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武夷学院成人高等教育毕业论文（设计）题目基于单片机控制的全自动洗衣机姓名黄小丽学号1020841030系（教学点）电子工程系年级、专业10机电一体化层次、形式高起专、脱产指导教师、职称：2武夷学院成人高等教育毕业论文（设计）任务书电子工程系（教学点）：学生姓名黄小丽学号1020841030年级专业10机电一体化指导教师职称联系电话（E-mail）论文（设计）题目基于单片机控制的全自动洗衣机任务、目的与要求进度安排2011年9月5日起到11月25日止，共计12周。具体安排如下：1、搜集资料及论文提纲或设计方案确定9月5至9月19日2、完成论文初稿或初步设计9月20至10月20日3、撰写论文正稿或设计报告及全部设计10月20至11月10日4、预答辩并提交论文（设计）资料11月15至11月25日5、其他：答辩时间：11月28日、11月29日、11月30日3基于单片机控制的全自动洗衣机黄小丽（武夷学院电子工程系，福建武夷山354300）摘要：洗衣机是现代人必备的日常生活家电，它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时省力，很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。一般的数字逻辑电路控制的洗衣机只有两三个程序，也有一按通的傻瓜程序。而基于单片机控制的洗衣机可以复杂程序控制，将水位段细化，漂洗功能细化，加上适用不同衣物等功能，洗涤程序大大增加。本设计采用AT89C51单片机作为洗衣机控制系统的主控芯片，洗衣机的各种洗衣程序运行都在单片机的控制下，使得洗涤、漂洗、脱水等各种功能的操作都不需手动。系统的硬件设计包括电源模块、谐振式水位监测模块、洗衣机LED显示、输出控制电路、软件设计包括主程序、内部定时中断服务程序、外部中断服务程序。关键词：全自动洗衣机；单片机；LED显示4基于单片机控制的全自动洗衣机1绪论1.1课题提出的目的及意义随着数字技术的快速发展，数字技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等特点，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器及网络技术等方面得到了广泛的应用。洗衣机是现代人必备的日常生活家电，它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时又省力，很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。而随着人们对生活质量的不断追求，普通的洗衣机已经不能满足部分人的需求，所以研究多功能的全自动洗衣机具有重大的意义。基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点。无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。对基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究，可是我们掌握全自动洗衣机这种重要家电的工作原理和控制系统，进一步了解单片机在不同领域的应用方法，学会单片机控制全自动洗衣机的电控板设计，同时也为将来从事电子行业打下一定基础，所以本次设计具有重大意义。1.2国内外研究现状及发展趋势洗衣机的起源：自19世纪中期，美国人史密斯研制出世界上首台洗衣机至今，洗衣机的发展已经历了一个多世纪。国内外的研究现状也有所不同。1910年世界上第一台洗衣机问世，标志着人类家务劳动自动化的开始。1922年世界上第一台搅拌式洗衣机在美国诞生。1937年世界上第一台全自动滚筒式洗衣机投放市场。1957年三洋公司推出世界上第一台涡流式波轮洗衣机。从此，确立了搅拌式、滚筒式和波轮式三种工作方式的洗衣机三足鼎立天下的局面。随着更多国内外强势品牌加入研究新的技术，开发新的产品，洗衣机行业将爆发新一轮以“绿色环保”、“节水节能”为主题的大战。而技术制高点则是未来的竞争焦点。消费者选择自动选择进水量和洗衣程序，进一步实现省水、省电。在国内从洗衣机市场得到的商情显示，由于受水资源不断减少，自来水费有所提高等因素的影响，市场上那些用水量较大的洗衣机销售受阻，而具有节水功能的洗衣机销路不断看好。针对市场需求的变化，一些生产厂家如小天鹅、小鸭、海尔等，先后向市场推出了一批节水型全自动洗衣机，受到消费者的青睐，成为洗衣机中的购买热点。节水型全自动洗衣机的主要特点是可供用水水位在选择上有6种、8种、10种等多种。有的节水型全自动洗衣机最低水位在12升至20升之间，用水量大大减少。今后，洗衣机将以高可靠性，完善的功能，节水省电，降噪省时以及规格品种多样化为发展方向。但是由于普通洗衣机采用按键和机械定时器进行控制，导致出现触点易磨损，故障率高，并在使用过程中不能给用户准确的定时和醒目的显示，而采用单片机实现洗衣机的智能控制可以有效地克服这些缺点，并能灵活的实现多功能技术兼容，所以采用单片机来控制全自动洗衣机的系统会应用的越来越广泛。1.3系统的工作流程洗衣机的工作流程包括：洗涤→脱水→漂洗→脱水→漂洗→烘干。上述工作程序中，包括三个过程，洗涤过程漂洗过程脱水过程。1.洗涤过程：放好待洗物，启动开关，进水阀通电，向洗衣机供水，当供水达到预定水位时，水位开关接通，进水阀断电关闭，停止供水。洗涤电动机接通电源，带动波轮旋转，搅动衣物进行洗涤。通过电动机不停地正转，停，反转，反复循环，形成洗涤水对衣物产生强烈的翻滚作用，同时，衣物之间，衣物与四周桶壁之间产生相互摩擦和撞击力，以此达到洗涤衣物的目的。52.漂洗过程：与洗涤过程动作完全一样。3.脱水过程：洗涤或漂洗过程结束后，电动机停止转动，排水阀通电打开，进行排水，当水位低到一定程度时，满足安全条件，脱水电动机接通，带动脱水桶高速旋转，利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出，全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。1.4本论文主要研究内容本论文的主要内容安排如下：1.设计主控板模块硬件电路—芯片选型，确定选用的芯片—了解芯片的外围电路，分析芯片间的接线方式，设计硬件原理图—用Visio绘制电路图—元器件的选型等2.设计外围电路及附加设备—蜂鸣电路的选型与设计—液晶显示电路的选型与设计—上面两个电路的电路图的绘制3.该系统软件的设计—编制主控板读写程序—编制蜂鸣器及液晶显示相关程序4.对软件、硬件进行调试1.5本论文主要解决的问题1.洗衣机主控模板硬件、软件设计；2.水位监测设计；3.液晶显示软件、硬件设计；4.系统电源设计2系统的整体方案设计2.1系统的整体构架主控制系统运用的是AT89C51单片机，其控制的对象包括：进水阀、排水阀、电机。这些被控对象需要根据不同的洗衣程序来设定它们不同的工作状态和工作时间，进水阀和排水阀的控制还需要水位检测，同时需要数码管显示不同的工作状态及运行剩余时间。发光二极管用来指示洗衣机的运行状态；按键用来控制程序的运行和设置洗涤模式；蜂鸣器用来进行程序运行提示及故障报警。洗衣机控制器系统整体构架如图1所示：变压器整流滤波稳压时基时钟蜂鸣AT89C513/8译码器洗衣机状态显示指示灯D0-D6驱动电路双向可控硅825574LS240LED显示按键输入水位选择复位电路电机反转进水阀排水阀电机正转图1硬件结构框图6各框图的作用：1.单片机电路：单片机电路是程序控制的中心，它把计算机的各种功能电路都集成在一块芯片上，主要包括中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、输入/输出接口电路及计时、分频、扫描、定时、时间设定等电路，ROM内已固化了洗衣机操作程序，单片机根据输入指令和检测信号，调出内部相应的操作程序，通过电路处理后，输出各种电路控制信号，使洗衣机自动完成程序操作过程。如果单片机自身出故障，或控制电路传送给单片机的信息不正确，洗衣机就不能正常工作。2.直流电源电路：这是为单片机及其外围控制电路提供直流电源的电路，它将输入的220V交流电经过变压、整流、滤波、稳压后，变为稳定的低压直流电，送给单片机、可控硅触发电路、显示电路等。3.复位电路：此电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，若电源出现过低电压时，将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的标准程序状态，以消除由于各种原因引起的程序紊乱。4.时钟电路：由晶振元件与单片机内部电路组成，产生的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时和计时。5.按键输入电路（1）按键K1，接P1.0，作为工作过程中的启动/停止键；（2）暂停键K2，接P3.3，用外部中断1实现工作过程的暂停，根据用户的需要可以进行手工洗涤；（3）标准键K3,接P3.4，作为标准洗涤选择键；（4）轻柔键K4，接P3.5，作为轻柔洗涤选择键；（5）快速键K5，接P3.6，作为快速洗涤选择键；（6）压电蜂鸣器接P1.7，作为洗衣时间到以及故障发生的报警器。6.显示电路74LS138译码器为3-8译码器，选用它可以解决I/O口线数量不足的问题。从控制要求可知，洗衣机的工作模式以及工作程序必须有7种不同的显示加以区别。74LS138译码器的输入端C、B、A分别接P1.1、P1.2、P1.3，输出端分别与7个发光二极管D0-D6的阴极相连，发光二极管阳极接电源，输出端Y0控制D0“电源”指示灯；Y1控制D1“标准”指示灯，Y2控制D2“轻柔”指示灯；Y3控制D3“快速”指示灯；Y4控制D4“洗涤”指示灯，Y5控制D5“漂洗”指示灯；Y6控制D6“脱水”指示灯。7.负载驱动电路该电路多由双向可控硅及触发器电路组成。双向可控硅作为无触点开关控制电机等负载的通断及运行。单片机根据按键输入指令或接收的检测信号，输出相应的控制信号，控制可控硅触发电路的导通，使电机等负载得电运转。8.报警电路此电路在洗衣机中起提示和报警的作用。根据程序安排和软件设置，当洗衣完成后，洗衣机将发出蜂鸣声以提示用户洗衣完成。9.水位开关和安全开关电路水位选择开关，接P1.5，用户根据需要选择水位，在进水期间，系统不断检测，当到达设定水位时就停止进水。水位电路和安全开关电路由传感器监测，其通断状态由电路输送给单片机，由单片机进行指令控制。2.2系统方案本设计的全自动洗衣机具备以下功能：1.洗涤模式选择：该洗衣机有三种不同的洗涤模式，即为标准洗涤，轻柔洗涤，快速洗涤。用户可7以根据需要来选择相应的洗涤模式。2.洗涤参数选择：（1）时间选择：标准：洗涤12分钟；漂洗5分钟二次；脱水3分钟。轻柔：洗涤3分钟；漂洗3分钟，二次；脱水2分钟。快速：洗涤4分钟；漂洗1分钟二次；脱水2分钟。洗涤、漂洗22秒正转，停8秒，反转22秒，停8秒。（2）洗涤时，洗涤指示灯亮；漂洗时，漂洗指示灯亮；脱水时，脱水指示灯亮。3.有水位控制，能自动断水。3系统的硬件设计3.1洗衣机控制器控制面板的设计洗衣机控制面板主要包括：启动/停止、标准、轻柔、快速、水位选择按钮以及状态显示灯，如图2所示：电源洗涤漂洗脱水标准轻柔快速启动/停止高中低图2洗衣机面板图完成一次洗衣过程所需的动作有：1.进水动作：进行洗涤时，盛水桶内的水量必须达到设定要求。洗衣机的进水和水位判断，是由水位开关和进水阀的开合来进行控制的，当桶内没有水或水量达不到设定水位时，单片机程序将控制进水阀打开，开始注水，当桶内的水位达到设定水位时，水位开关受压闭合，程序就可进入下一步处理。2.排水动作：进入脱水动作前应先排水。为了避免空排水造成时间浪费以及排水不完而带水脱水造成对电机的损害。洗衣机能够根据实际水量对排水时间进动态控制。3.洗涤动作：洗涤动作指的是电机周期性的“正转-停止-反转-停止”。不同的洗衣过程，控制电机执行“正转-停止-反转-停止”的时间是不同的。4.脱水动作：排水结束后进入脱水动作，脱水是通过电机的正反转来实现的，同时要求排水阀一直打开，也正是由于排水阀的打开，才使得脱水时的电机正转速度不同于洗涤时的电机正转速度。进行脱水是若遇到洗衣机盖打开，则暂停脱水，并发出报警，直至用户合上桶盖后，才继续进行脱水。脱水结束后，发出警报，并自动关闭排水阀。5.脱水不平衡修正：进行脱水处理，电机要正转，电机要进行高速单向正转，若此时衣物8偏向于一边，脱水桶会因离心的作用，在很短的时间内碰撞安全开关装置，使安全开关产生瞬时的关闭和断开，此时要进行脱水不平衡修正。进行脱水不平衡修正，洗衣机将停止脱水，并自动插入“进水-洗涤1分钟-排水”动作。通话这一插入