基于单片机的洗衣机控制电路设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的洗衣机控制电路设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

按功能可分为两大类，即通用译码器和显示译码器。 本设计中的 74138 译码器是一种通用译码器，它是用 TTL与非门组成的 3线－ 8线译码器。 74138 译码器结构图如 图 35 所 示。 74138译码器的 三个输入端 CBA 共有 8种状态组合（ 000— 111） ，可译出 8 个输出信号 Y0— Y7。 这种译码器设有三个使能输入端，当 G2A与 G2B均为 0，且 G1为 1时，译码器处于工作状态，输出低电平。 当译码器被禁止时，输出高电平。 74138译码器的管脚图如图 36 所示，其功能表如表 32。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 111111YYYYYYYYABCamp。 1GGG12A2B10234567 图 35 74138集成译码器 结构 电路图 图 36 74138集成译码器的管脚 14 表 32 741387译码器的功能表 在本设计中 74138 的输入端 C、 B、 A分别接单片机的 、 、 ，输出端 Y0 控制“洗衣剩余时间”指示灯， Y1 控制“脱水剩余时间”指 示灯，Y2控制“强洗”指示灯， Y3 控制“弱洗”指示灯， Y4 控制“洗涤次数”指示灯， Y5 控制“洗衣定时”指示灯， Y6控制“脱水定时”指示。 LED 显示模块 显示技术是一种将反映外界客观事物的信息（光学的 、 电学的 、 声学的、化学的等），经过变换处理，以适当的形式（主要有图像、图形、数码、字符）加以显示，供人观看、分析、利用的一种技术。 现在所谓的显示技术，可以称作电子信息显示技术，它是建立在光学、化学、电子学、机械学、声学等科学技术基础上的具有某种程度综合性的技术。 由于 发光二极管具有 工作电压很低；工作 电流很小；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱 等 特点。 发光二极管 用 在许多电子设备中用作信号显示器。 把它的管心做成条状，用 7条条状的发光管组成 7段式半导体数码管，每个数码管可显示 0～ 9十个数目字 （其外形图如图 37，内部结构图如图 38）。 本设计的共有两只七段 LED 显示器， P0控制高位显示器， P2 控制低位显示器，当洗衣机处于洗衣状态时， LED 显示器显示洗衣剩余时间 ；当洗衣机机处于脱水状态时， LED 显示器显示洗衣机的脱水剩余时间。 本系统采用共阴接法。 图 37 七段 LED 外形图 图 38 七段数码显示的内结构图 16 按键输入模块 洗衣机的控制电路中的输入模块选用 独立按键 ， 独立按键具有编程简单但占用 I/O 口资源的特点，适用于按键不多的场合，为节约 I/O 口资源，本设计选用矩阵键盘。 矩阵键盘又叫行列键盘，它是由二条 I/O 线作为行线，二条 I/O 线作为列线组成的键盘，在行线和列线的每个交叉点上设制一个按键 ，这样按键的个数就为 2*2 个，这种行列式结构的键盘能有效的提高单片机系统中的 I/O口的利用率。 本设计的按键输入是由 4只按键分别用于洗衣机的工作方式选择分别为“编程选择”、“增”、“减”，和“启动键”的选择， 和 为该键盘的行输出， 和 为该键盘的列输入，指示灯配合按键工作。 根据键盘扫描方法，一开始单片机将行线全部 置 低电平，此时读入列线数据，若列线全为高电平 ， 则没有键按下，当列线有出现低电平时调用延时程序以此来去除按键抖动。 延时后再判断是否有低电平，如果此时读入列线数据还是有低电平，则 说明确实有键按下，最后一步确认键值。 键盘布局图如图 39所示。 图中 A对应“编程选择”， B 对应“增”， C 对应“减”， D对应“启动键”。 图 39 矩阵键盘布局图 蜂鸣器报警模块 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、定时器等电子产品中作发声器件。 电路中用字母 “H”或 “HA” 表示， 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 本设A B C D 计采用 电磁式蜂鸣器 ， 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁 、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 本设计中的 蜂鸣器由 控制，当 输出为“ 1” (脱水完成后） 时， 洗衣机的蜂鸣器发出 5次“嘟嘟”声。 指示灯模块 指示灯主要是以光亮指示的方式引起操作者注意或者指示操作者进行某种操作，并作为某一种状态或指令正在执行或已被执行的指示。 本设计用七只发光二极管作为洗衣机的指示灯， 它是半导体二极管的一种，常简写为 LED，由图 310 所示的 单片机控制 LED显示的原理图 ， 可以看到 LED 的 A 极通过限流电阻连接到 AT89C51 单片机的 I/O 口， K极连接到了 GND 地线，因此要使 LED发光，也就是使电流流过 LED，只需要把 I/O 口置成高电平即可，所以最终我们对 LED 的控制变成了对一个 I/O 口的控制，比如要点亮标号为“ D10”的 LED，就是把 RC0 口设置成高电平而已，这就是实现方法。 本设计中 74138 的输入端C、 B、 A 分别接单片机的 、 、 ，输出端 Y0、 Y Y Y Y YY6分别与 7个发光二极管的阴极相连，发光二极管的阳极 接电源。 74138 的输出端 Y0 控制“洗衣剩余时间”指示灯， Y1 控制“脱水剩余时间”指示灯， Y2控制“强洗”指示灯， Y3 控制“弱洗”指示灯， Y4控制“洗涤次数”指示灯，Y5控制“洗衣时间”指示灯， Y6控制 “脱水时间”指示灯。 18 图 310单片机控制 LED显示的原理图 机械控制电路部分 机械控制部分 实现水位检测、电机驱动、进水、排水等功能。 主要由水位检测器、电动机 等 组成。 电控水龙头 全自动洗衣机的进出水控制由两个电控水龙头控制，设计中 电控水龙头共2只，一只为进水龙头，受 控制 ； 另一只为出水龙头，受 控制，当电控水龙头的控制端为“ 1”时，水龙头打开。 当电控水龙头的控制端为“ 0”时，水龙头关闭。 水位检测机构 洗衣机的水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆等组成，玻璃管与洗衣桶相连，玻璃管中的水位就是洗衣桶内的水位 ，在放水或进水的过程中，浮子带动金属管上下移动，当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与金属地相 连，致使引脚 INT1 处于低电平，向 CPU 申请中断，否则 INT1 被上拉电阻上拉为高电平。 全自动洗衣机气压式水位开关（以下简称水位开关）的两组触头分别与程控器以及相关电路配合，共同完成洗涤、脱水等洗衣工序。 水位开关中的两组触头的动作分别对应两个水位值。 洗衣机接水桶内水位的变化，通过一段密封的连接气管，引致水位开关中气囊的气压改变，继而转换成触头的动作。 气压式水位开关有这样的特性：当气压 P从零开始随接水桶内的水位 上升而上升至P0时，水位开关置位；当气压 P随接水桶内的水位下降而下降至 P0/2 时，水位开关才复位。 水位与气压可以看成线性关系。 现用 SP 表示水位开关状态，SP=0 表示水位开关复位； SP=1 表示水位开关置位。 水位开关的状态 SP 与气压 P 的关系示于图 311， 水位开关处于复位状态时，开关内的常闭触头闭合，洗衣机的脱水相关电路接通；水位开关处于置位状态时，开关内的常开触头闭合，洗衣机的洗衣（漂洗）相关电路接通。 如图 312 所示。 图 311 水位开关状态与气压的关系 图 312 水位开关内触头示意图 20 电动机控 制 电动机也称电机，在电路中用字母 “M” （旧标准用 “D” ）表示。 它的主要作用是产生驱动力矩，作为用电器或小型机械的动力源。 交流异步电动机是领先交流电压运 行的电动机，广泛应用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器 、食品加工机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。 当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化， 但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。 这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。 当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。 这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。 洗衣机里的机动机是电容式单相 异步电动机， 电容式单相异步电动机 有 原理是在启动绕组上串联一个适量的电容器 ， 由于电容器的电流滞后于它的电压 90度 ,所以会在定子上产生一个偏转磁场 ， 使电动机旋转。 本洗衣机的控制电路中 单片机通过双向可控硅 (电子开关 )直接驱动单相异步交流电机。 控制方式为开环，控制电机的正反转，完成最基本的洗涤、漂洗、脱水功能。 电动机有 2个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与 相连，另一端控制电动机反向运转，该端与 相连。 系统供电时，交流 220V电压经过双向可控硅加在电动机的 2个控制端，可控硅的控制端由单片机的、 控制，当洗衣机接到“强洗”指令时， 输出高电平，经过功率管 8050 放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅 TR1 导通，电机正向旋转。 当洗衣机接到“弱洗”指令时， 输出高电平，经过功率管 8050 放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅 TR2 导通，电机反向旋转。 在整个洗衣过程中，程序会不断判断洗衣机的强弱洗模式，从而不断调整电机转动。 如图 313 所示。 [8] 图 313 电动机控制原理图 硬件系统整机电路 通过前面几节单元 电路的设计及器件 的选择，得到单片机控制的全自到洗衣机硬件原理图 （见附录 1）。 22 第 4 章 软件设计 本设计中洗衣控制程序由定时中断服务程序、外中断服务程序和主程序组成。 假定用户要将洗衣机设置成弱洗方式，洗涤次数为 4，洗涤时间为 30 分钟，脱水时间为 5分钟，本系统采用 6M 的晶体振荡器，定时器 0和定时器 1 的初值设置为每隔。 程序中使用内部数据存储器 70H 单元作强洗弱洗标志位。 当用户设置洗衣模式为弱洗时，该位设置为 0；当用户设置洗衣模式为强洗时，该位设置为 1。 71H单元用于保存用户设置的洗衣次数， 72H单 元用于保存用户设置的洗衣时间， 73H 单元用于保存用户设置的脱水时间，74H单元用于保存洗衣机每次换水的时间，该单元的值根据 71 单元的内部和72单元的内部来计算， 75H 用于定时器 0为每次洗衣时间的记数， 76 单元用于保存“编程选择”的状态。 79H 用于定时器 0 和定时器 1记录定时的秒数， 7AH用于记录定时的秒数。 程序 流程图 主程序主要完成洗衣机控制电路中的 整个 洗 衣、脱水 过程。 打开电源后 程序从地址 0000H 开始运行， F 作为启动位判断用户是否按下“启动”键，该位为“ 1”是表示用户已按下启动键。 当用户按下启动键 后， F键作为水位标志使用，用于标志水已放满或水已放空。 当洗衣、脱水时间结束后，关闭电机并使蜂鸣器以声。 程序流程图如图 4－ 1所示。 定时器服务程序主要完成 主程序中所有定时和中断服务，启动定时器 0后，经过 100 毫秒的时间定时器 0产生中断， CPU 执行定时器 0的中断服务程序。 定时器 0 的程序流程图如图 4－ 2 所示，程序 见 附录 2 图 41 主程序流程图 计算每次洗衣时间 定义显示码表 相关信号初始化 外中断 0初始化 外中断 1初始化 定时器 1初始化 定时器 0初始化 键盘中断允许 判断水是否放完 定时是否到 水是否放满 是否按下“启动 ” 键 打开进水笼头 ，水位检测中断允许 关闭进水笼头 启动定时器 0 打开出水笼头 洗涤次数是否完成 启动电机开始脱水， 启动定时器。