全自動洗衣機控制器設(shè)計單片機課程設(shè)計

1、寧波理工學(xué)院 單片機大作業(yè)（論文）題 目 全自動洗衣機控制器設(shè)計 姓 名 xxx 學(xué) 號 xxxx 專業(yè)班級 xx 指導(dǎo)教師 xx 學(xué) 院 xx 完成日期 xx 摘 要 現(xiàn)如今，隨著科技的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，全自動洗衣機在很多家庭中已經(jīng)變得很常見，它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)換不用手工操作而能知道進行的洗衣機。同時，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、智能武器裝置以及通用測控單元等。 本文以at89s51單

2、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，包括用戶設(shè)定、洗衣、脫水和結(jié)束四個階段。控制系統(tǒng)主要數(shù)字控制電路模塊構(gòu)成。數(shù)字控制電路負責控制洗衣機的工作過程，主要由at89s51單片機、兩位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、led指示燈組成。 本系統(tǒng)的電路設(shè)計相對簡單，給at89s52單片機燒錄軟件程序hex文件后，便能夠?qū)崿F(xiàn)全自動洗衣機的基本功能，具有一定的實用性。 關(guān)鍵詞：at89c51；控制系統(tǒng)；led；偉福仿真軟件目 錄摘 要i第1章 概述31.1 全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計的目的及意義31.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及未來趨勢31.3 本文工作4第2章 全自動洗衣機控制原

3、理52.1 全自動洗衣機控制原理圖52.2 全自動洗衣機控制各部件的使用方式及功能52.2.1 引腳52.2.2 復(fù)位電路72.2.3 時鐘電路82.2.4 顯示電路92.2.5 按鍵電路112.2.6 蜂鳴器電路12第3章 全自動洗衣機控制器軟件設(shè)計123.1軟件設(shè)計系統(tǒng)整體功能描述123.2系統(tǒng)流程圖133.3定時控制流程143.4 顯示流程14第4章 實驗仿真結(jié)果15第5章 總結(jié)與展望16參考文獻17附 錄18致 謝22 第1章 概述1.1 全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計的目的及意義隨著技術(shù)的進步，單片機以集成度高、運算速度快、體積小、運行可靠、價格低廉等特點，在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機電一體化

4、、智能化、家用電器及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，目前的洗衣機主要由強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷等幾大功能，、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。目前的洗衣機廠家大多數(shù)都只注重各自的特長，重點突出一兩個與其他廠家不同的個性化的功能，因此，設(shè)計出基于單片機的全自動洗衣機控制電路系統(tǒng)具有很強的實用性?；趩纹瑱C的自動洗衣機控制系統(tǒng)具有精度高、功能強、經(jīng)濟性好的特點。無論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量，節(jié)約能源還是改善勞動條

5、件等方面都顯示出無比的優(yōu)越性，為進一步了解單片機的設(shè)計方法和不同領(lǐng)域的應(yīng)用方法，進行本次設(shè)計，所以本次設(shè)計具有重大意義。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及未來趨勢自19世紀中期，美國人史密斯研制出世界上首臺洗衣機至今，已過去了一個多世紀。對于洗衣機的研究國內(nèi)外的研究重點和方向也有所不同。1910年世界上第一臺洗衣機問世。1922年世界上第一臺攪拌式洗衣機在美國誕生。1937年世界上第一臺全自動滾筒式洗衣機投放市場。1957年三洋公司推出世界上第一臺渦流式波輪洗衣機。20世紀60年代以后，洗衣機在一些發(fā)達國家開始普及，70年代，日本生產(chǎn)出波輪式套筒全自動洗衣機。90年代，又誕生了各種新水流洗衣機，20世紀末到

6、21世紀初，變頻洗衣機問世，使洗衣機的功能更具人性化，實現(xiàn)真正意義上的智能化控制，成為目前人們研究的主要方向。1.3 本文工作本次設(shè)計的主要內(nèi)容安排如下：1. 主要任務(wù)：設(shè)計一個以51單片機為核心的洗衣機控制系統(tǒng)，通過51單片機作為主控制器，分別控制擴展的外部電路，比如：led燈指示電路、按鍵控制電路、蜂鳴器電路以及數(shù)碼管顯示電路。從而完成一個洗衣機控制系統(tǒng)。2. 主要功能2.1標準洗滌：整個過程設(shè)定為50分鐘，浸泡6分鐘，漂洗和洗滌35分鐘：脫水9分鐘。2.2 水位選擇功能（節(jié)能考慮），通過按鈕選擇水位，三種水位狀態(tài)：高、中、地。基本滿足用戶需求。2.3有暫停按鈕控制：工作時按此按鈕暫停，并

7、再次按鈕恢復(fù)洗衣過程。2.4有指示燈提示，水位指示燈一直亮著，高低水位分別設(shè)置不同盞數(shù)的led燈。不同的過程也有相應(yīng)的指示燈指示，比如浸泡時第一盞指示燈一直亮著，漂洗和洗滌時第二盞指示燈一直亮著，脫水時第三盞指示燈亮著，結(jié)束時，第四盞指示燈一直亮著。2.5蜂鳴器報警提醒，洗滌完成后，蜂鳴器間斷響十次提醒用戶洗衣完成，人性化設(shè)計。3. 設(shè)計主控板模塊硬件電路1.1芯片型號：at89c511.2設(shè)計硬件原理路1.3用protues軟件繪制電路圖4.編寫軟件程序 4.1用vw（偉福）仿真軟件編寫程序5.對軟件、硬件進行調(diào)試 第2章 全自動洗衣機控制原理本次設(shè)計，系統(tǒng)將采用at89c51芯片。它是一種

8、4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。其最大特點是片內(nèi)含有flash存儲器，flash存儲器是一種可以電擦除和電寫入的閃速存儲器，在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地對程序進行修改。并且51系列單片機主要由運算器、控制器、定時器/計數(shù)器、存儲器、串/并行i/o口中斷控制系統(tǒng)、時鐘電路和總線等工作部件組成。在此次設(shè)計中都能很好地滿足需求。2.1 全自動洗衣機控制原理圖2.2 全自動洗衣機控制各部件的使用方式及功能2.2.1 引腳at89c51單片機作為控制部件，共有40個引腳，如圖2-1所示，以下是各個引腳的功能：圖2-11.輸入/輸出口線p0.0p0.

9、7 p0口的8位雙向口線。p1.0p1.7 p1口的8位雙向口線，內(nèi)部具有上拉電阻。p2.0p2.7 p2口的8位雙向口線，內(nèi)部具有上拉電阻。p3.0p3.7 p3口的8位雙向口線，內(nèi)部具有上拉電阻。第二功能見表2-1表2-12.控制信號線psen 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部rom 時psen 低電平有效,以實現(xiàn)外部rom 單元的讀操作。ea/vpp 訪問程序序存儲 器控制信號。ale地址鎖存控制信號。rst 復(fù)位信號：當輸入的信號連續(xù) 2 個 機器周期以上高電平時即為有效,用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。 3.電源外部晶振引腳vcc電源電壓輸入引腳gnd電源地xal1、xtal2外部

10、晶振引腳2.2.2 復(fù)位電路顯而易見，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)位電路和按鍵式復(fù)位電路。上電復(fù)位電路利用電容器充電來實現(xiàn)復(fù)位。當加電時，電容上的電壓不能突變，rst引腳為高電平，開始復(fù)位；電容c不斷充電，電阻r上的壓降逐步下降，當電容c充滿電后，電路相當于開路，復(fù)位結(jié)束。可見復(fù)位的時間與充電的時間有關(guān)，充電時間越長復(fù)位時間越長，增大電容或電阻都可以增加復(fù)位時間。按鍵式復(fù)位電路它的上電復(fù)位功能與上電復(fù)位電路相同，但還可以通過按鍵實

11、現(xiàn)復(fù)位。按下按鍵后，通過兩個電阻分壓，使rst端產(chǎn)生高電平。按鍵按下的時間決定了復(fù)位的時間。單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的，在本次設(shè)計中采用了按鍵式復(fù)位，如圖2-2所示：圖2-22.2.3 時鐘電路單片機工作時，是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下有序進行的。這個脈沖是由時鐘電路產(chǎn)生的。時鐘電路由振蕩器和分頻器組成，振蕩器產(chǎn)生基本的振蕩信號，然后進行分頻，得到相應(yīng)的時鐘、振蕩電路有兩種方式：內(nèi)部振蕩和外部振蕩。內(nèi)部振蕩方式單片機片內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與作為反饋元器件的晶體振蕩器和陶瓷電容連接，就構(gòu)成了自激振蕩器，其輸出

12、就是時鐘脈沖。外部振蕩方式把外部已有的時鐘信號引入單片機內(nèi)。對于chmos型單片機,xtal1接片外振蕩脈沖輸入端，xtal2懸空。本次設(shè)計使用的是內(nèi)部振蕩方式，頻率為11.0592mhz的晶振，如圖2-3圖2-32.2.4 顯示電路顯示模塊由發(fā)光二級管和led數(shù)碼管組成。1.led是發(fā)光二級管英文名陳的縮寫。本次設(shè)計中用3個發(fā)光二極管來表示洗衣機的工作狀態(tài)：浸泡、洗滌、脫水。分別與單片機的p1口的3個i/o口和p3口的4個i/o口連接，如圖2-4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2-42.led數(shù)碼管是由發(fā)光二級管構(gòu)成的，本次設(shè)計只是顯示時間，所以采用led

13、數(shù)碼管即可。且兩個led顯示器分別接在p0口和p2口。如圖2-5所示：圖2-5（1）led數(shù)碼管結(jié)構(gòu)常用的led數(shù)碼管是七段led數(shù)碼管，由八個發(fā)光二級管組成，其中ag段位代碼顯示段，可顯示不同的數(shù)字或字符，dp為小數(shù)點。led數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩種。共陰極led數(shù)碼管的公共端為發(fā)光二極管陰極，通常接地。當發(fā)光二級管的陽極為高電平時，發(fā)光二級管點亮。共陽極的led數(shù)碼管的公共端為發(fā)光二級管的陽極，通常接+5v電源。當發(fā)光二級管的陰極為低電平時，發(fā)光二級管點亮。本次設(shè)計采用的是共陰極的led數(shù)碼管。（2）led數(shù)碼管工作原理因為本次設(shè)計為共陽極的led數(shù)碼管，為此以共陽極的led數(shù)碼管來說

14、明led數(shù)碼管工作原理。當顯示數(shù)字“0”時，只要a、b、c、d、e、f段亮，g段不亮，即a、b、c、d、e、f段的陽極上加低電平，g段的陽極加上高電平，公共陽極接低電平，則數(shù)碼管顯示“0”。如果加到各段上的代碼不同，則數(shù)碼管就可顯示不同的字符和數(shù)字。2.2.5 按鍵電路按鍵式單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入部件。按鍵與單片機的連接電路如圖2-6所示。當按鍵被按下時，p3.0、p3.2、p3.3引腳的電平由“1”變?yōu)椤?”；松開后，則恢復(fù)為原來的電平“1”。所以，p3.0、p3.2、p3.3引腳的電壓變化就反映了按鍵的通斷狀態(tài)。為了確保單片機對按鍵的一次動作僅作一次處理，必須去除抖動，即只在按鍵狀態(tài)

15、穩(wěn)定時讀取按鍵狀態(tài)。去抖動的方法有硬件和軟件兩種方法。硬件法硬件方法去抖動常用電路時用兩個與非門構(gòu)成一個rs觸發(fā)器。當按鍵未被按下時，觸發(fā)器輸出為“1”。當按鍵按下時，輸出為“0”。此時即使由于按鍵的機械彈性，因抖動產(chǎn)生瞬間斷開，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)就不改變，輸出保持為“0”，不會產(chǎn)生抖動。所以，經(jīng)rs觸發(fā)器輸出的電平便不再受按鍵抖動的影響。軟件法在單片機檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個10ms左右的延時后，再次檢測按鍵是否仍閉合，如果仍閉合，則確認為有按鍵按下，否則重新檢測。圖2-62.2.6 蜂鳴器電路 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的

16、，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它。 如圖2-7所示，由于p3口使用第三功能，一直處于高電平狀態(tài)，因此使用以往的方式并不適用，這里將三極管的基極和集電極接高電平，發(fā)射極接蜂鳴器，并將蜂鳴器的另一引腳接p3.2口，三極管一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，當接收到p3.2口的低電平時，蜂鳴器的電流形成回路，便響起。我們可以通過程序控制p3.2口的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。 程序中改變單片機p3.2引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生不同音色、音調(diào)的聲音。圖2-7第3章 全自動洗衣機控制器軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計系統(tǒng)整體功能描述（1） 通過程序來完成洗衣過程的全自動功能（2） 設(shè)置用戶對水位需求的選擇功

17、能 （3）完成對洗衣過程的定時控制功能 （4）設(shè)置數(shù)碼管時間顯示功能 （5）完成對洗衣的暫停功能（6）完成對洗衣過程結(jié)束蜂鳴器發(fā)聲提醒3.2系統(tǒng)流程圖 軟件設(shè)計是通過匯編語言來實現(xiàn)的，其主程序流程圖如下圖3-1 所示，由開始進入主程序初始化，程序就自動進入水位選擇過程，水位選擇后，通過按鍵進入洗衣流程，并調(diào)用數(shù)碼管開始計時，相應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮，自動進入浸泡、洗滌脫水過程，在洗衣過程中可用p3.3口按鍵來暫停洗衣。當洗衣結(jié)束時，數(shù)碼管倒計時結(jié)束，關(guān)閉數(shù)碼管，蜂鳴器響十聲，指示燈顯示。 圖3-13.3定時控制流程 前面有講了洗衣定時控制的硬件設(shè)計，下面就介紹其軟件設(shè)計，程序主要是 用定時計數(shù)器t0

18、 來完成的，程序運行后，判斷開關(guān)p3.3是否按下，沒按下，則繼續(xù)，若按下，則程序暫停，再次按下，程序繼續(xù)執(zhí)行。其程序流程圖如下圖3-2 所示，其程序代碼見附錄。開始判斷p3.3是否按下繼續(xù)洗衣 否 是暫停洗衣判斷p3.2是否再次按下 圖3-23.4 顯示流程本次設(shè)計定時器/計數(shù)器的工作方式為工作方式1，即tmod為01，此時tlx和thx組成16位定時器/計數(shù)器。其程序流程圖如下圖3-3 所示，其程序代碼見附錄。開始水位選擇，led指示浸泡（led指示，數(shù)碼管顯示時間）洗滌（led指示，數(shù)碼管顯示時間）脫水（led指示，數(shù)碼管顯示時間）結(jié)束 圖3-3第4章 實驗仿真結(jié)果本次實驗成功的完成了數(shù)碼

19、管顯示、定時控制、蜂鳴器報警等功能。調(diào)試分析主要為protues模擬仿真調(diào)試，在調(diào)試中找出錯誤、缺陷。判斷各種故障，并作出相應(yīng)的修改。最后，本人完成了實驗仿真，具體如圖4-1所示圖4-1第5章 總結(jié)與展望在此次大作業(yè)設(shè)計過程中，遇到許多問題，比如匯編語言的不熟悉，指令使用不靈活，proteus仿真出錯等。我都會通過翻閱資料和咨詢同學(xué)來解決。在此次設(shè)計中，我也明白和學(xué)會了很多，特別是在完成報告格式上，由于x老師的特別要求和對我們的嚴格要求，我們這次的報告是嚴格按照畢業(yè)設(shè)計的報告格式完成，為今后做好準備。全自動洗衣機控制設(shè)計，讓我對今年所學(xué)的單片機課程有了很好的掌握，對于一些指令也比較熟悉，并且在

20、課程設(shè)計當中有很好的體現(xiàn)，希望通過這次和以后的實踐，漸漸地對今后的畢業(yè)設(shè)計有所幫助。參考文獻1 李林功，單片機原理及應(yīng)用，北京：科學(xué)出版社，20112何熙文.intel8xc196mc/md高檔單片機原理及實用設(shè)計.大連理工大學(xué)出版社,19953陳治明.電力電子器件基礎(chǔ).北京:機械工業(yè)出版社,19924李杏春等.8098單片機原理及實用接口技術(shù)。北京航空航天大學(xué)出版社,1996.55邵丙衡.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:中國鐵道出版社,1995附 錄（1）設(shè)計原理圖（2）程序代碼 time equ 50h org 0000h ljmp start org 0003h ljmp int0 org

21、000bh ljmp led0 org 0013h ljmp int1 org 0030hstart: mov sp,#60h mov time,#51 ;分 mov r3,#51 mov r4,#20 ;1 s = 50ms*20 mov r2,#51 mov r5,#00 mov th0, #3ch ;50ms到，更改星期、時、分、秒的值 mov tl0, #0b0h mov tmod,#01h setb tr0 ;啟動定時器、中斷初始化 定時時間50ms setb et0 ;啟動中斷 setb ea ;啟動總中斷 setb ie0 setb ex0 setb ie1 setb ex1 s

22、etb eamain: cpl et0 ;關(guān)中斷，在沒有選擇好狀態(tài)和水位時關(guān)閉定時器 lcall key ljmp main;水位選擇之后跳出 key 函數(shù);int0: ;p3.2=0時進入外部中斷0。 setb et0 reti;暫停功能;int1: ;p3.3=0時進入外部中斷0。 jb p3.3,$ ;p3.3=0時跳轉(zhuǎn)。 cpl et0 ;關(guān)中斷 lcall delay jnb p3.3,$ reti;判斷水位; key: jb p3.0,lp0 inc r5 cjne r5,#04h,lp0 mov r5,#00hlp0: jnb p3.0,$ ;/沒有按下 cjne r5,#00,

23、lp1 ;mov p1,#0ffh sjmp keylp1: cjne r5,#01,lp2 ;/按1下 表示高水位 mov p1,#0f8h sjmp keylp2: cjne r5,#02,lp3 ;/按2下 表示中水位 mov p1,#0f9h sjmp keylp3: cjne r5,#03,key ;/按3下 表示低水位 mov p1,#0fbh sjmp key;定時器中斷函數(shù);led0: mov th0,#3ch ;重置初始值 mov tl0,#0b0h djnz r4,out ;20次（1 s）計數(shù)完成 mov r4,#20 ;重新給r4賦初值 mov a,time dec a

24、 ;時間減1 mov time,a mov r1,a lcall disp ;數(shù)碼管顯示 cjne r2,#44,loop ; 若r2不等于44，進入loop ,否則繼續(xù) mov r2,#44 ; dec r3 ; cjne r3,#9,loop1 ; 若r2不等于9，進入loop ,否則繼續(xù) mov r3,#10 ; cjne r1,#0,loop2 ; 若r2不等于0，進入loop ,否則繼續(xù)loop: mov p3,#0efh ; 洗衣機 開始，進入浸泡狀態(tài)，時間最長， 亮4個 dec r2 dec r3 cjne r2,#44,in1 ;loop1: mov p3,#0dfh ; 進入漂洗狀