毕业设计（论文）-基于单片机洗衣机控制电路的设计 (2).doc

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：基于单片机洗衣机控制电路的设计 信息工程系06应用电子技术（1）班 系 别：_ 班 级：_姓 名：_指 导 教 师：_2009年6月3 日毕业设计（论文）任务书 信息工程 系 应用电子技术 专业 06电子（1） 姓名： 毕业设计（论文）时间： 2009 年 2 月 23 日 至 2009 年 6 月 14 日毕业设计（论文）题目： 基于单片机洗衣机控制电路的设计 毕业设计（论文）任务1.本毕业设计（论文）课题应达到的目的通过此题目的毕业设计，培养学生掌握单片机8031的硬件设计的能力和软件编程的能力，加强数字电路的应用能力。 培养学生综合运用所学知识和技能的能力。2.本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求控制对象为套桶式单缸低波轮洗衣机。通过单片机的硬件电路和软件功能，实现对洗衣机的简单全自动控制的目的。实现的功能要求为：（1）强、弱洗涤功能：强洗时正反转时间各为四秒；间歇时间为1秒；弱洗时正反转时间各为3 秒，间歇时间2秒。（2）进、排水故障自动诊断功能。（3）脱水期间安全保护功能。(4) 暂停功能、声光显示功能。要求完成的设计任务：（1）控制电路设计：单片机硬件电路（2）软件程序设计：四种洗衣程序：标准程序、经济程序、单独程序、排水程序。进、排水故障自动诊断、 暂停程序等。 毕业设计论文一份、图纸一份 。毕业设计（论文）进度计划安排阶段应完成的主要工作计划起止时间1撰写开题报告2月23日3月1日2单片机硬件电路设计3月2日3月22日3电机驱动电路设计3月23日4月19日4实习毕业4月20日4月26日5单片机软件设计及调试4月27日5月17日6撰写毕业设计说明书5月18日5月31日7准备毕业答辩、教师阅卷（毕业设计说明书）6月1日6月7日8毕业答辩6月8日6月14日主要参考文献1 丁元杰.单片微机原理及应用m北京： 机械工业出版社，2006 2 闫 石. 数字电子技术 m.北京：高等教育出版社，20053 李 华. mcs-51系列单片机实用接口技术m. 北京： 航空航天大学出版社，19914 余孟尝数字电子技术基础简明教程m北京： 高等教育出版社，2000 5 何立民mcs-51系列单片机应用系统设计m北京： 航空航天大学出版社，1990 指导教师（签名）： 审批人（签名）：毕业设计(论文)指导记录（教师用）指导教师： 班级： 学生姓名： 第 周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第 周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日毕业设计(论文)指导记录（教师用）指导教师： 班级： 学生姓名： 第 周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第 周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日第周检查项目： 完成情况：指导内容： 年 月 日毕业设计(论文)指导教师评议书(1)序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1学习态度努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。04分2调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。08分3综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题，工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。010分4设计（论文）质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理，绘图（表）符合要求；论述严谨，逻辑性强。010分5外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。04分6说明书撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范，符合规定字数要求。 04分合计040分评语：指导教师： 年 月 日本毕业设计（论文）需要特殊说明的有关问题指导教师： 年 月 日注：无此项内容的，分数分配给前几项。毕业设计(论文)评阅教师评议书(2)序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1任 务 量毕业设计（论文）难易适度、份量合理。06分2综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题，工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。02分3设计质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理，绘图（表）符合要求。08分4外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。02分5撰写规范过程完整，结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范，符合规定字数要求。 02分合计020分评语：评 阅 人： 年 月 日毕业设计(论文)答辩小组评议书(3)评分指标具 体 要 求分数范围自 述思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，分析归纳合理。0 7分创 新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。0 8分答 辩能够正确回答所提出的问题，基本概念清楚，有理论根据。020分资 料资料齐全，符合学院毕业设计（论文）规范化要求。0 5分合计040分评委1评委2评委3评委4评委5评委6评委7总 分平均成绩答辩纪要：答辩小组秘书（签字）：年 月 日答辩小组组长（签字）：年 月 日答 辩 委 员 会 意 见指导教师评议评阅人评议答辩小组评议汇总成绩秘书（签字）唐山学院 系毕业设计（论文）答辩委员会于 年 月 日审查了 专业学生 的毕业设计 （论文） （其中设计说明书（论文）共 页，设计图纸 张）。根据其设计（论文）的完成情况以及指导教师、评阅教师、答辩小组的意见，系毕业设计（论文）答辩委员会认真审议，决议如下：成绩评定为： 主任（签字）： 年 月 日 基于单片机洗衣机控制电路的设计摘 要本文是以数字集成电路技术为基础，以单片机at89c2051为核心，软件、硬件相结合，组成了洗衣机控制电路。我们的设计实现了洗衣机进水、洗涤、漂洗、脱水、排水等功能，并且设计了指示灯，用来指示洗衣机的工作状态。电路还带有自我保护功能，当洗衣机出现故障，即非正常工作状态时，洗衣机停止工作，并会自动报警，当人工干预后，结束报警，排除故障以后进入正常状态。设计中得出用单片机设计实现洗衣机控制电路，结构简单，功能齐全，而且设计中学生们运用了大学期间所学的各方面专业知识，增强了学生的对手实践能力，提高了他们自主学习和独立思考的能力。关键词：单片机 软件 硬件 洗衣机washing machine control circuit based on single-chip designabstract this article is based on the number of technology-based integrated circuits to single-chip at89c2051 as the core, software, hardware, combining to form a washing machine control circuit. our design flow to achieve a washing machine, washing, rinsing, dehydration, drainage and other functions, and the design of the indicator, used to indicate the status of the work of washing machines. circuit with self-protection function, when the washing machine malfunction, or non-normal working state, the washing machine stop working, and will automatically report to the police, when the artificial intervention to end the alarm, after troubleshooting access to normal state. design come to the realization of washing machines with single-chip control circuit design, simple structure, functions, design and use of university students were learning during the professional knowledge in different areas, and enhance the students ability to match practice and improve their own learning and the ability to think independently.key words: single-chip;software;hardware;washing;machine目录1 引言12方案选择22.1控制功能要求22.2实现方法23硬件电路的设计33.1 at89c2051单片机33.2主要特性及管脚说明53.2.1主要特性53.2.2管脚说明53.3显示电路63.4电机控制电路73.5进水阀控制电路103.6排水阀控制电路103.7按键及报警电路113.8洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式124软件程序的设计145结论17谢辞18参考文献19附录20外文资料30中文翻译30唐 山 学 院 毕 业 设 计1 引言洗衣机的出现给人们的生活带来了诸多方便。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。而在家电市场竞争日益激烈和利润下降的今天，各大家电生产厂商均致力于开发出能满足用户各种要求的智能家电产品，并努力降低生产成本以增强竞争力。作为家电市场中的重要成员，全自动洗衣机的市场竞争更是趋于白炽化。单片机以体积小、功能全、价格低廉、开发方便的优势得到了许多电子系统设计者的青睐，它适合于实时控制，可构成工业控制器、智能仪表、智能接口、智能武器装置以及通用测控单元等。 作为一个价廉物美的微控制器，单片机被广泛应用在各种数字系统中。基于单片机的全自动洗衣机控制系统是单片机应用的一个典型例子。对基于单片机的套桶式单缸低波轮全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究，可使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，学会维修套桶式单缸低波轮全自动洗衣机的基本技术，同时也为将来从事电子信息行业打下一定基础，所以本题课具有重大的意义。 本设计所采用的at89c2051单片机1是atmel公司8位单片机系列产品之一，是一种20引脚双列直插式芯片。它内含2k字节可反复烧录及擦除内存和128字节的ram，有15条可编程控制的i/o线，5个中断触发源，指令与mcs-51系列完全兼容。基于上述特点，在需要i/o线不多的控制场合，选用它作为核心控制芯片，可使电路极大地简化，而且程序的编写及固化也相当方便，灵活。本文以at89c2051单片机为核心，设计了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。2方案选择2.1控制功能要求本系统控制的对象为套桶式单缸低波轮全自动洗衣机，其功能要求如下：1.强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4秒，间歇时间为1秒；弱洗时正、反转驱动时间各为3 秒，间歇时间为2秒。2.四种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序。标准程序是进水洗涤漂洗排水脱水，如此循环三次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2分钟，具体是：第一循环为洗涤，时间为6分钟，第二、第三次循环为漂洗，时间分别为4分和2分。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2分钟。经济程序与标准程序一样，只是循环次数为二次。单独程序是进水洗涤（6分钟）结束（留水不排不脱）。排水程序是排水脱水结束，时间确定与上述程序相应环节相同。3.进、排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或排水过程中，若在一定的时间范围内进水或排水未能达到预定的水位，就说明进、排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。4.脱水期间安全保护和防振动功能。洗衣机脱水期间，若打开机盖时，洗衣机就会自动停止脱水操作。脱水期间，如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。5.间歇驱动方式。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5秒，间歇2秒，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。6.暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机须停止工作，待启动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。7.声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声、光提示或显示。2.2实现方法基于上述要实现软硬件结合，考虑到at89c2051的特点，我们以at89c2051作为核心器件，设计了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。包括进水、洗涤、漂洗、排水和脱水五个阶段。控制系统主要由电源电路、数字控制电路2和机械控制电路三大模块组成，电源电路为数字控制电路提供稳定的5v直流电压；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由at89c2051单片机、按键、蜂鸣器、led指示灯组成；机械控制电路实现水位检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位开关、电动机、进水排水电磁阀组成。3硬件电路的设计本系统控制的硬件电路（如图3-1）应包括七个部分：微控制器控制电路、显示电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路、按键及报警电路和洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能。通过这几个部分电路的协调工作，洗衣机能自动进行操作。电路中r5-r15均为5.6k，其余电阻均为1k。下面分别阐述各电路组成。图3-1洗衣机硬件控制电路3.1 at89c2051单片机 微控制电路我们采用atmel公司的单片机，价格便宜、功能齐全、可靠性高、使用普遍。at89c2051单片机，如图3-2，是atmel公司8位单片机系列产品之一，at89c2051单片机是一种20引脚双列直插式芯片。它内含2kb可反复烧录的flash存储器，ram字节也有128个，有15条可编程控制的i/o线3，5个中断触发源，2个定时器/计数器，已经可以满足程序的需要，指令和mcs-51系列完全兼容。基于上述特点，在需要i/o线不多的控制场合，选用它作为核心控制芯片，可使电路极大简化，而且程序的编写及固化也相当方便、灵活。at89c2051是一种带2k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容，将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中。 图3-2 at89c20513.2error! no bookmark name given.主要特性及管脚说明3.2.1主要特性与mcs-51 兼容2k字节可编程闪烁存储器1288位内部ram两个16位定时器/计数器5个中断源3.2.2error! no bookmark name given.管脚说明vcc（20）：供电电压+5v。gnd（10）：公共接地端。p1口（12-19）：p1口是一组8位双向i/o口，p1.2p1.7提供内部上拉电阻，p1.0和p1.1内部无上拉电阻，主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端(aino)和反相输入端(ain1)。p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口引脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，它们将因内部的上拉电阻而作为输出。p1口还在flash 闪速编程及程序校验时接收代码数据。p3口：p3口的p3.0p3.5、p3.7是带有内部上拉电阻的7个双向i/o口。p3.6没有引出，它作为一个通用i/o口虽不可访问，但可以作为固定输入片内比较器的输出信号。当p3口写入1时，它们将被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。当作为输入端时，被外部拉低的p3口将用上拉电阻输出电流。p3口也可作为at89c2051的一些特殊功能口5，如下所示：口管脚 备选功能p3.0（2）rxd（串行输入口）p3.1（3）txd（串行输出口）p3.2（6）（外部中断0）p3.3（7）（外部中断1）p3.4（8）t0（计时器0外部输入）p3.5（9）t1（计时器1外部输入）p3.6（外部数据存储器写选通）p3.7（11）（外部数据存储器读选通）rst(1)复位输入,当振荡器7复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 xtal1（5）反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2（4）来自反向振荡器的输出。3.3显示电路本电路包括两部：一部分为led显示，主要显示：进水时间、排水时间、洗涤时间，另一部分为各状态显示：强洗、弱洗等工作状态。如图3-3所示。图3-3 显示电路发光二极管简称为led。由镓（ga）与砷（as）、磷（p）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；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。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。图3-4 74ls139扩口电路74ls139为双24线译码器，如图3-4选用它可解决at89c2051单片机 i/o线数量不足的问题。从控制要求可知，洗衣机有4种洗衣工作程序，因此须有4种不同的显示来加以区别。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，其可以分为：变量译码和显示译码两类。把二进制代码的各种状态，按其原意翻译成对应输出信号的电路，叫做二进制译码器，也称为变量译码器，因为它把输入变量的取值全翻译出来了从控制要求可知，洗衣机有4种洗衣工作程序，因此须有4种不同的显示来加以区别。74ls139双24线译码器（如图3-4）占用at89c2051单片机的p3.0和p3.1两口线，可提供4种不同显示的驱动9，其逻辑关系是：p3.2，p3.3为“11”时led1亮，指示标准程序；为“10”时led2亮，指示经济程序；为“01”时led3亮，指示单独程序；为“00”时led4亮，指示排水程序。3.4电机控制电路电机控制电路如图3-5，由电路中可以看出：at89c2051单片机的p1端口的p1.3、p1.2共2条i/o线通过2块sp1110新型固态继电器分别直接驱动洗衣机的电机工作部件。sp1110是一种交流固态继电器，内有发光二极管及光触发双向可控硅图3-5 电机控制电路1050ma输入电流即可使双向可控硅完全导通，输出端通态电流为3a（平均值），浪涌电流15a（不重复）。之所以选用这个器件，是因为它一方面可使电路进一步简化，另一方面还可使强、弱两类电完全隔离，保证主板的安全。洗衣机电机要有一定的输出功率，所以要采用220v 50hz的交流电。电机主要由定子铁芯、定子绕组、转子前后端盖等组成。定子铁芯中放置两相绕组轴线在轴间成90度位置的线圈，其中一相称为主绕组，另一相为副绕组。转子是铸铝制成，成鼠笼条形状。前、后端盖轴承室中安放轴承用以支撑转子旋转。这种电机称为单项异步电机10。为了在单一相供电时电机能异步启动，并在运行时能正常旋转，要采取一定的工作方式才能符合要求。根据不同的工作方式，单相异步电机可分为内电阻异步启动电机、电容异步启动电机、罩极异步电机等。而根据洗衣机的特点：要求有好的启动和运行性能，好的过载能力，能正反转工作等，因此选用电容运转电机比较合适。电容运转电机就是将电容器与副绕组串联，由于电容器的作用，使副相绕组中电流的时间相位超前于主绕组中电流的相位90度（近似）。由电机学的基本理论可知，当在空间两绕组轴线位置为90度，而通入两相绕组的电流时间相位相差90度时，其合成磁场为旋转磁场，这样才能使电机启动和运转。为满足洗衣机工作要求，电机应能正反相交替运转，要使电机反复进行正反运转，可采用两种方法，一种是将主、副绕组中任意一相绕组的首位两端换接，为将主绕组首位两端换接，则在换接前副绕组的磁通在时间相位上超前主绕组，产生一个旋转方向，而主绕组首位换接后，主绕组产生超前于副绕组的磁通，这样电机反相运转。另一种方法是将原接入副绕组的电容器，换接到主绕组上，这样也使电机反转。在这种情况下，要求电机正反转时的性能完全相同，而要求主副绕组设计完全一致，这样两绕组轮流使用时才不影响电机运行性能。 图3-6 74s05反相器74s05为六反相器（如图3-6所示），用作为中间缓冲器，其中的4个反相器可分别驱动4个sp1110继电器，剩余两个反相器用于驱动led5和led6。图中 led发光二极管用于指示电机工作状态。电机是接在220v交流电压上的，通过固体继电器来开通，其内的双向可控硅受发光二极管控制，如图3-5所示，我们只要给发光二极管加低电平，二极管就会发光，双向可控硅过零后，就会导通，电机一个绕组就会有电流流过，同时我们再开通另外一个绕组，电机就会转动起来，由单片机来控制端口脉冲，即可启动，另外电机的方向控制，主要是将原接入副绕组的电容器，换接到主绕组上，这样可使电机反转。3.5进水阀控制电路进水阀控制电路如图3-6所示。 和电机控制电路一样，通过固体继电器来实现隔离，反相器74s05实现缓冲，发光二极管，指示工作状态，进水阀门的开关，由继电器来控制，当继电器线圈中有电流流过时，继电开关吸合，反之，就断开，利用这一特性，和单片机p1.0端口相连来控制，给这个端口加低电平，反相缓冲后变成高电平，双向可控硅断开，线圈中没有电流流过，阀门打开；当给端口加高电平时，给反相器倒相后变成低电平，点亮发光二极管，双向可控硅开通，继电器线圈绕组中有电流流过，产生磁场，吸合开关，阀门关闭。图3-6 进水阀控制电路3.6排水阀控制电路排水阀控制电路如图3-7所示。排水阀控制电路和进水阀电路一样，通过固体继电器来实现隔离，反相器74s05实现缓冲，发光二极管，指示工作状态，进水阀门的开关，由继电器来控制，当继电器线圈中有电流流过时，继电开关吸合，反之，就断开，利用这一特性，和单片机p1.1端口相连来控制，给这个端口加低电平，反相缓冲后变成高电平，双向可控硅断开，线圈中没有电流流过，阀门打开；当给端口加高电平时，给反相器倒相后变成低电平，点亮发光二极管，双向可控硅开通，继电器线圈绕组中有电流流过，产生磁场，吸合开关，阀门关闭。图3-7排水阀控制电路3.7按键及报警电路图3-8 按键及报警电路cpu的p3.7线用于驱动蜂鸣器发出各种报警信号（如图3-8所示）。4、5引脚外接6mhz的晶振。1引脚通过10uf电容接到+5电源，可实现上电自动复位。k7为强制复位键。洗衣机的强、弱洗可通过k1键进行循环选择。k1还具有第二功能，即当洗衣机发生故障转入报警程序后，按下k1键可使洗衣机退出报警状态回到初始待命状态。洗衣工作程序可通过k2键循环选择。洗衣机的工作状态可通过led7led9进行显示。脱水期间系统在响应开盖或不平衡中止后，cpu采取软件查询的方式通过p1.6线对盖开关进行监测以确定洗衣机是否继续进行脱水操作。3.8洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式图3-9 保护电路保护电路如图3-9所示。洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式6。这两个中断分别对应于单片机at89c2051的外部中断“0”和外部中断“1”。中断请求信号通过tc4013bp双d触发器（如图3-9）的两个分别加到单片机at89c2051的p3.2和p3.3口线，由触发器锁存直到cpu响应中断为止。开盖（安全保护）或不平衡（防振动）中断信号通过由bg1、bg2组成的反相器送至tc4013bp的第11引脚cp端，经触发器的第第12引脚（端）加到p3.3。本系统对开盖和不平衡中断采取相同的处理方法，因此，共用外部中断“1”。为了充分利用单片机at89c2051的i/o口线，p3.4和p3.5采用分时复用技术，每线具有两个功能。在洗衣机未进入工作状态或洗衣机处于暂停状态期间，p3.4为输入线，用于监测启动键的状态，当启动键按下时，洗衣机即进入工作状态或从暂停状态恢复到原来的工作状态；在洗衣机暂停中断响应期间，p3.4为输出线，用于撤销暂停中断请求。在洗衣机进水或排水期间，p3.5被用作输入线，用于监测水位开关状态，为单片机at89c2051提供洗衣机的水位信息；在洗衣机高速脱水期间，当发生开盖或不平衡中断时，p3.5为输出线，用于撤销中断请求信号。4软件程序的设计开始根据控制要求和硬件控制电路，设计出软件程序流程图。程序流程图如图4-1所示。初始化默认标准程序yk1有键?k1键处理程序nyk2键处理程序k2有键?2nnyyk5有键?排水程序?n达预定水位?n进水操作yyn报警干预返回洗涤/漂洗操作进水故障?ny 排水?排水操作y报警干预返回n排水故障?排水结束?ny脱水操作n排水结束?y结束返回图4-1 程序流程图从程序流程图中可以看出程序的基本流程，系统上电复位后，首先进行初始化，默认标准洗衣工作程序和强洗方式；然后扫描k1、k2和启动键k4，这时洗衣机处于待命状态。通过k1、k2可分别修改强/弱洗方式和洗衣工作程序。扫描过程中当发现启动键k4按下时，洗衣机即从待命状态进入工作状态。洗衣机的完整程序见附录洗衣机进入工作程序后，系统首先根据ram中57h单元的特征字判断洗衣机的工作程序8，若特征字为00h，则为排水程序（01h为单独程序，02h为经济程序，03h为标准程序），这时程序直接跳转至排水操作程序段，执行单独的排水操作，否则进入进水操作程序。进水操作将p1.0 置位驱动进水阀开启。进水期间系统不断检测水位开关k5的状态 ，当检测到k5 闭合时，说明进水已达预定的水位。若在规定的四分钟极限时间内未检测到k5闭合，说明进水系统发生故障，此时洗衣机退出洗衣工作状态，程序跳转到fw为标号地址的故障处理程序段进行报警，其方法是：将p1.0p1.3位全部置“0”，中止洗衣机的各种操作，然后蜂鸣器以响1秒、停2秒的规律不断的发出报警信号，直到人工干预即按下 k1键后为止（按下k1键后，程序跳转回主程序的起始地址，洗衣机又回到待命的初始状态）。在正常情况下，进水期间检测到k5闭合时，说明进水已达预定水位，这时洗衣机进入下一程序即洗涤工作。因为电机在洗涤或漂洗工作时有正、反转和间歇三种状态，所以用p1.2、p1.3两线才能实现对电机这三种状态的控制。其逻辑关系是：p1.3、p1.2为“00” 时电机间歇，为“01”时正转，为“10”时反转。 洗涤时间为6分钟。洗涤结束后，系统通过一条判断指令，判断是否排水。由控制要求可知，若不排水则为单独程序，这时程序直接跳到结束报警程序段，报警三声后跳回主程序，洗衣机进入初始待命状态，单独洗衣工作程序结束，否则，进入排水进程。排水时间采用动态时间法确定，其原理是：根据常用的空气压力水位开关的特性（即当水位达到预定水位时水位开关就接通；在排水中当桶内水位下降11厘米后，水位开关才断开），在排水中若从开始到开关断开这段时间所需时间为d，则整个排水所用的时间为2d+50（经验值）秒。若在规定的1分钟极限时间内，系统检测不到水位开关k5断开，说明排水系统有故障，程序跳转至故障处理程序段发出报警信号，其处理方法与进水系统故障相同。排水结束后，洗衣机接着执行脱水操作，p1.1维持置位状态，保持排水阀开启，p1.2按5秒置位、2秒清零的规律连续驱动电机高速旋转2分钟，然后脱水结束。脱水结束后系统通过一条判断指令判断整个洗衣机工作是否结束。其原理是：洗衣机在每次洗涤或漂洗工作环节结束之后，洗衣工作程序标志57h单元减1一次，在脱水工作环节结束后，系统即对该单元进行检测，当检测到57单元为0值时，说明整个洗衣工作结束，洗衣机报警三声后，即返回初始待命状态。若洗衣工作尚未结束，洗衣机再次执行进水操作，进入下一循环。以上是洗衣机工作的大概流程，工作过程中所需的各种计时，均由定时器0定时中断服务程序提供。定时器0设置为定时方式1，每100ms产生一次中断，因此，tl0、th0装入的时间常数分别为0b0h、3ch。定时器0中断服务子程序入口地址放在0bh单元中，洗衣机进入工作状态后定时器即被启动。每中断一次70h单元累加1一次，累加到0ah时，为1秒钟，因此71h单元累加1一次。该单元累加到3ch时，为1分钟，这时72h单元累加1一次。系统根据这几个内存单元中的数据就可以确定洗衣机工作个个进程的时间。在暂停中断以及开盖或不平衡中断响应期间，定时中断被禁止，计时各单元内容不变。洗衣机的暂停中断在洗衣机进入工作状态后，中断请求即被设置为允许，中断请求有效;而开盖或不平衡中断只有在洗衣进入高速脱水的工作进程时，中断请求才被设置为允许，请求信号有效。这两个中断服务程序比较简单。5结论 本设计基于at89c2051单片机的基本功能，结合软硬件控制，实现了洗衣机洗涤、漂洗、进水、排水、脱水的洗衣功能，并且包含报警保护、灯光指示、暂停、复位、程序选择等智能功能。总体来说，本设计只是探求单片机开发应用的一些步骤、方法，简易的设计实现了洗衣机控制电路模型，与当今市场上的智能家电洗衣机产品相比，本设计并不强调实用性。此次设计过程中，遇到了软件编程、硬件驱动等问题，但均一一解决。然而仍有些问题，需要我们进一步的讨论、研究。例如：设计定时洗涤功能，以及节水功能的实现方法。 谢辞本毕业论文是在我的导师孙茂松的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从进入课题到顺利完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在此，我还要感谢和我一起学习的同窗们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个个困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢学校提供给我们这次宝贵的实践机会；感谢导师孙茂松的指导和帮助；感谢同学们的关心、支持和帮助。参考文献1 丁元杰. 单片微机原理及应用m北京： 机械工业出版社，2006 2 闫 石. 数字电子技术 m. 北京：高等教育出版社，20053 李 华. mcs-51系列单片机实用接口技术m. 北京： 航空航天大学出版社，19914 余孟尝数字电子技术基础简明教程m北京： 高等教育出版社，2000 5 何立民mcs-51系列单片机应用系统设计m北京： 航空航天大学出版社，19906 夏继强. 单片机实验与实践教程m. 北京：北京航空航天大学出版社, 20017 赵晓安. mcs-51单片机原理及应用m. 天津：天津大学出版社，2001.38 李广第 单片机基础m北京：北京航空航天大学出版社，1999 9 肖洪兵. 跟我学用单片机m. 北京：北京航空航天大学出版社,2002.810 王毓东主编. 电机学m. 浙江大学出版社，1990 11 o.s.turkey,i.t.sumer,a.k.tugcu b.kiray.modeling and experimental assessment of suspension dynamics of horizontal-axis washing machine.journal of vibration and acousticsm.1998(4), vol 120：534-543 附录源程序清单：org 0000hstart: ajmp main ; 初始化org 0003hajmp int0 ; 暂停中断中断向量org 000bhajmp t0 ; 定时器中断向量org 0013hajmp int1 ; 开盖,不平衡中断中断向量org 0030hmain: mov p1, #0f0h ; 主程序开始mov p3,#7fhmov sp,#35hmov 56h,#0f0h ; 0f0h排水标志(指定56h为标志单元)mov 57h,#03 ; 洗衣机标准洗衣工作程序标志(指定57h)mov 54h,#40 ; 强洗正、反转驱动秒赋值(指定54h存放)mov 55h,#10 ; 强洗间歇秒赋值(指定55h存放)mov 58h,#06 ; 漂洗分钟赋值(指定58h存放)clr et0setb ea ; 开总中断clr it0 ; 设置外部中断、为低电平触发clr it1setb px0 ; 设置中断优先级别setb pt0setb px1mov tl0,#0b0h ; 设置100ms中断时间常数mov th0,#3chmov tmod,#01hka: jnb p1.4,x1 ; 以下为按键扫描程序ajmp kbx1: acall k1kb: jnb p1.5,x2ajmp kcx2: acall k2kc: jb p3.4,ka ; 按键扫描程序结束acall del10jb p3.4,kaacall fzhjnb p3.4,$setb et0 ; 开定时器0中断setb tr0 ; 启动定时器0setb p3.5setb ex0clr p3.4mov a ,57hcjne a,#00h,xy ; 是排水程序？ajmp bsh1 ; 是则跳转排水程序xy: mov 70h,#00mov 51h,#00setb p1.0 ; 以下为进水操作，打开进水阀mov a,#240l0: cjne a,51h,l1 ; 进水系统有故障？ajmp fw ; 有则跳转故障处理程序l1: jb p3.5 ,l0 ; 进水达预定