基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计论文

基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计论文内容摘要：

该设计方案可行性很高，而且电路简单，可以用软件 仿真，但实现困难，要经过变频、启动键 停止键 运行状态显示 蜂鸣器报警 微 处 理 器 水位选择开关 手动排水阀 手动脱水阀 进水阀、排水阀 华科学院本科毕业设计（论文 ） 7 计算等方式来实现，实现起来对设计者的要求很高。 软件要求高。 方案四 PLC 控制的全自动洗衣机课程设计 洗衣机的工作原理： 洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。 洗涤完成由蜂鸣器报警。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 但 PLC 设计要设计出梯形图，设计图没有一同固定的方法和 步骤，具有很大的试探性和随意行，比较难掌控，分析起来复杂且困难，并且很容易遗漏一些应该考虑的问题。 综合上述几种方案，出于对笨设计的安全性和实现简单、方便，且 S52 单片机中的典型，有高速率、高性能、 低功耗的有点，且结构先进、功能强大。 因此我选择了第一方案，基于 S52 单片机的全自动洗衣机控制系统设计。 具体设计方案 本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等阶段。 控制系统主要由电源电路、单片机控制系统和外部硬件电路构成。 按键 洗衣机面板上有 4 个按钮 K1,K2， K3,K4。 （ 1）通过 K1 键步进改变“标准，经济，单独，排水”四种方式，执行相应程序，对应指示灯亮。 （ 2）通过 K2 健步进改变“强洗。 弱洗，”两种方检测开关式。 （ 3)通过 K3 键控制洗衣机的运行，暂停和接触报警功能。 （ 4） K4 为启动键 洗衣机自检 洗衣机上电后，先进行自检，包括检查安全开关，排水阀状态，进水阀工作过程，电机的运转，若发现异常现象则蜂鸣器响，报警灯亮。 马君：基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计 8 洗衣程序 洗涤过程 放好衣物，启动开关，进水阀通电，向洗衣机供水， 当到达要求水位时 ,进水阀断电关闭 ,停止 进水。 洗涤电机 M 接通电源，带动拨龙旋转洗涤衣物，通过电机 M 不 停 的正转，停，反转，反复循环，形成洗涤水对衣物产生强烈的翻滚作用，衣物之间，衣物与四周桶壁之间产生摩擦达到洗涤效果。 漂洗过程 漂洗与洗涤过程相同 ,只是时间短一些。 脱水过程 洗涤或漂洗结束后，电机 M 停止转动，排水阀 M通电打开，进行排水 .排水阀动作的同时 ,电机 M也接通 ,使电机可以带动内桶转动 .当水位低到一定程度时，满足安全条件，脱水电机 M 接通，带动脱水桶高速旋转，利用离心力把衣物上的水从桶壁的小眼里甩出 ， 全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出鸣响 ，表示衣物已洗干净。 显示 洗涤、漂洗及脱水的方式都通过 9 个 LED 灯的显示，依次显示为标准、经济、单独、排水、强洗、弱洗、洗涤、漂洗、脱水这九个选择。 控制系统的功能 基于单片机洗衣机通过控 制系统设定洗衣程序在洗涤脱水桶内自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和 脱水全过程。 洗衣时控制系统打开进水电磁阀开始注水；当洗涤脱水桶内的水位达到系统设定值时单片机发送一个低电平通知控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机洗衣。 电机在系统的控制下进行正转、停、反转通过传动带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间终了，控制系统 切断电机电路打开排水电磁阀开始排水；然后再次注水，洗衣机进入漂洗状态，完成漂洗程序（通常为 2次漂洗）后，开始排水，同时排水电磁阀的动作并且松开为脱水程序做好准备；排水结束后系统控制电机单方向高速运转完成脱水程序； 当脱水程序终了系统控制排水电磁阀和电机断电，排水阀复位，同时蜂鸣器奏响，通知用户整个洗衣程序结 束。 华科学院本科毕业设计（论文 ） 9 第 3 章 系统 硬件设计 系统硬件 总体设计 工作原理 全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断，从而实现自动控制的。 电磁进水阀起着通、断电源的作用。 硬件工 作原理图如下图 31： 输入量 （接通电源） 图 硬件工作原理图 全自动洗衣机控制系统是能实现“正常运行”的控制方式： （ 1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置低水位，开始进水，达到设定的水位后，停止进水； （ 2） 选择洗涤方式后按下启动键 后，开始洗衣； （ 3）按照选择的洗衣方式开始洗涤，电动机转动，正转反转交替循环； （ 4）洗衣完成后，洗衣机开始排水河脱水，脱水时电动机单方向转动； （ 4）洗衣过程完成，报警后自动停机。 组成框图 控制电路 电动机 洗衣机 输出量 （ 运 行 或 停止） 马君：基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计 10 图 关于 AT89S52 芯片 AT89S52 为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系统可编程 Flsah 存储器。 AT89S52 主要功能列举如下： 1） 、拥有灵巧的 8 位 CPU和在系统可编程 Flash 2） 、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） 3） 、内部程序存储器（ ROM）为 8KB 4） 、内部数据存储器（ RAM）为 256 字节 5） 、 32 个可编程 I/O 口线 6） 、 8 个中断向量源 7） 、三个 16 位定时器 /计数器 8） 、三级加密程序存储器 9） 、全双工 UART 串行通道 单片机各个引脚的功 图 能： 按键输入 水位频率信号 单 片 机 电机 LED 显示灯 进水阀 排水阀 蜂鸣报警 华科学院本科毕业设计（论文 ） 11 图 AT89S52单片机 VCC： AT89S52 电源正端输入，接 +5V。 VSS： 电源地端。 XTAL1： 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 RESET： AT89S52 的重置引脚 ，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间， AT89S51 便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址 0000H 处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp： EA为英文 External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部 EPROM 中）来执行马君：基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计 12 程序。 因此在 8031 及 8032 中， EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。 如果是 使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。 此外，在将程序代码烧录至 8751内部 EPROM 时，可以利用此引脚来输入 21V 的烧录高压（ Vpp）。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。 AT89S52 可以利用这支引脚来触发外部的 8 位锁存器（如 74LS373），将端口 0的地址总线（ A0～ A7）锁进锁存器中，因为 AT89S52 是以多工的方式送出地址及数据。 平时在程序执行时 ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的 1/6，因此可以用来驱动其他周 边晶片的时基输入。 此外在烧录 8751 程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。 PSEN： 此为 Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当 8051 被设成为读取外部程序代码工作模式时（ EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM 的 OE脚。 AT89S52 可以利用 PSEN 及 RD 引脚分别启用存在外部的 RAM 与 EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用 64K 的定址范围。 PORT0（ ～ ）： 端口 0是一个 8位宽的开路汲极（ Open Drain）双向输出入端口，共有 8个位， 表示位 0， 表示位 1，依此类推。 其他三个 I/O 端口（ P P P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路， P0在当做 I/O 用时可以推动 8 个 LS 的 TTL 负载。 如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器）， P0 就以多工方式提供地址总线（ A0～ A7）及数据总线（ D0～ D7）。 设计者必须外加一锁存器将端口 0 送出的地址栓锁住成为 A0～ A7，再配合端口 2 所送出的 A8～ A15 合成一完整的 16位地址总线，而定址到 64K的外部存储器空间。 PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，每一个引脚可以推动 4 个 LS 的 TTL 负载，若将端口 2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。 P2 除了当做一般I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节 A8～ A15，这个时候 P2 便不能当做 I/O 来使用了。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个 LS TTL负载，同样地若将端口 1的输出设为高电平，便是由此端口来输 入数据。 如果是使用 8052华科学院本科毕业设计（论文 ） 13 或是 8032 的话， 又当做定时器 2的外部脉冲输入脚，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中断输入的触发脚位。 PORT3（ ～ ）： 端口 3也具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4个 TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。 其引脚分配如下： ： RXD，串行通信输入。 ： TXD，串行通信输出。 ： INT0，外部中断 0输入。 ： INT1，外部中断 1输入。 ： T0，计时计数器 0输入。 ： T1，计时计数器 1输入。 ： WR：外部数据存储器的写入信号。 ： RD，外部数据存储器的读取信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用 于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当马君：基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计 14 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 输入输出管脚定义 输入定义： ；水箱水位计；接上拉电阻； ；电源开关；接上拉电阻； ；启动按键；接上拉电阻； ；暂停按键；接上拉电阻； ；水位设定；接上拉电阻； ；功 能按键；接上拉电阻； ；喇叭指示；接上拉电阻； 输出定义： ；洗涤正转； ；洗涤反转； ；抽水电机； ；排气电阀； ；进自来水； ；改制剂阀； ；进离子阀； ；排水电阀； 摸仪量输入： ；输入启动； ；输出数据； ；是否转换结束； ；数码管十位； ；数码管个位； ；操作界面指示灯； 输出； 华科学院本科毕业设计（论文 ） 15 输入； ； . . 各 单元电路。