全自動洗衣機模擬控制器設(shè)計本科學位論文

i編號：桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書題目：全自動洗衣機模擬控制器設(shè)計院（系）：電子工程系專業(yè)：測控技術(shù)與儀器學生姓名：學號：指導教師單位：姓名：職稱：2016年6月1日摘要從古至今，洗衣服都是一件難以避免的家務(wù)勞動，不管是手搓、棒擊、沖刷還是甩打，都伴隨著重復(fù)而繁瑣的體力勞動。在機械化迅速發(fā)展的近現(xiàn)代，人們急切需要一臺可以代替人工洗衣的機器。1874年美國人比爾·布萊斯發(fā)明了手動洗衣機，其發(fā)明的洗衣機是由木桶內(nèi)裝上6塊葉片，通過手柄和齒輪傳動，使衣服在桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)洗衣的目的。隨著蒸汽時代的到來，人們逐漸將蒸汽動力取代人力。1880年美國出現(xiàn)了第一臺蒸汽洗衣機。之后，水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。直到1911年，美國試制成功第一臺電動洗衣機，電動洗衣機的問世，標志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。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AT89S52單片機為核心，設(shè)計了全自動洗衣機模擬控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路、顯示電路和機械控制電路四大模塊構(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9V直流電壓；數(shù)字控制電路負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89S52單片機、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；顯示電路由12864液晶顯示器組成；機械控制電路主要由水位檢測器、電動機、進水排水繼電器組成。系統(tǒng)主要實現(xiàn)模擬全自動洗衣機的洗衣過程，雖不能和市場上洗衣機控制系統(tǒng)媲美，但是具有較高的學習與研究價值。

關(guān)鍵詞：全自動洗衣機；AT89S52單片機；模擬控制系統(tǒng)AbstractFromthepasttothepresentday,washingclotheswithrepeatedandcockamamiephysicallabour,whateverbyhandorbystick,scouringorswinging,isaninevitablehousework.Inthemoderntimes,mechanizationhasdevelopedfast,andindividualseageramachinetoreplaceartificiallabour.In1874,AmericanBillBraceinventedmanualwashingmachine.Thewashingmachinecontainssixvanesontheinnerwoodenbarrel,whicharemotivatedbyhandleandgears,sothattheclothesrevolvewiththegears,andreachthegoalofwashing.WiththecomingofSteamAge,thehumanlaborisreplacedbysteamgradually.In1880,thefirststeamwashingmachineappeard.Andthenthewater-poweredwashingmachineandthewasherpoweredbyinternal-combustionenginehavetakenon.Untill1911,thefirstelectricwashingmachinewasinvented,whichindicatesthebeginningoftheautomationinhousework.Withtherapiddevelopmentofdigitaltechnology,digitaltechnologyhasbeenwidelyusedinthefieldofintelligentcontrol.MCUtosmallvolume,completefunctions,lowprice,convenientdevelopmentadvantagehasbeenfavoredbymanyelectronicsystemdesigners,itissuitableforreal-timecontrol,industrialcontroller,intelligentinstrument,intelligentinterface,intelligentweapondeviceanduniversalmeasurementandcontrolunit.Inthispaper,theAT89S52microcontrollerasthecore,thedesignofthefullautomaticwashingmachinesimulationcontrolsystem.Thecontrolsystemmainlyconsistsoffourmodules:powersupplycircuit,digitalcontrolcircuit,displaycircuitandmechanicalcontrolcircuit.Powersupplycircuitfordigitalcontrolcircuitprovidesastable5VDCvoltage,9VDCvoltagetothemotor;digitalcontrolcircuitisresponsibleforthecontroloftheworkingprocessofthewashingmachine,mainlyconsistsofsingle-chipmicrocomputerAT89S52,buttons,buzzer,LEDindicatorlight;displaycircuitiscomposedby12864LCDdisplay.Themechanicalcontrolcircuitismainlycomposedofwaterleveldetector,electricmotorandwaterintakeanddrainagerelay.Thissystemmainlyrealizesthewashingprocessoftheautomaticwashingmachine,althoughitisnotcomparablewiththecontrolsystemofthewashingmachineonthemarket,butithasahighvalueforstudyandresearch.Keywords:fullautomaticwashingmachine;AT89s52singlechipmicrocomputer;analogcontrolsystem目錄1設(shè)計要求及分類 11.1設(shè)計任務(wù)及要求 11.2洗衣機的分類 12總體設(shè)計方案 22.1方案的比較與選擇 22.1.1控制系統(tǒng)的比較與選擇 22.1.2電動機驅(qū)動電路的比較與選擇 22.1.3水位監(jiān)測模塊的比較與選擇 32.1.4進排水控制模塊的比較與選擇 32.1.5顯示模塊的比較與選擇 32.2控制系統(tǒng)功能 42.3洗衣機運行過程 43硬件設(shè)計 83.1控制電路設(shè)計 83.1.1AT89S52單片機最小系統(tǒng) 83.1.2按鍵輸入電路 93.1.3蜂鳴器報警模塊 93.2顯示電路設(shè)計 103.3水位監(jiān)測電路設(shè)計 123.4進排水電路設(shè)計 133.5電機驅(qū)動電路設(shè)計 144軟件設(shè)計 154.1程序總流程 154.2詳細程序流程 174.3調(diào)試 194.3.1硬件調(diào)試 194.3.2軟件調(diào)試 205結(jié)論 21謝辭 22參考文獻 23附錄 24附錄一軟件代碼 24附錄二系統(tǒng)電路圖 44附錄三系統(tǒng)PCB圖 44桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書第20頁共44頁引言隨著生活節(jié)奏的加快和生活水平的提高，人們開始尋求可以幫助我們分擔繁瑣無味的家務(wù)勞動的機械化產(chǎn)品，我們統(tǒng)稱為家電。而洗衣機就是最具代表性的家電之一，顧名思義，洗衣機就是代替人們手動洗衣服的家用電器。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，洗衣機的功能、樣式、和性能都在不斷的變化。最初的洗衣機是采用人工攪拌的方式驅(qū)動的，雖然并沒有減少人們的工作強度，但從一定意義上為洗衣機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著蒸汽時代的來臨，在洗衣機驅(qū)動方面脫離了人工的范疇。隨后又出現(xiàn)了內(nèi)燃機和電動機的驅(qū)動方式。電動機的驅(qū)動方式具有簡單方便、體積小、重量輕、干凈衛(wèi)生等優(yōu)點，所以電動機的驅(qū)動方式一直沿用到現(xiàn)在。1874年美國人比爾·布萊斯發(fā)明了手動洗衣機，其發(fā)明的洗衣機是由木桶內(nèi)裝上6塊葉片，通過手柄和齒輪傳動，使衣服在桶內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)洗衣的目的。隨著蒸汽時代的到來，人們逐漸將蒸汽動力取代人力。1880年美國出現(xiàn)了第一臺蒸汽洗衣機。之后，水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。直到1911年，美國試制成功第一臺電動洗衣機，電動洗衣機的問世，標志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。在中國，由于歷史原因，家用洗衣機起步較晚，直到1978年才正式生產(chǎn)家用洗衣機，但由于改革開放與一些先進技術(shù)引進的的國家政策，我國工業(yè)化迅速發(fā)展，洗衣機也得到了不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新，從最初的單杠洗衣機到后來的雙杠洗衣機，再到現(xiàn)在的全自動洗衣機，都得利于我國科技技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。如今，我國洗衣機年產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的四分之一，位居世界首位。除了在數(shù)量和品種上滿足國內(nèi)市場需求外，還出口到歐洲、非洲、北美和東南亞等地，成為世界最具競爭力的洗衣機生產(chǎn)國之一。洗衣的工作步驟繁瑣，需要多次控制洗衣機，所以人們又開始朝著全自動智能洗衣機的方向發(fā)展，全自動洗衣機也越來越受到人們的關(guān)注與青睞，成為洗衣機的發(fā)展趨勢。1設(shè)計要求及分類1.1設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計任務(wù)：設(shè)計出由AT89S52控制器為核心的全自動洗衣機模擬控制器，能選擇洗衣程序，具有浸泡、強力、標準、輕柔、快速、單洗、漂洗脫水、單獨脫水、留水停機（不放水）等全自動洗衣功能。具有執(zhí)行驅(qū)動單元、水位檢測、顯示及按鍵控制等外圍硬件電路。設(shè)計要求：采用AT89S52單片機為控制器芯片，具有人機交互界面，水位控制模擬，電機洗衣轉(zhuǎn)動模擬，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)控制，由繼電器模擬進排水閥的控制。使各部分電路結(jié)合控制形成完整的洗衣機模擬控制系統(tǒng)，實現(xiàn)洗衣工作流程。1.2洗衣機的分類（1）波輪式洗衣機波輪式洗衣機的洗衣特點是微電腦控制洗衣及甩干功能、省時省力。缺點是耗電、耗水、衣物易纏繞、清潔性不佳。適合洗滌衣物有除需要特別洗滌之外的所有衣物。輪式洗衣機流行于日本、中國、東南亞等地。（2）滾筒式洗衣機滾筒式洗衣機的洗衣特點是微電腦控制所有功能，衣物無纏繞。最不會損耗衣物的方式。缺點是耗時，時間是普通的幾倍,而且一旦關(guān)上門，洗衣過程中無法打開,潔凈力強。適合洗滌衣物有羊毛、羊絨以及絲綢、純毛類織物。滾筒式洗衣機流行于歐洲、南美等主要穿毛、綿為主的地區(qū),幾乎100％的家庭使用的都是滾筒洗衣機。（3）攪拌式洗衣機攪拌式洗衣機的洗衣特點是衣物潔凈力最強,省洗衣粉。缺點是容易纏繞相比前兩種方式損壞性加大,噪音最大。適合洗滌衣物有除需要特別洗滌之外的所有衣物。攪拌式洗衣機在北美普遍使用。

2總體設(shè)計方案2.1方案的比較與選擇2.1.1控制系統(tǒng)的比較與選擇方案一：STM32。它是市面上性價比高、功能強大、處理速度快的一款32位高性能控制器，其內(nèi)核ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz。單周期乘法和硬件除法。多用于復(fù)雜的計算和控制領(lǐng)域。開發(fā)方式分為數(shù)據(jù)庫函數(shù)和寄存器兩種，但開發(fā)相對復(fù)雜對于本系統(tǒng)來說，其內(nèi)部資源豐富，運行穩(wěn)定。方案二：PLC。PLC是可編程控制器，具有運行可靠性高，抗干擾能力強，配置完善，功能齊全等特點，在眾多的領(lǐng)域都有運用。但是該控制器由于系統(tǒng)龐大也受到較大限制，對單項工程控制使用的成本較高，所以系統(tǒng)不采用PLC控制器。方案三：AT89S52是Atmel公司生產(chǎn)的一款8位微控制器，與80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，有8KB的系統(tǒng)可編程Flash存儲器，32個可編程I/O口，3個16位定時器/計數(shù)器，8個中斷源和全雙工UART串行通道。相對于STM32有控制簡單，價格便宜等特點，所以在設(shè)計系統(tǒng)中采用AT89S52作為主控制芯片。2.1.2電動機驅(qū)動電路的比較與選擇方案一：ULN2003。它是高耐壓大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個硅NPN復(fù)合管組成。ULN2003是高耐壓、大電流達林頓系列，由七個硅NPN達林頓管組成。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準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。ULN2003多用于步進電機的控制。方案二：L298N。它是一種雙H橋電機驅(qū)動芯片，供電電壓一個橋可以提供2A的電流，供電電壓范圍廣（2.5V~48V），邏輯部分5V供電，接受5VTTL電平。正好與AT89S52相匹配，控制簡單穩(wěn)定，可以PWM調(diào)速，控制正反轉(zhuǎn)。多用于控制直流電機。所以在系統(tǒng)中使用L298N做電機的驅(qū)動芯片。2.1.3水位監(jiān)測模塊的比較與選擇方案一：用浮球放入與洗衣機相連的連通器內(nèi)，連通器內(nèi)水位與洗衣機內(nèi)水位相同，浮球可以根據(jù)水位的升降而變動位置，小球隨水位升高而升高，隨水位降低而降低，再由測距模塊測量浮球位置，便可以測出水位高低。這種方法測量水位精確，不受環(huán)境影響，但是設(shè)計復(fù)雜。方案二：利用水位傳感器測量水位，水位傳感器的測量原理是水位傳感器受到洗衣機內(nèi)細長軟管的壓力大小計算水位的。洗衣機內(nèi)水位越高，細長軟管受到壓力越大，水位越低，細長軟管受到壓力越小，傳感器可根據(jù)細長軟管的壓力測量出水位。這種方法測量水位精度不足，但是設(shè)計簡單，不容易出錯。方案三：由于系統(tǒng)只用于模擬洗衣機工作控制過程，不需要建立實體模型，所以不使用上面兩種方案，為了使程序能夠運行，只需要模擬出水滿和水空兩種狀態(tài)即可，所以使用兩組紅外對管來模擬水滿和水空狀態(tài)。2.1.4進排水控制模塊的比較與選擇方案一：采用市場上使用最為普遍的220V交流電磁閥進行排水和進水，該電磁閥可以由單片機控制開關(guān)，進水速度快，是實體洗衣機最為常用的一種電磁閥之一。方案二：因為設(shè)計沒有實體洗衣機，所以采用兩個繼電器控制兩個LED燈的亮滅來模擬進水排水過程。當單片機控制進水時，進水繼電器控制LED1亮，否則LED1熄滅。當單片機控制排水時，進水繼電器控制LED2亮，否則LED2熄滅。2.1.5顯示模塊的比較與選擇方案一：使用LED數(shù)碼管進行顯示。LED數(shù)碼管顯示有兩種控制方式，一種是靜態(tài)顯示法，另一種動態(tài)掃描法。靜態(tài)顯示需要的器件多，接線復(fù)雜等缺點。動態(tài)掃描法占用單片機資源過多，且接線復(fù)雜。采用LED顯示時只能顯示阿拉伯數(shù)字和少量字符，顯示局限性很強，對設(shè)計中需要顯示運行狀態(tài)并不適用。方案二：使用1602液晶顯示器，1602液晶顯示器是市面上較為常見的液晶顯示器之一，在許多設(shè)計中都會被使用，1602可以設(shè)置16*2字符顯示，5*7點陣形式，具有方便的8位數(shù)據(jù)接口，和4個控制接口，具有線路與控制程序簡單，顯示局限性小等優(yōu)點?？梢燥@示多種字符，也可以顯示自定義字符。在1602內(nèi)部可以儲存8個自定義字符或漢字，但由于設(shè)計系統(tǒng)需要顯示漢字較多，所以暫不采用該液晶顯示器。方案三：使用12864液晶顯示器，12864是128*64的點陣液晶顯示模塊，12864液晶顯示器也是市面上較為常見的顯示器之一，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16*16點陣）、128個字符（8*16點陣）及64*256點陣顯示RAM（GDRAM）。12864具有串行和并行數(shù)據(jù)傳輸方式，其并行方式也和1602一樣具有8位數(shù)據(jù)接口，控制方式和1602基本相似。具有接線簡單控制方便等優(yōu)點，所以在設(shè)計中使用12864液晶顯示器作為顯示模塊。2.2控制系統(tǒng)功能系統(tǒng)設(shè)計采用AT89S52單片機作為該系統(tǒng)的主控芯片，對AT89S52進行程序編程，由單片機控制電機驅(qū)動模塊、水位檢測模塊、進水排水模塊、顯示模塊、輸入模塊和報警模塊協(xié)調(diào)工作，完成用戶選擇模式的洗衣工作。該系統(tǒng)的洗衣模式分為全自動洗衣模式和單步洗衣模式，全自動洗衣模式是用戶只需要將衣物丟入洗衣機內(nèi)，選擇相應(yīng)的全自動洗衣模式，洗衣機自動檢測洗衣狀態(tài)，從頭到尾完成洗衣工作，不需要用戶繼續(xù)操作洗衣機。這種模式方便簡單，極大的簡略了用戶操作。單步洗衣模式是為了用戶的自由洗衣方式而設(shè)計的，有些衣服只需洗滌而不需要漂洗，或者不需要甩干等情況時，用戶可根據(jù)自己的意愿選擇相應(yīng)的單步模式進行操作。洗衣機模擬控制系統(tǒng)的全自動洗衣方式根據(jù)衣物的材料不同、臟損程度不同、厚度不同等情況分為以下幾種洗衣方式：標準、輕柔、強力、節(jié)能、流水停機。具體工作參數(shù)如表2-1所示。表2-1洗衣機自動模式工作參數(shù)工作模式漂洗次數(shù)是否甩干洗滌轉(zhuǎn)速(r/m)洗滌時間（s）標準2是50030輕柔2是35030強力2是70030節(jié)能1是50015留水停機0否500302.3洗衣機運行過程系統(tǒng)在接通電源后，出現(xiàn)待機畫面，關(guān)閉機蓋或按任意按鍵進入控制界面，在控制界面可以選擇調(diào)節(jié)智能模式或單步模式，全自動洗衣模式是用戶只需要將衣物丟入洗衣機內(nèi)，選擇相應(yīng)的全自動洗衣模式，洗衣機自動檢測洗衣狀態(tài)，從頭到尾完成洗衣工作，不需要用戶繼續(xù)操作洗衣機。這種模式方便簡單，極大的簡略了用戶操作。單步洗衣模式是為了用戶的自由洗衣方式而設(shè)計的，有些衣服只需洗滌而不需要漂洗，或者不需要甩干等情況時，用戶可根據(jù)自己的意愿選擇相應(yīng)的單步模式進行操作。首先選取自動洗衣模式中的標準模式來解說全自動洗衣機的運行過程。在通電后的待機畫面為桂林電子科技大學信息科技學院字樣（該系統(tǒng)用作桂林電子科技大學信息科技學院電子工程系畢設(shè)答辯），按選擇鍵可進入控制面板，這時，如果洗衣機蓋子是處于打開狀態(tài)，則顯示器上會出現(xiàn)“請將衣物放入洗衣機內(nèi)并蓋好機蓋?。?！”字樣。該字樣是為了防止機蓋打開時系統(tǒng)運作誤傷用戶，在顯示該字樣時，系統(tǒng)全部工作會被停止，控制界面會被覆蓋無法操作。從而實現(xiàn)了對用戶的安全保護。蓋好機蓋后出現(xiàn)選擇界面，可以根據(jù)需要選擇自動模式和單步模式，按自動模式按鍵，會改變自動模式中的洗滌模式，自動模式中有標準模式、輕柔模式、強力模式、節(jié)能模式和流水停機模式。用戶可根據(jù)自己需要選擇相應(yīng)模式。選擇自動模式中的標準來了解該系統(tǒng)的洗衣運行過程。在選擇好標準模式后，按“確定”鍵進入洗衣過程，首先由主控芯片控制進水繼電器打開，使進水指示燈亮起，此時為進水狀態(tài)如圖2-1所示。水位檢測模塊檢測水滿狀態(tài)，這時用物品遮擋水滿檢測紅外對管來模擬水位到達滿狀態(tài)。當檢測到水滿狀態(tài)時，水位監(jiān)測模塊向主控芯片發(fā)送水滿指令，主控芯片控制進水繼電器斷開，進水指示燈熄滅。進水過程完成。圖2-1進水狀態(tài)實物圖完成進水過程后，主控芯片開始計時，進入洗滌狀態(tài)，洗滌是由直流電機帶動扇葉模擬洗衣機滾筒轉(zhuǎn)動如圖2-2所示。在倒計時30s的過程中，主控芯片向電機控制芯片發(fā)送控制指令，使電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速為400r/m，順序為正傳3s、停止1s、反轉(zhuǎn)3s，這個過程為一個周期，主控芯片在30s內(nèi)連續(xù)發(fā)送周期指令，直到30s時間到達，主控芯片完成計時，并向電機驅(qū)動芯片發(fā)送停止指令，洗滌過程完成。圖2-2電機實物圖在完成洗滌過程后，由主控芯片控制排水繼電器打開，使排水指示燈亮起，模擬排水過程。水位檢測模塊檢測水空狀態(tài)，這時用物品遮擋水空檢測紅外對管來模擬水位到達空狀態(tài)。當檢測到水空狀態(tài)時，水位監(jiān)測模塊向主控芯片發(fā)送水空指令，主控芯片控制排水繼電器斷開，排水指示燈熄滅。排水過程完成。圖2-3排水狀態(tài)實物圖完成排水過程后，因為衣物內(nèi)存有大量的臟水，為了節(jié)約用水，應(yīng)該將衣物內(nèi)儲存的大量污水去除再進行漂洗，所以需要進行脫水，而脫水并不需要甩干，所以只需要短時間轉(zhuǎn)動。這時主控芯片開始計時，進入脫水狀態(tài)，在倒計時5s的過程中，主控芯片向電機控制芯片發(fā)送控制指令，使電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速為2500r/m的高速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向是順時針方形（正傳）。直到5s時間到達，主控芯片完成計時，并向電機驅(qū)動芯片發(fā)送停止指令，脫水過程完成。脫水過程完成后，要進行去除衣物內(nèi)殘余的洗衣化學物品，所以要進行漂洗，在漂洗前，又進入了進水狀態(tài)。進水狀態(tài)仍然是由主控芯片控制進水繼電器打開，使進水指示燈亮起，此時為進水狀態(tài)。如圖2-4所示水位檢測模塊檢測水滿狀態(tài)，這時用物品遮擋水滿檢測紅外對管來模擬水位到達滿狀態(tài)。當檢測到水滿狀態(tài)時，水位監(jiān)測模塊向主控芯片發(fā)送水滿指令，主控芯片控制進水繼電器斷開，進水指示燈熄滅。進水過程完成。圖2-4水位監(jiān)測模塊實物圖接下來便進入了第一次漂洗，主控芯片開始計時，進入漂洗狀態(tài)，漂洗時間是15s。在倒計時15s的過程中，主控芯片向電機控制芯片發(fā)送控制指令，使電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速為400r/m，順序為正傳3s、停止1s、反轉(zhuǎn)3s，這個過程為一個周期，主控芯片在15s內(nèi)連續(xù)發(fā)送周期指令，直到15s時間到達，主控芯片完成計時，并向電機驅(qū)動芯片發(fā)送停止指令，漂洗過程完成。在完成漂洗過程后，由主控芯片控制排水繼電器打開，使排水指示燈亮起，模擬排水過程。水位檢測模塊檢測水空狀態(tài)，這時用物品遮擋水空檢測紅外對管來模擬水位到達空狀態(tài)。當檢測到水空狀態(tài)時，水位監(jiān)測模塊向主控芯片發(fā)送水空指令，主控芯片控制排水繼電器斷開，排水指示燈熄滅。排水過程完成。在日常生活中，洗衣服一般會漂洗兩次，所以在該系統(tǒng)的標準模式中設(shè)置了兩次漂洗。第二次的漂洗和第一次一樣，都是經(jīng)過進水、漂洗、排水。電機轉(zhuǎn)速及其工作時間都與第一次漂洗參數(shù)一致，根據(jù)第一次的的工作過程可以完成第二次的漂洗。這時，衣服已經(jīng)清洗完成，為了使衣服迅速晾干，通常都會以高速轉(zhuǎn)動來甩干，甩干的過程和脫水基本相似，區(qū)別只在于脫水時間測長短，甩干的時間為15s，依然是由主控芯片開始計時，進入甩干狀態(tài)，在倒計時15s的過程中，主控芯片向電機控制芯片發(fā)送控制指令，使電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速為2500r/m的高速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向是順時針方形（正傳）。直到15s時間到達，主控芯片完成計時，并向電機驅(qū)動芯片發(fā)送停止指令，甩干過程完成。甩干過程完成后，整個標準洗衣過程已經(jīng)完成，這時蜂鳴器以0.5s蜂鳴，0.5s停止的頻率報警，顯示器上顯示“完成”字樣。這時提醒用戶洗衣完成，用戶需要按下“確定”鍵結(jié)束報警并完成本次洗衣。上面說明了自動模式的標準洗衣模式，根據(jù)不同需求，在自動模式中還設(shè)置有其他模式，但是洗衣過程與標準模式基本相似。輕柔模式相對于標準模式而言，洗衣過程一樣，在洗滌過程中，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)持續(xù)時間分別減少1s，轉(zhuǎn)速由500r/m降低到350r/m，以確保對不同布料的洗滌要求。而強力模式是適用于較厚，較臟的衣物，強力模式與標準模式相比，也是執(zhí)行過程一樣，只有洗滌過程中轉(zhuǎn)速由500r/m上升到700r/m，正傳反轉(zhuǎn)時間分別多加1s上升到4s。為的是能夠更大強度的去除污漬。而對于特別臟的衣物，設(shè)定了流水停機這一功能，在洗滌后就行長時間的浸泡，以確保能夠最大程度的清除污漬。除了自動模式外，設(shè)計中還設(shè)有單步模式，單步模式的設(shè)計是為了讓用戶自由安排洗滌過程和漂洗次數(shù)，其工作方法和普通洗衣機工作方式相似，每次做完一個過程都需要用戶自己操作選擇下一步應(yīng)該如何工作。在單步模式中，設(shè)有進水、洗滌、排水、脫水、漂洗、甩干六個模式，每個模式都說是自動模式中的單獨一個步驟。例如按“單步”按鍵調(diào)節(jié)到“洗滌”模式，再按“確定”鍵。主控芯片開始計時，進入洗滌狀態(tài)，在倒計時30s的過程中，主控芯片向電機控制芯片發(fā)送控制指令，使電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速為400r/m，順序為正傳3s、停止1s、反轉(zhuǎn)3s，這個過程為一個周期，主控芯片在30s內(nèi)連續(xù)發(fā)送周期指令，直到30s時間到達，主控芯片完成計時，并向電機驅(qū)動芯片發(fā)送停止指令，這時蜂鳴器報警，顯示器顯示“完成”字樣，按“確定”鍵結(jié)束。在自動模式和單步模式的配合下，全自動洗衣機基本上滿足了人們洗衣的基本需求。既可以由洗衣機自動完成，也可以根據(jù)自己的意愿來單步完成，實現(xiàn)了自由多樣化洗衣。3硬件設(shè)計3.1控制電路設(shè)計3.1.1AT89S52單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)又稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對AT89S52單片機來說，一般最小系統(tǒng)包括：單片機、復(fù)位電路和晶振電路，如圖3-1所示。

圖3-1單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路：復(fù)位電路由按鍵、電阻和電容串聯(lián)組成，由圖3-1與電容的電壓恒定的性質(zhì)可以知道，系統(tǒng)上電的同時RST腳會變?yōu)楦唠娖剑唠娖降某掷m(xù)時間由RC電路中電阻與電容的大小決定。一般單片機的RST引腳有持續(xù)兩個時鐘周期的高電平時，單片機會進行復(fù)位操作，所以在系統(tǒng)設(shè)計中，R采用10KΩ，C采用10uF。這樣可以產(chǎn)生超過兩個時鐘周期的高電平，確保系統(tǒng)上電后自動復(fù)位。晶振電路：在一般的設(shè)計中多采用11.0592MHz晶振，原因一是可以在通訊中精確到19200波特率和9200波特率，使通訊兼容性較高。原因二是系統(tǒng)總線時鐘頻率是震蕩頻率12分頻，這樣可以粗略計算機器周期。所以在設(shè)計中也采用11.0592MHz晶振。管腳設(shè)置：單片機的31腳是ROM讀取設(shè)置腳，當31腳接高電平時，程序從內(nèi)部ROM開始執(zhí)行。當31腳接低電平時，程序直接從外部ROM開始執(zhí)行。在設(shè)計中，因為程序內(nèi)容較少，內(nèi)部ROM足夠使用，所以直接將31腳接VCC。3.1.2按鍵輸入電路一般的設(shè)計中按鍵的設(shè)計方法有獨立按鍵和矩陣按鍵兩種，矩陣按鍵又有逐行掃描法和線反轉(zhuǎn)法，獨立按鍵讀值方便，但是占用I/O口較多，每個獨立按鍵占用一個I/O口。矩陣按鍵可以使用很少的I/O口讀取較多按鍵的狀態(tài)，但是讀值程序復(fù)雜。在設(shè)計中系統(tǒng)只用到4個按鍵，所以選用獨立按鍵實現(xiàn)命令的輸入。電路設(shè)計如圖3-2所示。圖3-2獨立按鍵輸入電路在圖3-2中將4個按鍵相“與”后接入中斷0，然后在中斷中做讀值處理，這樣避免了程序在做其他操作時無法讀值的現(xiàn)象，當4個按鍵只要有一個按下時，經(jīng)過與門電路后輸出都為低電平，這時系統(tǒng)中斷會觸發(fā)，在中斷中寫入讀值程序，就可以讀取是哪一個按鍵按下的，按鍵Q1、Q2、Q3、Q4一端共地，另一端分別接P2.0、P2.1、P2.2、P2.3管腳，在中斷觸發(fā)時，讀取P2.0、P2.1、P2.2、P2.3各個管腳的值，當P2.0電平為低時，按鍵值為0；當P2.1電平為低時，按鍵值為1；當P2.2電平為低時，按鍵值為2；當P2.3為低電平時，按鍵值為3。如果有任意兩個按鍵同時為低電平時，說明按鍵按錯，則視為錯誤輸入，不進行讀值。這樣一來，在中斷中讀值不僅可以解決系統(tǒng)運行中錯過按鍵時間而沒有讀到值的情況，而且還避免了每個循環(huán)都要讀取按鍵值得繁瑣操作，節(jié)省了系統(tǒng)循環(huán)周期的長度，減少誤差。3.1.3蜂鳴器報警模塊在洗衣機的人機交互中，聲音報警是不可或缺的一部分。每次洗衣過程完成后，都要由蜂鳴器提醒用戶，來完成接下來的操作。蜂鳴器報警模塊中，由單片機的P2.7口控制三極管S8050的基極，S8050是常見的NPN型晶體三極管，主要運用于高頻放大電路中，也可以當作開關(guān)電路使用。在這里將S8050作為電子開關(guān)使用，基極與單片機P2.7口串聯(lián)一個100歐電阻，電阻作用是限流。發(fā)射極接地，集電極與蜂鳴器負管腳相連，蜂鳴器正管腳接+5v電源。當P2.7口輸出高電平時，三極管處于導通狀態(tài)，這時蜂鳴器有電流流過，蜂鳴器發(fā)聲。當P2.7口輸出低電平時，三極管處于斷開狀態(tài)，這時蜂鳴器沒有電流流過，蜂鳴器不工作。這樣就可以使P2.7發(fā)射2HZ的方波，蜂鳴器就可以有節(jié)奏的報警了。設(shè)計電路如圖3-3所示。圖3-3蜂鳴器報警電路3.2顯示電路設(shè)計在設(shè)計中，需要顯示洗衣機工作狀態(tài)和定時時間。所以對顯示器的要求就是可以顯示較多漢字與顯示空間。所以在制定方案時選用了12864液晶顯示器，12864是128*64的點陣液晶顯示模塊，12864液晶顯示器也是市面上較為常見的顯示器之一，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16*16點陣）、128個字符（8*16點陣）及64*256點陣顯示RAM（GDRAM）。12864具有串行和并行數(shù)據(jù)傳輸方式，其并行方式也和1602一樣具有8位數(shù)據(jù)接口，控制方式和1602基本相似。具有接線簡單控制方便等優(yōu)點。接線如圖3-4所示。圖3-4LCD12864液晶接口電路表3-112864并行接口管腳管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1腳VSS0V電源地2腳VCC3.0-5V電源正3腳V0-對比度（亮度）調(diào)整4腳RS(CS)H/L寄存器選擇信號5腳R/W(SID)H/L讀/寫操作選擇信號6腳E(SCLK)H/L使能信號7腳DB0H/L八位三態(tài)并行數(shù)據(jù)總線8腳DB19腳DB210腳DB311腳DB412腳DB513腳DB614腳DB715腳CS1H/L片選信號，當CS1=H時，液晶左半屏顯示16腳CS2H/L片選信號，當CS2=H時，液晶右半屏顯示17腳/RESETH/L復(fù)位信號，L有效18腳VOUT-輸出-10V的負電壓（單電源供電）19腳AVDD背光電源正20腳KVSS背光電源地LCD12864采用20管腳直列式封裝，其管腳名稱和功能描述如表3-1所示。設(shè)計的全自動智能模擬洗衣機模擬器在顯示部分只使用了寫入操作，沒有使用讀取操作，所以在學習時必須掌握寫入原理及其寫入過程，對于讀取狀態(tài)只做了解即可。圖3-5是LCD12864的寫入時序圖。根據(jù)時序圖3-5可以看到，當RS和R/W引腳處于低電平時，向DB0~DB7數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)后使E從高電平向低電平的跳變時就可以將數(shù)據(jù)寫入LCD12864中。圖3-5LCD12864液晶寫入時序圖3.3水位監(jiān)測電路設(shè)計在水位檢測電路方案選擇時，根據(jù)設(shè)計需要，以設(shè)計簡單為原則，選擇了以紅外對管模擬水位狀態(tài)的方案。當滿水狀態(tài)紅外對管被遮住時，該電路經(jīng)過處理后向主控芯片發(fā)送水滿指令；當水空狀態(tài)紅外對管被遮住時，該電路經(jīng)過處理向主控芯片發(fā)送水空指令。具體設(shè)計電路如圖3-6與圖3-7所示。圖3-6滿水位監(jiān)測電路圖3-7空水位監(jiān)測電路圖3-6是水滿狀態(tài)紅外對管電路圖，D11為發(fā)射管，D12為接收管。當D11與D12沒被遮擋時，D12斷開，U5A放大器正輸入端管腳5為+5V，R15為滑動變阻器，兩端分別接+5V和GND，中間接U5A放大器負輸入端管腳4。此時放大器U5A構(gòu)成比較器電路，基準電壓為R15的分壓大小。當D12沒有接到紅外反射時，5管腳為+5V，正輸入端電壓大于負輸入端電壓，輸出端電壓為+5V，輸出端管腳2與主控芯片P2.7連接，并且和電阻R8、LED燈D19串聯(lián)到5V電源上，這時D19兩端壓降為0。主控芯片的P2.7腳讀取電壓為高電平，這時模擬為水滿狀態(tài)紅外對管沒有檢測到水滿。當D11與D12被遮擋時，D12導通，放大器U5A正輸入端電壓為0V，正輸入端電壓低于負輸入端電壓，輸出端電壓為0V，主控芯片P2.7管腳讀取狀態(tài)位低電平，此時模擬為水滿狀態(tài)紅外對管檢測到水滿狀態(tài)。而D19與R8兩端的壓降為5V，D19被點亮，顯示水滿狀態(tài)。圖3-7是水空狀態(tài)紅外對管電路圖，D9為發(fā)射管，D10為接收管。當D9與D10沒被遮擋時，D10斷開，U5B放大器正輸入端管腳7為+5V，R14為滑動變阻器，兩端分別接+5V和GND，中間接U5B放大器負輸入端管腳6。此時放大器U5B構(gòu)成比較器電路，基準電壓為R14的分壓大小。當D10沒有接到紅外反射時，7管腳為+5V，正輸入端電壓大于負輸入端電壓，輸出端電壓為+5V，輸出端管腳1與主控芯片P2.6連接，并且和電阻R10、LED燈D20串聯(lián)到5V電源上，這時D20兩端壓降為0。主控芯片的P2.6腳讀取電壓為高電平，這時模擬為水空狀態(tài)紅外對管沒有檢測到水空。當D9與D10被遮擋時，D10導通，放大器U5B正輸入端電壓為0V，正輸入端電壓低于負輸入端電壓，輸出端電壓為0V，主控芯片P2.6管腳讀取狀態(tài)位低電平，此時模擬為水空狀態(tài)紅外對管檢測到水空狀態(tài)。而D20與R10兩端的壓降為5V，D20被點亮，顯示水空狀態(tài)。在設(shè)計中，選用LM339作為放大器芯片，LM339是4電壓比較器集成電路，該芯片的工作范圍寬，單雙電源供電均可使用，單電源工作電壓范圍是2V~36V，雙電源供電電壓范圍±1V~±18V，消耗電流較小Icc=1.3mA，采用雙列直插14腳所料封（DIP14）。引腳功能如表3-2所示。表3-2LM339引腳功能引腳引腳功能符號引腳引腳功能符號1輸出端2OUT28反向輸入端3IN-(3)2 輸出端1OUT19正向輸入端3IN+(3)3電源VCC10反相輸入端4IN-(4)4反向輸入端1IN-(1)11正向輸入端4IN+(4)5正向輸入端1IN+(1)12電源GND6反相輸入端2IN-(2)13輸出端4OUT47正向輸入端2IN+(2)14輸出端3OUT33.4進排水電路設(shè)計全自動洗衣機模擬控制器的進排水電路由主控芯片控制繼電器的通斷，由LED燈模擬進排水電磁閥的工作過程，使用S8050作為電子開關(guān)控制繼電器。進排水電路分別由主控芯片控制S8050的導通和斷開來控制繼電器的開關(guān)，當進水繼電器導通時，進水LED燈亮起，代表進水電磁閥打開，模擬進水過程。當排水繼電器導通時，排水LED燈亮起，代表排水電磁閥打開，模擬排水過程。電路圖如圖3-8所示。圖3-8進排水繼電器控制電路在進排水電路中主控芯片的P3.4腳控制進水電磁閥，當P3.4為低電平時，三極管S8050（Q2）的基極與P3.4腳連接，基極電壓與P3.4口一樣為低電平，三極管截止，繼電器（K1）的3腳和5腳之間為線圈，由于三級管截止沒有電流通過，繼電器內(nèi)部開關(guān)不受線圈吸引，繼電器（K1）的4管腳和1管腳相連，2管腳斷開，LED（D30）沒有形成回路，所以進水電磁閥沒有打開。當P3.4為高電平時，三極管S8050（Q2）的基極與P3.4腳連接，基極電壓與P3.4口一樣為高電平，三極管導通，繼電器3腳和5腳之間為線圈，由于三級管導通有電流通過，繼電器內(nèi)部開關(guān)受導電線圈的吸引，繼電器（K1）的4管腳和2管腳相連，LED（D30）與R32串聯(lián)形成回路，這時進水模擬LED（D30）被點亮，模擬進水過程。在進排水電路中主控芯片的P3.5腳控制排水電磁閥，當P3.5為低電平時，三極管S8050（Q3）燈基極與P3.5腳連接，基極電壓與P3.5口一樣為低電平，三極管截止，繼電器（K2）的3腳和5腳之間為線圈，由于三級管截止沒有電流通過，繼電器內(nèi)部開關(guān)不受線圈吸引，繼電器（K2）的4管腳和1管腳相連，2管腳斷開，LED（D31）沒有形成回路，所以排水電磁閥沒有打開。當P3.4為高電平時，三極管S8050（Q3）的基極與P3.5腳連接，基極電壓與P3.5口一樣為高電平，三極管導通，繼電器（K2）的3腳和5腳之間為線圈，由于三級管導通有電流通過，繼電器內(nèi)部開關(guān)受導電線圈的吸引，繼電器（K2）的4管腳和2管腳相連，LED（D31）與R33串聯(lián)形成回路，這時進水模擬LED（D31）被點亮，模擬排水過程。3.5電機驅(qū)動電路設(shè)計在設(shè)計中電機的驅(qū)動芯片選用的是L298N，L298N是ST公司生產(chǎn)的雙H橋的高電壓大電流全橋式直流電機驅(qū)動器，工作電壓范圍在5V~46V之間，持續(xù)工作電流為2A，額定功率為25W。該芯片采用15腳封裝，具體設(shè)計電路如圖3-9所示。圖3-9L298N電機驅(qū)動芯片引腳電路表2-3L298N管腳說明管腳引腳功能符號管腳引腳功能符號1A橋電流采樣SENSEA9電源正VCC2電機輸出1OUTPUT110B橋轉(zhuǎn)向控制1IN33電機輸出2OUTPUT211使能端BENB4驅(qū)動電源正極VSS12B橋轉(zhuǎn)向控制2IN45A橋轉(zhuǎn)向控制1IN113電機輸出3OUTPUT36使能端AENA14電機輸出4OUTPUT47A橋轉(zhuǎn)向控制2IN215B橋電流采樣SENSEB8電源地GND設(shè)計中只是用A橋驅(qū)動電機，主控芯片的P1.5與P1.6分別控制IN1與IN2，P1.7控制ENA。當IN1為高電平，IN2為低電平時，電機轉(zhuǎn)向被控制為正轉(zhuǎn)。當IN1為低電平，IN2為高電平時，電機轉(zhuǎn)向被控制為反轉(zhuǎn)。當IN1和IN2都為高電平時，電機處于鎖死狀態(tài)。ENA由主控芯片P1.7腳發(fā)出的PWM的占空比來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，PWM占空比越大，電機轉(zhuǎn)速越高，當占空比為1時，電機為全速轉(zhuǎn)動。圖3-10L298N電源供電電路為了使單片機減少干擾，能夠更加穩(wěn)定的工作。L298N驅(qū)動電源采用單獨供電的方式，以減少電機改變轉(zhuǎn)速時電流變化過大而導致單片機出現(xiàn)程序運行錯誤的現(xiàn)象。如圖3-10所示系統(tǒng)經(jīng)過外部變壓器輸入12V電壓源，分別由7805和7809穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后輸出+5V和+9V電源，由7805輸出的+5V電源為單片機系統(tǒng)和其他電路供電，而由7809輸出的+9V電源為L298N單獨供電。這樣就可以減少電機轉(zhuǎn)動時電流變化所帶來的影響，也為L298N提供了足夠的輸入電壓。4軟件設(shè)計4.1程序總流程在程序設(shè)計中，各個洗衣模式都寫出單獨的函數(shù)，在主函數(shù)中只進行模式的選擇與相應(yīng)模式函數(shù)的調(diào)用，其主函數(shù)調(diào)用模式如流程圖4-1所示。開始開始按任意鍵進入系統(tǒng)按任意鍵進入系統(tǒng)N機蓋是否蓋好？N機蓋是否蓋好？YY進入洗滌模式界面進入洗滌模式界面NN確定？確定？YYN機蓋是否蓋好？N機蓋是否蓋好？YY進入所選擇的洗滌狀態(tài)進行工作面進入所選擇的洗滌狀態(tài)進行工作面是否取消？是否取消？繼續(xù)完成工作NY繼續(xù)完成工作NY完成完成NN按完成鍵？按完成鍵？YY圖4-1程序工作流程圖在開機上電后首先進入歡迎界面，在按下任意鍵后進入選擇界面，這時如果如果洗衣機蓋沒有蓋上，則外部中斷1觸發(fā)請求，顯示器顯示“請將衣物放入洗衣機并蓋上機蓋?。?！”。當用戶蓋好機蓋時，顯示界面才進入選擇菜單。用戶根據(jù)自己需求可以選擇自動模式或者單步模式，選擇完成后按“確定”鍵開始。進入洗滌過程中時，如果機蓋被打開，外部中斷1就會觸發(fā)中斷請求，這時系統(tǒng)會結(jié)束洗滌，停止電機轉(zhuǎn)動，顯示器會顯示“請將衣物放入洗衣機并蓋上機蓋?。?！”，蓋好機蓋則系統(tǒng)繼續(xù)完成洗滌過程。如果在洗衣機工作時按取消鍵或者洗滌模式完成，洗衣機界面會顯示“完成”字樣，蜂鳴器報警提示洗衣完成，用戶可以按“確定”鍵重新進入選擇界面。4.2詳細程序流程NN按鍵值為1？判斷按鍵值開始Y檢測按鍵是否按下？NY顯示選擇的模式按鍵值為2？Y將鍵值歸0切換下一個單步模式切換下一個自動模式 圖4-2顯示程序流程圖如圖4-2所示，進入選擇界面后，單片機檢測有無按鍵按下，當有按鍵按下時，外部中斷2觸發(fā)中斷請求，在中斷中單片機讀取按鍵值。如果按鍵值為1，則顯示界面切換下一個自動模式，并顯示在顯示器上，隨后將鍵值歸0。如果按鍵值為2，則顯示界面切換下一個單步模式，并且將該單步模式顯示在顯示器上，隨后再將按鍵值歸0。YYN開始確定？進水洗滌脫水進水漂洗甩干完成，蜂鳴器報警確定？N結(jié)束YY是圖4-3工作過程流程圖如圖4-3所示，在完成選擇模式后，由單片機判斷是否按下“確定”鍵，如果沒有按下，單片機一直處于檢測按鍵狀態(tài)。如果按下“確定”鍵，單片機控制P3.4口電平拉高，使進水繼電器連通，同時單片機檢測P2.7口電平狀態(tài)，如果電平為高，則繼續(xù)處于檢測狀態(tài)，直到電平變?yōu)榈碗娖綍r，單片機P3.4口輸出低電平，停止進水。并且將P1.5口輸出低電平，P1.6口輸出高電平，P1.7口輸出100HZ占空比為50%的PWM，控制電機正轉(zhuǎn)3s鐘，3s鐘后使P1.5和P1.6口都輸出低電平，電機停止1s鐘，1秒鐘后將P1.5口電平拉高，使電機反轉(zhuǎn)3秒鐘，完成洗滌過程中的一個動作周期。洗滌過程一共執(zhí)行30S鐘。單片機的PWM由定時器0產(chǎn)生。voidtimer0(void)interrupt1{TH0=(65535-10000)/255;TL0=(65535-10000)%255;if(pwm_1==0){pwm=~pwm;}if(pwm_1==1)pwm=1;}在30S定時洗滌過后，使定時器0和定時器1都關(guān)閉，這時電機處于停止狀態(tài)。單片機將P3.5口電平拉高，使排水繼電器連通，同時檢測P2.6口電平狀態(tài)，當P2.6口電平狀態(tài)由高電平跳變到低電平時，則默認洗衣機內(nèi)水被排空。這時，單片機將P3.5口電平拉低，使排水繼電器斷開。漂洗過程和洗滌過程可以用一個函數(shù)，只需建立一個變量區(qū)分是洗滌過程還是漂洗過程，其兩者的區(qū)別在于洗滌過程是執(zhí)行30s，漂洗過程是執(zhí)行15s。在調(diào)用時只需要改變這個變量就可以實現(xiàn)是執(zhí)行洗滌還是執(zhí)行漂洗了。完成漂洗后，單片機控制P1.6口輸出高電平，P1.5輸出低電平，P1.7口輸出占空比100%的PWM，，打開定時器1，計時15s，使電機全速正轉(zhuǎn)15s實現(xiàn)對衣物的甩干。15s計時結(jié)束后，關(guān)閉定時器1，將P1.6口電平拉低，使電機停止。最后使P2.7口輸出1Hz方波，使蜂鳴器以1Hz的頻率報警。在此同時單片機檢測“確定”按鍵是否按下，如果沒有按“確定”鍵，則保持報警狀態(tài)并繼續(xù)檢測。直到檢測到有“確定”鍵按下時結(jié)束報警，程序重新回到選擇界面。4.3調(diào)試4.3.1硬件調(diào)試系統(tǒng)中由多個模塊組成，分別是控制模塊、輸入模塊、顯示模塊、水位檢測模塊、進排水模塊、電機驅(qū)動模塊和報警模塊，各個模塊協(xié)調(diào)工作才組成一個完整的全自動智能洗衣機模擬系統(tǒng)。但是在完成電路的焊接之后，應(yīng)該分別對每個模塊電路進行調(diào)試，以避免在編寫整個程序時因為硬件而出現(xiàn)不能實現(xiàn)的情況。首先對控制模塊進行調(diào)試，控制模塊就是AT89S52的最小系統(tǒng)部分，要測試最小系統(tǒng)能否工作，最直接的方法就是測試最小系統(tǒng)能否運行一個程序。在測試中，先編寫一個小的測試程序，使AT89S52單片機的P0.0口進行電壓的跳變，跳變間隔大約為1s，程序完成后編譯下載進單片機里。給單片機上電，用萬用表電壓檔測量P0.0口是否有間隔1S的電壓跳變輸出。如果有輸出，則說明控制模塊沒有硬件問題，如不能輸出，則說明控制模塊不能正常運行，應(yīng)該認真檢查硬件電路，直到可以輸出為止。接下來檢測輸入模塊和報警模塊，在完成控制模塊的檢測之后，確定控制模塊是沒有故障的，可以正常運行程序。接下來，還是和對控制模塊檢測的方法一樣，編寫程序使4個獨立按鍵中的任何一個按鍵按下時，蜂鳴器發(fā)聲，當沒有按下按鍵時，蜂鳴器不發(fā)聲。若4個按鍵分別按下時蜂鳴器都不發(fā)聲，那么要檢查蜂鳴器是否有問題，在完成蜂鳴器電路的檢測之后，再對4個按鍵分別檢查，若有其中一個按鍵按下時，蜂鳴器不發(fā)聲而其他的按鍵按下時蜂鳴器發(fā)聲，則說明該不發(fā)聲按鍵有硬件問題。按照這個方法分別調(diào)試4個按鍵，直到全部可以控制蜂鳴器發(fā)聲為止。完成輸入模塊和報警電路的測試后，接下來對顯示模塊的測試。顯示模塊的測試比較簡單，即編寫LCD12864顯示器的顯示程序，通過按4個按鍵改變現(xiàn)實效果。在測試中，分別按4個按鍵使屏幕分別顯示“1”、“2”、“3”、“4”。因為已經(jīng)完成對按鍵電路的檢測，可以保證輸入模塊電路沒有問題，如果無法進行顯示或無法切換顯示效果，則可能是顯示電路出現(xiàn)問題，應(yīng)用萬用表檢測電路是否斷路或短路。檢查滑動變阻器是否是電阻值過大等問題。直到顯示器可以正常顯示和切換顯示效果。水位檢測模塊是由兩個紅外對管和兩個比較電路組成，在給系統(tǒng)上電后，用手遮擋水滿檢測紅外對管，則單片機P2.5口電位被拉低，水滿指示燈點亮，若沒有此現(xiàn)象，則可以扭動該電路中的滑動變阻器，調(diào)節(jié)基準電壓的高低，從而改變靈敏度。若在調(diào)節(jié)靈敏度后依然不能實現(xiàn)，應(yīng)該檢查紅外對管是否正常，檢查電路是否短路或者斷路。直到調(diào)整到可以在遮擋時實現(xiàn)將P2.5口電位拉低，沒有遮擋時電位為高的情況時才能結(jié)束。根據(jù)水滿檢測電路的調(diào)試過程，可以對水空檢測電路進行調(diào)試。當兩個電路均能正常工作時，水位檢測電路就完成了調(diào)試。進排水電路是由單片機P3.4和P3.5口控制的兩個S8050三極管來分別驅(qū)動兩個繼電器，而兩個繼電器分別控制兩個LED燈來模擬對進排水電磁閥的開關(guān)控制。在測試進排水電路時，編寫程序使P3.4和P3.5口分別輸出1Hz的方波，觀察繼電器和LED燈是否以1Hz的頻率閃動。如果可以閃動說明進排水電路沒有故障。電機驅(qū)動電路主要是由單片機控制L298N對電機做正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、停止等動作。對主控芯片編寫電機正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由快到慢最后停止，電機反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由快到慢最后停止，觀察電機是否是按程序要求轉(zhuǎn)動。如果不能調(diào)速，則檢查P1.7與L298N的ENA腳連接是否正常。如果電機不能正反轉(zhuǎn)則分別檢查P1.6與IN2、P1.5與IN1連接線是否正常。在做完各個模塊的調(diào)試之后，確保每個模塊都不存在故障的情況下，就可以對系統(tǒng)進行軟件的編寫與調(diào)試。4.3.2軟件調(diào)試軟件編寫時，要先對洗衣過程中的每個步驟編寫?yīng)毩⒌淖雍瘮?shù)，比如洗滌過程，要先在主函數(shù)外編寫?yīng)毩⒌南礈旌瘮?shù)xidi()；該函數(shù)要實現(xiàn)主控芯片向電機控制芯片發(fā)送控制指令，使電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速為400r/m，順序為正轉(zhuǎn)3s、停止1s、反轉(zhuǎn)3s，這個過程為一個周期，主控芯片在30s內(nèi)連續(xù)發(fā)送周期指令，直到30s時間到達，主控芯片完成計時，并向電機驅(qū)動芯片發(fā)送停止指令的功能。按照這中方式，分別建立進水子程序、排水子程序、脫水子程序、甩干子程序等。在主函數(shù)中，通過讀取按鍵值來判斷選定了哪種洗滌方式，在讀取按下“確定”按鍵時，按照時序和判定條件，分別調(diào)用這些子函數(shù)，完成選定的洗滌模式的工作過程，最后停留在完成界面，在再次按下“確定”鍵時，返回選擇模式界面。或者在工作過程中若檢測到按下“取消”按鍵時，系統(tǒng)也會停留在完成界面，在再次按下“確定”鍵，既可以返回選擇模式界面。5結(jié)論本次設(shè)計的全自動智能洗衣機模擬器，是由AT89S52單片機為主控芯片，涉及人機交互、狀態(tài)測量、智能控制等方面的系統(tǒng)設(shè)計。與之前的實訓題目相比較，有更全面，更廣闊，更系統(tǒng)的知識覆蓋面。通過本次設(shè)計，也使得自己有了全面的提升，學習到了一個完整系統(tǒng)從設(shè)計到完工的整個過程。作為一個電子工程系的畢業(yè)生，應(yīng)該能夠設(shè)計出以最為簡單的系統(tǒng)電路完成所要求的任務(wù)，既要考慮公司對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本的要求，又要考慮用戶對產(chǎn)品實用性和操作簡單等要求。所以本次設(shè)計存在的一些問題仍需要完善與提高。在設(shè)計中也遇到了很多的麻煩，例如在以往的實訓和實驗中基本上是使用數(shù)碼管作為顯示器件，這次設(shè)計用到的LCD12864顯示器，相對數(shù)碼管而言，控制程序復(fù)雜，需要重新學習。在通過網(wǎng)絡(luò)上的視頻教程和書籍資料的學習之后，了解了LCD12864的顯示原理與控制過程，才成功完成了本次的顯示部分的設(shè)計。再例如開始設(shè)計時L298N與單片機的電源是由一個7805提供的，在電機高速運轉(zhuǎn)或者改變轉(zhuǎn)速時單片機會出現(xiàn)掉電的情況。經(jīng)過測量和實驗發(fā)現(xiàn)，當電機高速轉(zhuǎn)動或者調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電機啟動時電源電流會很大，出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定等現(xiàn)象，導致單片機供電電壓不足，無法正常工作。在查閱資料和多次實驗后，采用兩路供電的方式，由7805穩(wěn)出+5V電源為單片機和各部分電路供電，而7809穩(wěn)出的+9V電源為L298N單獨供電。這樣就解決了電機高速轉(zhuǎn)動和調(diào)速時對單片機帶來的影響。在本次設(shè)計中還遇到了很多困難與問題，通過查閱資料、詢問老師和大量的實驗后都已解決。在實際的設(shè)計過程當中，由于涉及到的專業(yè)知識多而繁雜，為了能夠更準確，更完美的王城畢業(yè)設(shè)計，對新舊知識又重新加以溫習和鞏固，也對以往學到的知識進行了全面的總結(jié)。無論再動手能力還是理論知識上都得到了鍛煉與提升，使自己的知識更加豐富與穩(wěn)固，提高了自己的動手能力，自信心也更加強大。這也對畢業(yè)后融入社會堅定了信心與必勝的信念。參考文獻[1]徐惠民，安德寧.單片微型計算機原理接口及應(yīng)用[M].北京:北京郵電大學出版社，2000:32~44.[2]謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試[M].武漢:華中科技大學出版社，2000:55~61.[3]張華.機電一體化技術(shù)應(yīng)用[M].西安:電子工業(yè)出版社，2002:41~48.[4]于微波，林曉梅，劉俊萍.微型機算計控制系統(tǒng).西安:吉林人民出版社，2002.5:98~108.[5]辛長平.電氣電工使用技術(shù)問答[M].西安:電子工業(yè)出版社，2005:66~69.[6]張進秋等編著.可編程控制器原理及應(yīng)用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004:55~59.[7]徐愛鈞.8051單片機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//字符數(shù)ucharjian; //按鍵值ucharmo=0; //模式變量uchardanmo=0;//單選模式變量uchardan; //單步變量ucharsj; //倒計時ucharkey1;//讀取水位狀態(tài)ucharg,s;//秒分位uchargz,cs=0;//gz:蓋子狀態(tài)位，cs：初始化位ucharsj;ucharpwm_1;//pwm占空比標志1：占空比為滿，0：占空比為1/2；ucharcodePhoto1[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x10,0x10,0x40,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x10,0x10,0x40,0x20,0x7F,0x01,0x10,0x20,0x80,0x10,0x05,0x40,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x7C,0x7D,0xF1,0xFC,0x02,0x1E,0x50,0xFB,0xE0,0x10,0x1F,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x04,0x10,0x10,0x41,0x24,0x04,0x04,0x90,0x20,0x80,0x10,0x10,0x10,0x00,0x00,0x00,0x0E,0xFE,0x38,0xE1,0xFC,0x7F,0x9F,0x50,0x33,0xE1,0xFF,0x07,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x15,0x10,0x55,0x51,0x24,0x08,0x0E,0xFC,0x62,0x20,0x10,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,0x04,0x7C,0x10,0x41,0xFC,0x08,0x15,0x10,0xA1,0x40,0x28,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x10,0x10,0x40,0x20,0x98,0x04,0x10,0x20,0x80,0x44,0x0F,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x04,0xFE,0x10,0x40,0x3F,0x88,0x04,0x10,0x63,0x61,0x83,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x80,0x00,0x00,0x00,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xCF,0xFF,0xE0,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x1F,0xFE,0x00,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0C,0x3F,0xF8,0x00,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xE0,0x00,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xE0,0x01,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x80,0x07,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x80,0x0F,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x1F,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x00,0x3E,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x