾筒式洗衣機。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減

16、少衣物的纏繞，增大水流的沖刷力用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之問的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。(3)波輪式洗衣機因為滾筒式機的價格人人高十波輪式機，所以波輪式機仍受到普遍歡迎。關(guān)于水流：現(xiàn)存波輪式全自動洗衣機的宣傳重點放存新水流上，如LG的拳擊棒、松下的雙瀑布、榮事達的網(wǎng)絡(luò)水流等，但正如上面說到過的，各個廠家是用小同的方法實現(xiàn)同一個目標，實際效果也差小多，所以小必太在意。關(guān)于程序控制器：新推山的波輪式仝自動洗衣機均采用甲片機程序控制器，原來的機械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型弓的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同，最少的也有好兒個控制項，每一項又有幾種不

17、同的洗滌程序可供選擇，足以滿足不同的洗滌要求，所以沒有必要考慮這個問題。模糊控制的洗衣機中，單片機通過采集水位傳感器、布量傳感器、光傳感器的信號以與電動機的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地、多少、骯臟程度，從而自動調(diào)整對衣物進行合理的洗滌，缺點是價格太貴。關(guān)丁不銹鋼桶：采用不銹鋼桶的目的是為了減小衣物和桶壁的摩擦力，從而減輕衣物的磨損，選購時應(yīng)予以考慮。關(guān)于同心洗：同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。這樣在洗滌，特別是脫水的時候洗衣桶震動減小，使噪聲得以降低。但要I說這樣會延長洗衣機的壽命是不正確的。至丁變頻洗衣機，其一是可以對不同質(zhì)地的衣物自動選用不同的電動機轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣

18、物以恰當?shù)南礈鞆姸龋诒ＷC洗得干凈的同時，最大限度地降低衣物的磨損。其二是可以存脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶分布均勻，脫水效果好，同時由于衣物均勻地分布存洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小震動，降低噪聲，這當然是有好處的。缺點也是價格太貴?，F(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機，還有的廠家開發(fā)出了更迷你的旅行洗衣機，小到可以在出外旅行的時候隨身攜帶，為了更方便的操作有的廠家還開發(fā)出了可以遠程控制的洗衣機，怎么樣?是不是看的眼花繚亂，將來的洗衣機會朝著使用更方便、更加節(jié)能、更加個性化的方向發(fā)展。第2章 設(shè)計方案2.1 設(shè)計任務(wù)1.主要容：設(shè)計一個用單片機控制的洗衣機

19、控制器。以單片機為主的控制器，擴展必要的外部電路，設(shè)計制作一個洗衣機控制器。2.主要功能:1）標準洗滌：洗滌12分鐘；漂洗6分鐘，二次；脫水3分鐘?？焖傧礈欤合礈?分鐘；漂洗3分鐘，二次；脫水2分鐘。2）有啟動暫停按鈕控制：第一次啟動，標準洗滌；工作時按此按鈕暫停，再按則恢復(fù)工作。洗滌、漂洗4秒正轉(zhuǎn)，停2秒，反轉(zhuǎn)4秒，停2秒。3）有脫水功能，并且在脫水時，如果打開蓋板（K2鍵模擬），脫水暫停。4）洗滌時洗滌指示燈閃爍；漂洗時漂洗指示燈閃爍；脫水時脫水指示燈閃爍。2.2 洗衣機的設(shè)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?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路

20、、單片機控制系統(tǒng)和外部硬件電路構(gòu)成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，單片機控制系統(tǒng)負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89S51單片機、2位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動機、進水電磁閥、排水電磁閥組成。2.2.1 按鍵洗衣機面板上有4個按鈕K1、K2、K3、K4。1K1為啟動鍵。K2用于模擬洗衣機的蓋板打開。K3用于快速洗衣方式；當脫水時，模擬蓋板合閉。K4用于脫水。2.2.2 洗衣程序洗滌過程通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機從洗滌過程開始。進入洗滌過程，首先進水閥接通，開始向洗衣機供水，當?shù)竭_要求水位時，進水閥斷電關(guān)閉，停止

21、進水；電機M接通，帶動波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機M是一個正反轉(zhuǎn)電機，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。漂洗過程與洗滌過程操作一樣，只是時間短一些。脫水過程洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機M停止轉(zhuǎn)動，排水閥M接通，開始排水。排水閥動作的同時，電機M也接通，使電機可以帶動桶轉(zhuǎn)動。當水位低到一定值，再經(jīng)過一段時間后，電機開始正轉(zhuǎn)，帶動桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。2.2.3設(shè)計總方框圖單片機主控系統(tǒng)電機控制電路蜂鳴器報警電路電源電路進水、排水電路復(fù)位電路時鐘電路顯示電路圖2.2.3設(shè)計總方框圖2.3 控制系統(tǒng)的功能基于單片機洗衣機通過控制系統(tǒng)設(shè)定洗衣程序在洗滌脫水桶自動完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過程。洗

22、衣時控制系統(tǒng)打開進水電磁閥開始注水；當洗滌脫水桶的水位達到系統(tǒng)設(shè)定值時單片機發(fā)送一個低電平通知控制系統(tǒng)關(guān)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作好準備；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(fù)位，同時蜂鳴器奏響，通知用戶整個洗衣程序結(jié)束。第3章 硬件設(shè)計3.1控制系統(tǒng)的電路組成該電路主要組成部件是由A

23、T89S51單片機、指示燈、電動機、蜂鳴器、電控水龍頭、LED顯示燈、與4只按鍵組成。其組成如圖3.1所示。電動機有兩個控制端，一端控制電動機正轉(zhuǎn)且該端與P2.0相連，另一端控制電動機的反轉(zhuǎn)且該端與P2.1相連。電控水龍頭共兩個，一個為進水水龍頭且受P1.6的控制，另一個為排水水龍頭而受P1.7的控制，當電控水龍頭的控制端為“0”時水龍頭打開，當電控水龍頭的控制端為“1”時水龍頭關(guān)閉。顯示器共有兩只P0控制高位顯示器，P2控制低位顯示器。蜂鳴器有由P3.5控制，當P3.5輸出為“1”時蜂鳴器發(fā)聲。本系統(tǒng)采用12M的晶體振蕩器定時器0和定時器1的 設(shè)置為每隔100us產(chǎn)生一次中斷。單片機主控系統(tǒng)

24、電機控制電路蜂鳴器報警電路電源電路進水、排水電路復(fù)位電路時鐘電路顯示電路圖3.1控制系統(tǒng)的電路組成圖3.2 電源電路單片機系統(tǒng)電源部分的電氣原理圖如圖3.2所示。市電220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電，再通過4只二極管全橋整流，經(jīng)過電容C9、C10濾波得到光滑的直流電壓后，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管（7805）穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。圖3.2 電源電路3.3 單片機控制電路3.3.1 AT89S51單片機主控系統(tǒng)（1）單片機的概述單片機又稱微控制器或嵌入式控制器?，F(xiàn)在的智能家電沒有一個不是采用微控制器來實現(xiàn)的，所以家用電器是單片機應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一。它是家用電器實現(xiàn)智能化的心臟和大腦。單

25、片機主要應(yīng)用在計算機外設(shè)、實時控制、儀器儀表、通信和家用電器等各個地方是計算機技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性應(yīng)用，在不同的應(yīng)用場合其技術(shù)要求各不一樣，因此設(shè)計方案和研發(fā)的步驟也完全不一樣。單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指MCU、存貯器，I/O接口和外設(shè)等物理器件的組合。軟件是指系統(tǒng)監(jiān)控程序的總稱。在開發(fā)過程中它們的設(shè)計是不能完全分開的，應(yīng)該互相配合、不斷調(diào)整才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)包括系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等，而且它們有時交叉進行。單片機是現(xiàn)代電子設(shè)計中使用最廣泛的電子元件。它價廉，但是功能強大、體積小、性能穩(wěn)定。目前在各類產(chǎn)品中都能看到單片機的身影如

26、門鈴、電梯、玩具以與各種數(shù)據(jù)采用系統(tǒng)中等。（2）AT89S51芯片的特點AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗高性能CMOS8位單片機含4k bytes的可系統(tǒng)編程的flash，只讀程序存貯器采用ATMEL公司的高密度、非易失性存貯技術(shù)產(chǎn)生兼容標準8051指令系統(tǒng)與引腳，它集flash程序存貯器既可在線編程（ISP）也可以用傳統(tǒng)方法進行編程與通用8位微處理器于芯片中，ATMEL公司的功能強大低價位AT89S51單片機可位你提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各個控制領(lǐng)域。主要的性能參數(shù)：與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）flash閃速存貯器1000次擦寫

27、周期全靜態(tài)工作模式0Hz-33MHz128*8字節(jié)部RAM32個可編程I/O線2個16位定時/計數(shù)器6個中斷源低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)掉電標示和快速編程特性靈活的在于系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或葉寫模式），此外AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率為11.0529MHz的振蕩電路并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下CPU暫停工作而RAM定時計數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其他功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC三種封裝形式以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要。硬件復(fù)位電路主要是實現(xiàn)復(fù)位功能，當單片機運行出現(xiàn)死循

28、環(huán)時復(fù)位電路就可以起保護功能而實現(xiàn)復(fù)位作用。AT89S51單片機作為控制部件，該型號單片機共有40個引腳采用雙列直插式的，下面是各個引腳的功能：圖3.3 AT89S51的引腳圖(1)輸入/輸出口線P0.0P0.7 P0口的8位雙向口線。P1.0P1.7 P1口的8位雙向口線；部具有上拉電阻。P2.0P2.7 P2口的8位雙向口線；部具有上拉電阻。P3.0P3.7 P3口的8位雙向口線；部具有上拉電阻。還具有第二功能見表3-1。表3-1 P3口的第二功能口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0的申請P3.3INT1外部中斷1的申請P3.4

29、T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通2）控制信號線RST-復(fù)位輸入信號高電平有效,用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。EA/Vpp-外部程序存貯器訪問允許信號/編程電壓輸入端，當EA信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當EA信號為高電平時，對ROM的讀操作是從部程序存儲器開始的，并可延至外部程序存儲器。PSEN-低電平有效，可實現(xiàn)對外部ROM單元的讀操作。ALE/PROG-低字節(jié)地址鎖存信號/編程脈沖輸入端3）電源和外部晶振引腳Vcc-電源電壓輸入引腳GND-電源地XAL1、XTAL2-外部晶振引

30、腳4）存儲器的分配 AT89S51的部共有256個數(shù)據(jù)存儲單元，通常把這256個單元按其功能劃分為兩部分：低128單元和高128單元，其中低128個單元供用戶暫存中間數(shù)據(jù)，可讀可寫，掉電后數(shù)據(jù)會丟失；高128個單元被專用寄存器占用。其中部數(shù)據(jù)存儲器的分配情況如圖3.4所示:圖3.4數(shù)據(jù)存儲器的分配情況圖3.3.2單片機的復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是復(fù)位。在單片機接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時，將單片機存儲器復(fù)位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。單片機的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種形式，RST端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；

31、若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號則稱為手動復(fù)位。圖3.5為兼有上電復(fù)位和手動復(fù)位的電路。上電復(fù)位是利用電容充電來實現(xiàn)復(fù)位，其工作原理是：上電瞬間RST端的電位與VCC一樣，隨著電容C6充電電流的減小，+5V的電壓立即加到了RST端，該高電平使得單片機復(fù)位。手動復(fù)位是利用開關(guān)K來實現(xiàn)復(fù)位，此時電源Vcc經(jīng)兩電阻分壓，在RST端產(chǎn)生一個高電平，使得單片機復(fù)位。當RST由高變低后復(fù)位結(jié)束，CPU從初始狀態(tài)開始工作。單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在本次設(shè)計中采用手動復(fù)位，如圖3.5：圖3.5單片機復(fù)位電路3.3.3 單片機的時鐘電路時鐘電路由晶振元件與單片機部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信

32、號，供單片機信號定時和計時。在AT89S51單片機部有一個高增益反相放大器，其輸入端引腳為XTAL1，其輸出端為XTAL2。只要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容C4、C5，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。本設(shè)計采用圖3.6 所示電路。一般地，電容C1和C2取33pf左右；晶體振蕩器，簡稱晶振，頻率圍是1.212MHz。晶振頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。在通常情況下，使用振蕩頻率為6MHz或12MHz的晶振。如果系統(tǒng)中使用了單片機的串行口通信，則一般使用頻率為11.0592MHz的晶振。而在本次設(shè)計中采用的是頻率為11.0592MHz的晶振。圖3.6時鐘電路3.

33、3.4 顯示電路顯示模塊由發(fā)光二極管和LED顯示器組成。1.LED（Light Emiting Diode）是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。本次設(shè)計中我們采用發(fā)光二極管主要是用來指示洗衣機的工作狀態(tài)。5個發(fā)光二極管分別跟單片機的P1口的5個I/O口連接，如圖3.7所示。當發(fā)光二極管的負極所對應(yīng)的P1口為低電平時，發(fā)光二極管導(dǎo)通。圖3.7發(fā)光二極管電路2.LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。本次設(shè)計只是顯示時間，所以采用LED顯示器就可以達到目的了。如圖3.8所示:圖3.8 LED顯示器電路（1）LED顯示器的結(jié)構(gòu)常用的LED為8段或7段。每一個段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這

34、種顯示器有共陽極和共陰極2種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點亮，這樣就要為LED顯示器提供代碼，因為這些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為字型碼）。（2）LED顯示器工作原理LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示2種方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各

35、位的共陰極（共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段碼線（a-dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是因為各個LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個的段碼為止。正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實的缺點是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖存器，因此一般情況下采用動態(tài)顯示。在多位LED顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陰極或共陽極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時選通。本次設(shè)計中我們采用的是2位共陽極數(shù)碼管，其中段碼線占

36、用1個8位I/O口，即為P0口，而位選占用2個I/O口，在P2口。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對各個顯示位來說都是一樣的。因此，在同一時刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話，2位LED將顯示一樣的字符。若要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示，即在某一時刻，只讓一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時刻，2位LED中只有選通的那位顯示字符，而其他1位則是熄滅的。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，

37、只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而在同一時刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示的效果。3.3.5 蜂鳴器報警電路本設(shè)計采用無源蜂鳴器，單片機必須輸出固定頻率的方波信號，其工作電壓圍寬，4-12V，需要外圍元件少，電壓增益可調(diào)圍為20-200。通過CPU的P3.5輸出高電平來控制蜂鳴器報警。如圖3.9所示：圖3.9蜂鳴器報警電路3.3.6 電動機的控制電路1.繼電器的作用繼電器是在自動控制電路中

38、起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實際上是一種可以用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的自動開關(guān)。2.電動機控制電路的工作原理電動機M控制部分的電氣原理圖如圖3.10所示。電動機有兩個控制端，一端控制電機正傳該端與P2.0相連，另一端控制電機反轉(zhuǎn)該端與P 2.1相連。系統(tǒng)供電時交流220V電壓經(jīng)過繼電器加在電動機的兩個控制端。當洗衣機接到“正轉(zhuǎn)”指令時P2.0輸出高電平經(jīng)過R19、Q1使得繼電器Kb線圈得電導(dǎo)通Kb，從而使得電機正轉(zhuǎn)。當洗衣機接到“反轉(zhuǎn)”的指令時P2.1輸出高電平經(jīng)過R20、Q2使得繼電器Ka線圈得電導(dǎo)通Ka，從而使得電機反轉(zhuǎn)。圖3.10電動機的控制電路3.3.7 進水/排水電路

39、如圖3.11所示，進水閥受P1.6的控制，出水閥受P1.7的控制。當電控水龍頭的控制端P1.6為“0”時，Ka線圈得電使得進水閥打開。當電控水龍頭的控制端P1.7為“0”時，Kb線圈得電使得出水閥打開。圖3.11進水、排水電路第4章 軟件設(shè)計4.1 主程序設(shè)計根據(jù)硬件設(shè)計要求控制主程序流程圖如圖4.1所示。洗衣機通電之后單片機上電首先進行程序的初始化包括定時器0、外部中斷0、外部中斷1的初始化以與各參數(shù)初值的設(shè)定。默認洗衣強度為“標準洗”漂洗次數(shù)2次。然后掃描按鍵的狀態(tài)確定洗衣過程。當發(fā)現(xiàn)啟動鍵按下洗衣機從待命狀態(tài)進入工作狀態(tài)。完成進水、洗滌、脫水、漂洗的循環(huán)過程。當洗衣結(jié)束時控制蜂鳴器發(fā)聲。

40、圖4.1主程序流程圖4.2 標準洗衣程序設(shè)計標準洗衣是默認的洗衣方式，其流程圖如圖4.2所示:洗衣開始電 機 運 轉(zhuǎn)開進水閥進水洗滌結(jié)束？漂洗開始漂洗兩次結(jié)束？脫水開始電機運轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)脫水結(jié)束？蜂鳴器報警洗衣結(jié)束YNNYNY圖4.2標準洗衣程序流程圖4.3 洗滌程序的設(shè)計洗滌是洗衣過程中的主要步驟。當進水結(jié)束后進入洗衣狀態(tài)，洗衣開始，電動機正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)一直循環(huán)，當洗衣時間等于零時，洗衣結(jié)束且進入漂洗。程序流程圖如圖4.3所示：洗衣開始電機正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)電機停止剩余時間=0？進入漂洗YN電機停止圖4.3洗滌程序流程圖4.4 漂洗程序的設(shè)計漂洗是一個比較固定的洗衣方式，與洗滌過程操作一樣，只是時

41、間短一些。漂洗次數(shù)為二次。漂洗程序流程圖如圖4.4所示:漂洗指示燈亮第一次漂洗第二次漂洗漂洗完成？漂洗指示燈滅漂洗結(jié)束進入脫水YN開始圖4.4漂洗程序流程圖4.5 脫水程序的設(shè)計脫水前先打開排水閥排水。然后啟動電動機脫水并保持排水閥開啟，然后停止脫水,并且蜂鳴器報警提醒用戶洗衣完成。程序流程圖如圖4.5所示:開排水閥開電機脫水關(guān)電機、排水閥開蜂鳴器開始脫水洗衣結(jié)束NY蓋板開否？暫停蜂鳴器報警蓋板合閉？脫水結(jié)束？NYYN圖4.5脫水洗滌程序流程圖第5章 調(diào) 試在系統(tǒng)樣機的組裝和軟件設(shè)計完成以后就進入系統(tǒng)的調(diào)試階段。應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法是一樣的，但具體細節(jié)與采用的開發(fā)系統(tǒng)（即仿真器）與選用的單

42、片機型號有關(guān)。調(diào)試的過程就是軟硬件的查錯過程，分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。5.1 硬件調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結(jié)合起來調(diào)試。在進行硬件調(diào)試時先進行靜態(tài)調(diào)試，用萬用表等工具在樣機加電前根據(jù)原理圖和裝配圖仔細檢查線路核對元器件的型號、規(guī)格哈安裝是否正確。然后加電檢查各點電位是否正常。接下來再借助仿真器進行聯(lián)機調(diào)試，分別測試擴展的RAM、I/O口、I/O設(shè)備、程序存儲器以與晶振和復(fù)位電路并改正其中的錯誤。第一步：在沒通電之前先用萬用表檢查線路的正確性并核對元器件的型號、規(guī)格是否符合要求。特別注意電源的正負極以與電源之間是否有短路并檢查

43、地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線是否存在相互間的短路或其它信號線的短路。由于本系統(tǒng)的開發(fā)是基于曾經(jīng)用過的單片機，所以此步驟不會發(fā)生故障。第二步：通電后檢查單片機I/O的電位，測量各點電位是否正常。尤其是應(yīng)注意單片機輸出口的各點電位。若有高壓將有可能損壞外部仿真電路，同樣如果電壓過低就沒有能力驅(qū)動負載。第三步：將單片機信號輸出接口與外部仿真電路接口連接起來，為軟件調(diào)試做好準備。在硬件的調(diào)試過程中常見的硬件故障有：元器件失效：元器件失效的原因包括兩個方面，一方面是器件本身已損壞另一方面是組裝過程中造成元器件失效，當然在調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管接反，繼電器損壞?？煽啃圆睿阂鹣到y(tǒng)不可靠的因素很多，

44、如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；部和外部的干擾、電源紋波系統(tǒng)過人、器件負載過大或熱穩(wěn)定性差等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。我們在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)單片機輸出穩(wěn)定的電壓，但是硬件電路的發(fā)光二極管的亮度不一、時亮?xí)r不亮。經(jīng)查證主要是由于元器件的引腳過長和彎曲造成的電路不夠穩(wěn)定、I/O輸出口的高低電平?jīng)]有明確電源故障：電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引出線和插座不對應(yīng)，電源功率不足，負載能力差等。電壓過高容易燒壞發(fā)光二極管，電壓過低無法驅(qū)動負載。因此我們焊接了直流電源電路，使其輸出穩(wěn)定的電壓。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)

45、構(gòu)和程序設(shè)計技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊化程序開發(fā)技術(shù)，則逐個模塊調(diào)好以后，再進行系統(tǒng)程序總調(diào)試。調(diào)試子程序時，一定要求符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調(diào)試的手段可采用單步運行方式和斷點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤與轉(zhuǎn)換地址錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法與硬件設(shè)計錯誤。在調(diào)試過程中逐步調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。各程序模塊調(diào)試好后，可以把相關(guān)的功能模塊聯(lián)合起來起進行整體綜合調(diào)試。存儲這個階段若發(fā)生錯誤，可以考慮各子程序存儲運行時是否存破壞現(xiàn)場，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是否

46、發(fā)生變化，標志位的建立和清除是否影響其它標志位的變化，堆棧區(qū)的深度是否不夠，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等。單步和斷點調(diào)試后，還應(yīng)進行連續(xù)調(diào)試，因為單片機的運行是在嚴格的時序下進行的，單步運行成功并不代表連續(xù)運行成功。待全部調(diào)試完成后，應(yīng)反復(fù)運行多次。結(jié) 論經(jīng)過一個學(xué)期的時間完成了基于單片機的洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計，本系統(tǒng)是基于單片機與其接口技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)綜合應(yīng)用的設(shè)計。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、脫水和結(jié)束演奏四個階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、控制電路兩大模塊構(gòu)成。電源電路為控制電路提供穩(wěn)定的5V直流電壓，為電動機提供220V市電；控制電路負責控制洗衣機的工

47、作過程，主要由AT89S51單片機、兩位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈、電動機、進水排水電磁閥組成。在系統(tǒng)設(shè)計中查閱了大量相關(guān)的中文和外文資料以與各芯片的廠家技術(shù)資料手冊借鑒了很多前人成熟的經(jīng)驗。通過本次設(shè)計可以總結(jié)出：首先單片機的廣泛應(yīng)用使用現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設(shè)計越來越方便、功能越來越好、集成度也越來越高。通過對單片機的重新編程可以很方便的改變洗衣機的功能。其次單片機和微電子等技術(shù)是密切相關(guān)的，它們?nèi)绾螒?yīng)用將直接對設(shè)計結(jié)果產(chǎn)生影響，應(yīng)用不同的元器件和設(shè)計方法可以使洗衣機的設(shè)計結(jié)果截然不同，洗衣機的性能也將有差別，同時在本設(shè)計中應(yīng)用的元器件都是單片機的應(yīng)用，使該設(shè)計只要稍加修改就可以很方便

48、地開發(fā)出其他基于單片機的洗衣機控制系統(tǒng)?？偨Y(jié)幾個月來的設(shè)計體會大體如下：首先任何工作都要與人打交道、溝通，畢業(yè)設(shè)計也不例外。這就需要我們充分地利用好彼此的力量、充分的協(xié)作可以對設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題站在不同的角度分析問題，匯結(jié)大家的意見，最終達成一致，發(fā)揮了團隊精神。其次對待任何的工作責任心是必要的。這次的畢業(yè)設(shè)計讓我體會頗深，然而更重要的是在責任心的驅(qū)使下我該采用何種方法更省時省力的完成此次設(shè)計。憑著“方法總比困難多”的信念，我首先和同學(xué)分析了任務(wù)本身該從何處著手，該何時何地查找相關(guān)資料等等尋找突破，充分地解決好問題。再次是遇到不懂的問題與時向老師請教，抓緊設(shè)計的每分每秒，需要調(diào)整和改變的地方

49、與時的做出改動而不墨守成規(guī)，同樣做人也該如此。對于以上之粗淺體會進一步的總結(jié)和提高，需要有更多的社會實踐來提供，我也相信在不久的將來踏入社會，類似這樣的設(shè)計絕不在少數(shù)，只要我們努力學(xué)習(xí)、勇于實踐、勤學(xué)好問我們就會懂得以前不明白或不懂的道理，就會很快地成長和成熟起來。我也相信憑著我自強不息勇于拼搏的精神一定能夠很快的適應(yīng)類似設(shè)計的需要，適應(yīng)這個多變的社會，充分發(fā)揮長處朝我們的方向不斷前進前進再前進！參考文獻1勛單片機微型計算機大學(xué)讀本：航空航天大學(xué)，2002.2王治剛單片機應(yīng)用技術(shù)與實訓(xùn)：清華大學(xué)，2004.3周航慈等. 單片機程序設(shè)計基礎(chǔ). ：航空航天大學(xué)，1997.4為. 單片機典型系統(tǒng)設(shè)計

50、實例精講. ：電子工業(yè)，2006.5盧艷軍. 單片機基本原理與應(yīng)用系統(tǒng). ：機械工業(yè)，2005.6周美娟等. 單片機技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計. ：清華大學(xué)，2007.7永權(quán). 單片機與家用電器智能化技術(shù).：電子工業(yè),1995.附 錄附錄A 主電路圖附錄B 元件清單序號元件名稱型號與參數(shù)使用個數(shù)1電阻5.1K1個2電阻1K7個3電阻R1R8 20010個4電阻4.7K7個5三極管（PNP）Q1-Q4,Q6,Q7( PNP 9012)6個6三極管（NPN）Q5 (NPN 8550)1個7變壓器T1個8揚聲器SPEAKER1個9電解電容C8 100uf,C10 0.33uf各1個10瓷片電容103、1041個

51、、2個11電解電容33pf、22uf 、10uf各2個12發(fā)光二極管LED1-LED77個13晶振12M1個14繼電器SRD-06VDC-SL-C1個15單片機AT89S511個16數(shù)碼管/2個17輕觸開關(guān)/5個18穩(wěn)壓管78051個19二極管IN40012個20橋堆/1個附錄C 程序項目名稱：控制器修改日期：2013-04-10-*/#include<reg51.h> / P口：5個LED燈 2個數(shù)碼管 繼電器2個sbit beep=P35;char code disptab10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;

52、char code bittab=0xbf,0x7f;#define K1 0x0e /啟動 #define K2 0x0d /脫水時模擬蓋板打開#define K3 0x0b /快洗洗（脫水時模擬蓋板合閉）#define K4 0x07 /脫水sbit p10=P10; /洗滌指示燈sbit p11=P11; /漂洗指示燈sbit p12=P12; /脫水指示燈sbit p16=P16; /進水模擬燈sbit p17=P17; /排水模擬燈sbit p20=P20; /正轉(zhuǎn)sbit p21=P21; /反轉(zhuǎn)unsigned char min,sec; / 設(shè)定時間unsigned int i; / i為循環(huán)次數(shù)int key; int num; int count=0;void delay(int t) int i,j; for(i=0;i<t;i+) for(j=0;j<112;j+);void Beep() /蜂鳴器 unsigned char a,s;unsigned int k=8000;P1=0xff;P2=0xff;while(k-)for(a=0;a<80;a+);for(s=0;s<80;s+);beep=beep;unsigned char ScanKey()/鍵盤掃描if(P3&0x0f)=0x0f)return(0x