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1、基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计论文 精品基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计摘 要随着数字技术的快速发展，洗衣机成为家庭中不可或缺的家用电器。因此，设计了基于单片机的全自动洗衣机控制系统。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,脱水和结束报警四个阶段.控制系统主要由电源电路，单片机控制系统和外部硬件三大模块组成。通过单片机的控制，外部硬件随着用户参数的输入，洗衣机按照用户的选择要求进行运作。本系统给AT89S52单片机载入软件程序后,能够实现全自动洗衣机的基本功能.使得洗涤、漂洗、排水、脱水等各种功能的操作都不需要手动。并可以通过选择洗涤方式来选择时间，还可以选择

2、洗涤的强弱等多种方式。控制器通常设有强洗、弱洗两种洗涤程序，对不同的衣物可提供用户选择。本设计实现了多种洗衣功能，能够满足现代家庭的基本洗涤要求，具有一定的实用性。 关键词：单片机89S52；洗涤；全自动洗衣机；控制器 Design of control system of automatic washing machine based on the microcontrollerAbstractWith the rapid development of digital technology, washing machine has become indispensable household

3、 appliances. Therefore, the design of the control system of automatic washing machine based on single chip microcomputer. This system realizes the control of the washing machine and the whole washing process, including user input parameters, washing, dehydration and end alarm four stages. The contro

4、l system is mainly composed of a power supply circuit, SCM control system and the external hardware three modules. Through the MCU control, external hardware with user input parameters, washing machine according to the users choice for operation.This system downloading the program to AT89S52 microco

5、ntroller, to achieve the basic functions of automatic washing machine washing, rinsing, drainage. So, dehydration and other various functional operation does not need manual. And can choose the washing way to choose the time, can also choose the washing strength etc. The controller usually provided

6、with a strong, the weak wash wash two kinds of washing procedures, for different clothing can provide user selection. Design and implementation of the various washing function, can satisfy the basic washing the requirements of the modern family, has a certain practicality.Key Words: Singlechip 89S52

7、; washing; full automatic washing machine; controll 第1章 绪论1.1课题的目的和意义 目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等几大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，打多洗衣的厂家都注重格子品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣

8、机的各项功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出给予单片机控制系统就具有很强的实用性。而本次设计的洗衣机控制器也是为了满足某些用户的不同需要。同时也将单片机控制技术用到了实际生活中，最重要的是将所学的东西运用化。1.2洗衣机的发展全景及待解决的问题国外先进技术及开发前景 当今世界是技术、知识打爆炸的年代，只要人们有需要，就有可能生产出某种产品来满足人们的需要。洗衣机的发展正是这样，人们在生活中发现了它的某些不便，就会在实际中不断地改进和完善它，新型的洗衣机正是在这种情况下诞生的。1、超声波洗衣机超声振动产生空穴现象，在洗涤中通过边生产气泡边消失的运动，产生强水压，再

9、加入小量洗衣剂，振动纤维，超声乳化去污，水中气泡上升，产生了洗涤桶中央向外侧翻动的水流，便衣服之间相互摩擦，并与洗涤剂充分接触产生很有效的洗涤作用。这种洗衣机洗涤桶小，桶内无运动部件，无机械电气故障，修理方便。词典均匀性好，不缠绕，不伤布料，洗涤效果好，省水，省电。2、电磁洗衣机这种洗衣机洗涤桶内有4个洗涤头，上面各有个夹子，把衣物伸展夹住，每个洗涤头上有个电磁线圈，接通电源发生2500次/秒的微击振动，使衣物在洗涤液中洗涤。因不用电机驱动，无噪声，省水50%，省电75%。3、 高温泡沫洗衣机日本大阪大研制的一种不用高温泡沫来洗涤衣物的洗机。洗涤剂灌于洗衣机低部，放衣物后拨动开关，开始鼓风，将

10、空气送入罐中产生泡沫，由加热到70摄氏度高温泡沫洗净衣物，然后进入洗衣桶旁边的消泡装置，一般洗510分钟/5次，21L/1kg干衣。4、 真空洗衣机原苏联研制的一种不用洗衣粉或洗涤剂的洗衣机，真空泵将洗衣桶内吸成真空状态，桶中水运动产生气泡爆破并去污。洗净度高，不损衣、无噪声、造价高。实际上是采用冷沸腾洗涤原理，在几秒钟内从洗涤桶的上部那空气抽出。稀薄空气与水如沸腾状，衣物在泡沫漩涡中搅动，1.52分钟就能洗净衣物，一般洗衣服710分钟即可完成全过程。5、 喷射式洗衣机意大利扎努西公司研制一种将洗涤剂不断喷射向衣物的洗衣机，似乎无水，可以省水20%，省洗涤剂30%，省能35%，省时间10%。这

11、种洗衣机完全不同于前装式滚筒洗衣机，安装在喷淋系统内的喷射装置持续不断地将水和洗涤剂喷淋在衣物上进行洗涤，并在不锈钢桶内搅动衣物。衣物在液体中不停地搅动，就像桶内根本没有水一样。然而水却渗透过衣物流入位于滚筒底部的一个储水槽中。在槽中，水被从新加热再次循环喷射到衣物上去，洗涤桶做周期性脱水，以排去水和污物，随后漂洗3次，最后脱水洗完。洗衣机待解决的一些问题由于我国洗衣机厂起步晚，加上技术方面的一些问题，不可避免底再现有的机型中出现一些弊病。主要弊病有：噪声大，麻电和漏水，进水不畅或进水不止或排水不畅，工作周期不平稳、振动大，损伤洗涤物，洗涤效果不佳，脱水插自动性不佳，脱水不良，重量大，容量不合

12、理。具体来说，洗衣机的问题存在于结构、质量、原材料和模具及管理方面。1、结构类型方面我国洗衣机多属波轮式。今后波轮式任然是主要形式。为了适应国外市场的不同需求，要适当地生产些新型式的滚筒式和搅拌洗衣机，进而生产具有波轮式、搅拌式两种洗衣机优点的新机型。为了使波轮式洗衣机洗涤更合理，应努力将全自动洗衣机提高到电脑型的水平。双桶洗衣机再提高漂洗的条件下，以重点生产全自动型喷淋式洗衣机为宜。同时要注意避免新水流洗衣机一味地提高波轮式的转数及其转动时间或增高波轮筋高的倾向，以免损伤衣率和缠绕率回升增高，降低了新水流洗衣机的优越性。2、质量方面我国洗衣机的质量问题，具体反映再功能、外观和可靠性三方面，与

13、国外存在较大的差距。把国内外洗衣机放在一起，从功能、电源插头、面板装饰、旋钮结合，塑料件的光整度（光洁、毛刺和变形），外箱和螺丝钉的成形及防锈，皮带的耐磨及噪音进排水阀和水位开关阀质量，电脑控制各种功能的能力，电脑的康电压波动、抗干扰防静电的能力，以及传感器的灵敏度等方面，很容易看出那几台是国产货，再加上装配工艺较落后，致使我国洗衣机的质量稳定性差，出口有一定的困难。目前我国洗衣机无故障运行水平为250500小时，而国外同类产品达15002000小时，即十年不需修理。我国的洗衣机出口，切不可立足于搞好售后服务，否则将来带来很多麻烦。因此提高洗衣机的质量要从提高零部件的质量入手。关键电器件和传动

14、件应组织专业分工，制定标准，组织攻关，进行认证，在改进功能方面、外观质量和可靠性三方面，进行全面整理，提高水平。3、原材料和模具方面洗衣机的原材料主要是塑料盒薄钢板，目前均供不应求，需进口。一旦进口受阻，生产便要停滞下来。质量好的原材料生产的塑料件注塑工艺和塑料模具的质量问题。另外，塑料的各种规格来源也不足，靠进口，成本就降不下来，以每台洗衣机10公斤台粗计，年产1000万台每年需薄钢板6万吨，目前50%还供应不上。我国洗衣机要维持生产，大型模具的设计、制造和使用寿命，应组织攻关解决。4、管理方面各洗衣机厂从国外引进的设备和技术的消化吸收还没有落在实处，有的厂只是计划一下，软件技术既没有消化，

15、也没有吸收，照老办法生产，甚至买来就一直锁在柜子里。现在出口洗衣机和前几年引进类似，盲目自我竞争，各自为政，因此在出口管理方面，应协调一致，出口业务进行，统一对外。1.3课题设计任务与要求一个全自动洗衣机控制器设计任务：设计一个用单片机控制的洗衣机控制器。以单片机为主的控制器系统，扩展必要的外部电路，设计制作一个洗衣机控制器。工作流程包括：洗涤，脱水，漂洗，脱水，漂洗，脱水。全自动洗衣机的主要功能：（1）开机默认状态：标准方式，强洗。（2）在洗涤和漂洗过程中，电机正转1次，反转1次，连续运行。（3）在进水和脱水过程中，相应的指示灯亮，继电器吸合，蜂鸣器间接性响。（4）当在执行某个步骤时，只有“

16、K3”键有效，按下暂停，再按恢复执行。 各步骤时间要求：进水时间为4s，洗涤时间为6s，排水时间为2s，漂洗时间为2s。 第2章 全自动洗衣机的设计方案2.1系统方案选择方案一、本设计采用89S52单片机设计的全自动洗衣机1、控制系统的电路组成该电路主要组成部件是由AT89S52单片机、指示灯、电动机、蜂鸣器、水位开关控制器、LED显示灯、及4只案件组成。其组成如图3.1所示。电动机有两个控制端，一端控制电动机正转且该端与P2.0相连，另一端控制电动机的反转且该端与P2.1相连。电控开关共两个，一个为水位开关且受P1.6的控制，另一个为洗衣机盖开关而受P1.7的控制，当电控开关的控制端为“0”

17、时洗衣机进水，当电控开关的控制端为“1”时洗衣机脱水。显示器共有两只P0控制高位显示器，P2控制地位显示器。蜂鸣器有由P3.5控制，当P3.5输出为“1”时蜂鸣器发声。本系统采用12M的晶体振荡器定时器0和定时器1的设置为每隔100us产生一次中断。电源电路图2.1设计总方框图方案二 基于89C51单片机设计的全自动 它有启动键、强制停止键、水位选择键、进水阀、排水阀、洗衣电机、脱水电机及各种显示电路。结构图如下： 进水阀、排水阀图2.2 设计总方框图其中，P3.2口接启动/停止键，按下为启动，再按一次为停止；P3.5、P3.6、P3.7分别是正转显示、反转显示和脱水。电机显示，用数码管和二极

18、管的亮灭进行显示，P2.3口接报警器，蜂鸣器BUZI发出提示音。 该设计虽然加入了手动项，但是由于C51芯片本身的PO口的特殊性使得新手在连接时容易出现问题。 利用89C51单片机实现，大部分的功能可以用单片机来实现，这样可以使整个电路比较简单，而且成本也比较低，（使用单片机的外围电路比较简单），而且在时间计数计算上精度大，扩展功能很方便。但如果系统设计的不好，则系统不是很稳定，这样就为系统设计提出了挑战。方案三 基于DSP的变频洗衣机控制系统设计本洗衣机系统主要实现的功能包括：浸泡、洗涤、漂洗、脱水、手动设置和延时洗衣等，根据变频洗衣机的原理和负载特性。本课题的洗衣机工作方式可分为自动和手动

19、等两种洗衣方式。自动方式由洗衣机自动检测、预备各项参数进行洗衣，手动方式需要用户设置各部分的工作参数，包括洗涤用水量、浸泡时间、漂洗时间、脱水时间、电机转速、洗衣时刻等。接下来，进水阀打开通过水位传感器判断水量是否达到要求。开始浸泡，最后根据用户手动设置的参数进行浸泡(自动式默认时间为零)，然后获取检测或设置的工作参数完成洗衣程序中的洗涤漂洗和脱水等操作。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、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。

20、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

21、设计。2.2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。2.2.1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2.2.2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。2.2.3

22、洗衣程序1、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。2、漂洗过程漂洗与洗涤过程相同,只是时间短一些。3、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

23、发出鸣响，表示衣物已洗干净。2.2.4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。2.3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

24、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。第3章 系统硬件设计3.1系统硬件总体设计 1、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3-1：输出量（运行或停止）洗衣机控制电路电动机输入量（接通电源） 图3.1 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

25、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。2、组成框图蜂鸣报警 图3.2硬件结构组成框图3、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Flash2）、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3）

26、、内部程序存储器（ROM）为 8KB4）、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4、单片机各个引脚的功图能：图3.3 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

27、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，

28、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（A0A7）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

29、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（P0.0P0.7）：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，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、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

30、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（A0A7）及数据总线（D0D7）。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A0A7，再配合端口2所送出的A8A15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（P2.0P2.7）：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A8A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。PORT1（P1.0P1

31、.7）：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或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3（P3.0P3.7）：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：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3

32、.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：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