全自动洗衣机控制器设计毕业论文（设计）

1、摘要随着科学技术的高速发展，数字技术被广范应用于智能控制领域屮。单片机 以形体轻巧、控制功能完善、价格低廉、开发简便容易的优势受到广人自动开发 控制市场的青睐。它适合于实时自动控制，亦可构成于工业生产需要的控制器、 昝能仪表、裨能电器、裨能武器装置以及通用测控单元等。本文以 at89c51单片机为核心设计了全自动洗衣机控制器， 本控制器实现了 对洗衣机的整体洗衣过程的控制，包括用户选择输入、洗衣、脱水和结束报警四 个阶段。控制系统主要电源电路、单片机控制系统和外部硬件电路三大模块组成。 电源电路为单片机主控系统提供 5v 的直流电源；单片机主控系统负责控制洗衣 机的工作控制，主要由 at89c

2、51 单片机、按键、蜂鸣器、液晶显示屏、继电器、 重力感应器组成。关键词：at89c51；控制系统；用户选择；继电器abstractwith the rapid development of technology, digital technology has been widely used inthe field ofintelligent control. single chip microcomputer with its small size, low cost，easyto develop advantages of many electronic systems designer

3、s favor. it is suitable for realtime control，which can be used asindustrial controller，intelligent instrument, intelligentelectric appliance, intelligent weapon device and universal measurement and control unit.the at89c51 single-chip microcomputer as the core design the automatic washingmachine con

4、trol system, this system realizes the control of washing machine washingprocess，including the user to select input，washing, dehydration and the end of the alarmfour stages. control system main power supply circuit，scm control system and externalhardware circuit three modules. power supply circuit fo

5、r the mcu control system provides5v dc power supply; mcu control system is responsible for the control of washingmachine, mainly by at89c51，buttons，buzzer, lcd display, a relay，a gravity sensor.key words:at89c51; control system; user selection; relay目录第 1章绪论.31.1课题开发背景. 31.2国内外现状及水平. 31 洗衣机的分类. 31.3

6、设计的目的和意义. 4第 2章系统的总体设计.41设计任务.51. 1主要内容.52. 1.2主要功能.52. 1.3洗衣机的设计方案.51.4洗衣程序.51.5设计总方框图.6(1).2系统主控模块.6(1)1 at89c51单片机的优点. 62.2.2 at89c51i/0 门功能表. 73液晶显示屏显示模块.83. 1 lcd 1602 基本特性. 82. 3. 2引脚及接门说明.82.4电机模块. 92.4. 1洗衣机类型的选择.92.4.2洗衣机马达的选择.9第 3章硬件电路设计.123. 1电源电路.123.2复位电路. 123.3蜂鸣器报警电路. 133.3. 1电磁式蜂鸣器.

7、134时钟电路.133.5用户选择板电路. 146单片机的时钟电路.15(2).7水位开关与排水阀、电磁进水.167. 1排水阀、电磁进水.167. 2水位开关.173. 8 重力检测电路.173. 8. 1压力传感器特点.188.2压力传感器工作原理.183 重力检测电路.193.9电机控制电路. 191 继电器的作用.199.2电动机控制电路的工作原理.193. 10进水/排水电路.20第 4章单片机模拟程序.224.1主程序设计. 224.2洗衣程序设计. 234.3洗涤程序的设计. 244. 4漂洗程序的设计.244.5脱水程序的设计. 256 led指示灯程序的设计.264.7单片机

8、编程. 27总. 345女.35参考文献. 36第1章绪论1.1课题开发背景目前,我国的洗衣机市场正进入一个更新换代的时期，随着人们对于洗衣机 的使用需求越来越高，其市场开发前景也越来越人。如今市面上的洗衣机主要冇 进排水系统故障自动诊断功能、强弱洗涤功能、暂停等几人功能，但是在其他方 面还是满足不丫人们的需求。这就要求设计人员具有较高的专业技术水平，能够 设计出功能更齐全、更高效节能、更人性化的洗衣机。随着世界贸易组织的加入, 更多的国内外强势品牌也相继加入设计开发屮。研宄新技术、开发新产品的洗衣 机行业将爆发新一轮的以“绿色环保”、“节水节能”为主题的战争和技术制高 点，成为未来的竞争焦点

9、。从洗衣机市场获得的国内情况来看，由于水资源将继 续减少、水的成本增加和其他因素等，市场上用水量比较人的洗衣机销售受相应 的影响，然而具备节水功能的洗衣机销路逐渐飙升。针对现如今市场需求的变化，一些生产厂家如海尔、小天鹅、美的等先后向市场推出了一批节水节能型全自动 洗衣机。作为未来技术的发展方向之一，变频技术将带动整个洗衣机产业专业技 术水平的提升，有利于洗衣机产业的升级。目前，洗衣机产业几乎没冇实现全方面的兼容，人部分的洗衣机制造商都着 重发展自家的洗衣机品牌，仅突出一或二台与其他洗衣机型号不同的个性化功 能。洗衣机的各项功能都是由单片机控制来实现，因此设计出基于单片机的洗衣 机控制电路系统

10、是具有很强的实用性，并且随着单片机技术日新月异的发展，单 片机以其运算速度快、集成度高、可靠运行、体积小、价格低廉等特点，在锊能 化仪表、过程控制、机电一体化、家用电器等方面得到了广泛应用。总之，每一 项技术的进步都极大地促进了洗衣过程自动化程度的提高。1.2国内外现状及水平2.1 洗衣机的分类(1)普通洗衣机功能之间一般需要手动转换，一部分洗衣机能在洗涤、脱水、漂洗之间实现其中 两个的自动转变。(2)全自动洗衣机在国内外的现状及水平全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式令自动洗衣机（也叫套桶式全自动洗衣机）、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、搅 拌式全自动洗衣机分别

11、占全球洗衣机市场份额的 33%、52%和 15%。搅拌式洗衣机 目前还没有进入我国的洗衣机市场，以下仪对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨 论。滚筒式洗衣机滚筒式洗衣机优点是可以减小洗衣过程中的对衣服的变形和损伤， 而且还能 使洗涤后的衣服蓬松并且柔软。滚筒式洗衣机可以控制筒内温度，温度的升高可 以提高洗衣粉的溶解性，使其中的弱酸性物质与污物化充分反应，对酶的活性也 会有一部分提高，并且有利于溶解一系列易于粘附的污垢。从而使其在相同的洗 净比下减少对机械的硬性要求。波轮式洗衣机滚筒式洗衣机的价格远远高于波轮式洗衣机，且波轮式洗衣机使用方便，更 适合中国人的使用需求，所以受到普遍欢迎。针对程序控制器

12、而言，新推出的波 轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，各厂商生产每种功能的波轮式全自 动洗衣机的控制程序都有所不同，控制程序至少有几个控制项，每一项又有几种 不同的洗涤程序可供选择，足以满足不同的洗涤要求，所以没有必要考虑这个问 题。针对不锈钢内桶来说，采用不锈钢内桶的 h 的是为了减小衣物和内桶壁的摩 擦力，从而减轻衣物的磨损，选购时应予以考虑。关于同心洗的问题，同心洗是 直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装直接驱动，这会减少洗涤和脱水时，洗涤 滚筒内的噪音。为了达到一定的洗净比就必须有足够的机械力，而机械力对衣物 具有一定的损坏。这就注定了波轮式洗衣机的磨损率远远高于滚筒式洗衣机。1.3

13、设计的目的和意义0 前，中国洗衣机市场已经进入了研发的黄金高峰期，也可以说这是一个万 亿级的市场。用户对于洗衣机的需求也不仅仅停留在初级阶段，而通过 0前的研 发能力我们完全可以满足大部分用户的需求。我们的目的就是为用户制造出功能 更齐全、更高效节能、性价比更高的洗衣机。当今的市场中，大部分洗衣机仍存 有一部分功能无法实现，绝大多数的制造厂商更注重的是发展各自洗衣机品牌的 特讼，突出一或二台与其他型号的洗衣机相比更优越的功能。所以当我们利用单 片机的体积小、控制功能灵活等特点来实现洗衣机的各项功能时，设计出的产品 实用性会远远大于之前。本次设计的洗衣机也是为了满足不同用户的不同需求。同时也将单

14、片机控制技术真正用于实际生活当中，提高我们个人的实践能力，为 今后我们的发展做了个良好的开端。我相信通过亲身的设计实践定会受益歷浅。第 2 章系统的总体设计2.1设计任务2. 1. 1 主要内容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扩展必要的 外部电路设计制作一个洗衣机控制器。2. 1.2主要功能2.标准洗涤，洗涤 10分钟，洗涤、漂洗 4秒正转停 2秒反转 4秒停 2 秒。 漂洗 3分钟，脱水 2次，脱水 5分钟。强力洗洗涤 10 分钟漂洗 3 分钟只有 2 次脱水 5 分钟。主要应用在一些沉硬 的衣物且总重量超过 3kg的情况。洗涤、漂洗 6秒正转停 3秒反转 6 秒停

15、 3秒。3.按键模块共有四个按钮。第一个是控制洗衣机启动键 k3,控制洗衣机的 启动和停止。第二个是标准洗涤启动键 k4工作时按此按钮暂停再按则恢复工作。 第三个按键用于洗涤模式选择，洗涤模式有标准洗涤和强力洗涤，没按一次 k5 切换到另外一个洗涤模式。第四个按键控制洗衣机的水位。4. 有脱水功能并且在脱水时如果打开盖板脱水暂停。5.进水时，进水指示灯亮，排水时，排水指示灯亮，洗漆时，洗綠指示灯 亮，漂洗时，漂洗指不幻亮，脱水时，脱水指不幻亮。6.实现自动测量衣物重量从而选定水位功能。7.实现电机的正反转功能。8.实现洗衣机自动进水、排水的功能。9.实现洗衣机工作结束后报警提示的功能。10.

16、可以手动选择各种功能，进行单项操作。2. 1.3洗衣机的设计方案本系统达成 y对洗衣机整个洗衣过程， 洗衣机包括衣服的称重,水位的选择， 洗涤力度选择，洗涤，漂洗，脱水以及工作结束的报警。控制系统主要由电源电 路、单片机控制最小系统和外部硬件电路模块构成。控制系统的供电方式是用三 端集成固定稳压器 7805 提供+5v 电源进行给电操作。单片机控制系统由 at89c51 单片机进行负责控制，npn 型差分放大器、lm324 电压比较器、按键模块、蜂鸣 器辅助单片机进行控制，lcd1602 液晶显示屏、继电器、三极管、电动机、进水 电磁阀、排水电磁阀和压力传感器组成外部电路。2. 1.4洗衣程序

17、洗涤过程通电后，洗衣机从洗涤过程开始。进入洗涤过程，首先进水阀接通，开始向洗衣机供水，当到达耍求水位时，进水阀断电关闭，停止进水；电机 m接通，带 动波轮旋转，形成洗衣水流。电机 m是一个双速正反转电机，可以形成往返水流, 有利于洗涤衣物。漂洗过程与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。脱水过程漂洗过程结束后，电机 m停止转动，排水阀接通，开始排水。当排水结束后，电机 m高速端接通，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。该过程也可 单独运行，此时由 s4按键控制。2. 1.5设计总方框图时钟电路蜂鸣器报警电路图 2. 1 设计总方框图2.2系统主控模块2.2. 1 at89c51单片机的优点低

18、电压、高性能、功耗小、价格便宜且应用广泛可擦除只读存储器可以反复擦除 100次采用 atmel高密度非易失存储器制造技术制造与工业标准的 mcs-51指令集进水、排水电路电机控制电路单片机主控系统重量检测电路电源电路和输出管脚相兼容用该单片机设计的系统，可以反复进行系统试验能够保证用户的系统设计 达到最优.8oc51图 2. 2at89c51引脚图2.2.2 at89c51i/o 口功能表表 2. 1at89c51 引脚功能表端门引脚功能vcc电源端gnd接地端xtal1品振电路输入端xtal2晶振电路输出端rst复位端入端ale地址锁存允许psen外部程序存储器(外 rom)的读选通信ea外

19、部访问允许端pon一组 8位漏极开路型双向 t/0 口，地址数据总线复用口pi一个内部上拉电阻的 8 位双向 t/0 口3938it36343332222328.04.23.4.5.04.23.4.5.6.76.7 ?o.?o.?o.?o.?o.po.po.?o.?oo.?o.?o.po.po.?o.?o.0.1.2.34.5.6.7cdqrorlrorltiq.0.1.2.34.5.6.7cdqrorlrorltiqp2p2?2?2p2p2?2?2rxtxlintint4;ts-g7.wp2p2?2?2p2p2?2?2rxtxlintint4;ts-g7.wp3.op3.1p3.2.1ip3

20、.op3.1p3.2.1ixtal1u119xtal2rstvpdale?olrxolrx 34567345671 1 1 1 1 1 tata 1 1 1 1 1 1 1111 pppp p p p?pp?p p p18292.3t丄it4y77p2 口一个内部上拉电阻的 8 位双向 t/0 口p3 n一个内部上拉电阻的 8位双向 i/o 口p3.0rxd串行输入口p3.1txd串行输入口p3.2into （外部屮断 0）p3.3int1 （外部屮断 1）p3.4定时/计数器 0p3.5定时/计数器 1p3.6外部数据存储器写选通p3.7外部数据存储器读选通2.3液晶显示屏显示模块2. 3.

21、 1 lcd 1602基本特性lcd1602 液晶也叫 1602 字符型液晶显示屏，它是一种专门用来显示字母、数 字、符号等字符的点阵型液晶模块，它由若干个 5x7或者 5x11等点阵字符位组成， 每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间冇一个点距的间隔每行之间也冇 间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。1602液晶模块内部的字符发生存储器（cgr0m） 己经存储了 160个不同的点 阵字符图形，这些字符冇：阿拉伯数字字符、英文字母的大小写字符、常用的符 号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“八” 的代码是 01000001b（41h）

22、，显示时模块把地址 41h中的点阵字符图形显示出 来，我们就能看到字母“a”。因为 1602 识别的是 asctt 码，试验可以用 asctt 码直接赋值，在单片机编程中 还可以用字符型常量或变量赋值，如a。2. 3. 2引脚及接口说明1602采用标准的 16脚接口，其中：第 1脚：vss为电源地第 2脚：vdd接 5v电源正极第 3 脚：v0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电 源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10k的 电位器调整对比度）。第 4 脚：rs 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0 时选择 指令寄存器。第 5脚

23、： rw为读写信号线， 高电平(1)时进行读操作， 低电平时进行写 操作。第 6脚:e(或 en)端为使能(enable)端。第 714脚：dod7为 8位双向数据端。第 1516脚：空脚和背灯电源。15脚是背光正极，16脚时背光负极。2.4电机模块4.1洗衣机类型的选择8.%2.波轮上开门洗衣机的优点(1) 洗净度高，洗涤速度快省电、移动方便、使用简单、中途可随意添加衣 物或者洗涤液、不论老少都可以使用、价格便宜且程序设置灵活方便。(2) 洗衣方便适合国人，并且市场消量巨大。(3)内筒是塑料材料制成，噪音小，而且上开盖，使用比较方便。这种洗衣 机适用于居住在绿化较差，空气尘埃量较大,平均每

24、2 至 3 天换一次衣服的家庭， 主要以洗净度为主，服装面料以化纤、腈纶为主。9.%2.波轮上开门洗衣机工作原理洗衣机的洗涤过程主要是先通过洗涤剂的润湿和分散，在自身的滚筒壁冲刷 和排渗等机械作用下，把污垢从衣物中去除排入水中，从而达到净衣的效果。工 作过程中首先让洗涤液充满于滚筒内的水中，依靠电机高速旋转产生的离心力使 衣物贴附在桶壁，并且沿着桶壁缓慢平铺。由于因液体被甩出而形成的低压区在 波轮中央处，造成洗涤液回流。根据上述过程，产生了以波轮为中心的涡流。在 此作用下，衣物先是作螺旋式回转，从中心到桶壁，并且发生摩擦。因为低压区 就在这，所以衣物就会被吸附在这附近，摩擦就会持续发生，达到和

25、人工洗衣一 样的效果，污垢被排入水中。还有一点不得不说，当衣物被放进水中时，由于衣 物的重量会产生惯性，这样水流和衣物之间就会产生速度差，接下来两者的和对 运动就不言而喻了，衣物和水流之间不是相对静止而是相对摩擦，水流的冲刷力 也会加速污垢的去除。另外，大家能够清楚发现，洗衣桶的桶壁都是不规则的， 当水流冲向桶壁，速度和方向时刻都会发生变化，形成涡流。衣物在其作用下会 翻滚并做无规则运动，衣物与衣服间、衣服与桶壁见都会产生摩擦，纤维不断被 折叠弯曲，使洗涤的有效面积增大数倍，提高衣物的洗净的均匀性和洁净度。鉴于以上的优劣对比，所以我们把波轮上开门洗衣机作为最终方案采纳。2. 4.2洗衣机马达的

26、选择 1.洗涤-脱水电机通过对现有各种品牌仝自动洗衣机的电机调杳和分析得出，当洗涤转速 400500转/分时， 洗衣效果最好， 当脱水转速为转速 14001500转/分时， 脱水 时间快.h.对衣物的伤害最小。根据电机的转速，可以根据公式得到电机的功率， 如下是其计算过程。,z =60胸(1) 电机的速度：p电动机的满载转差率为 16%转差率取 s = 4%频率/= 50hz漂洗洗涤时电机的速度：此时电机低速运转，定子极对数 p = 6,转速n n = =480r / mo脱水时电机的速度：此时电机高速运转，定子极对数/? = 2，转速 m = 144(k/m。(2) 电机转动时必须克服转矩

27、r ,t=fcort=fcor角速度仍=2則力矩 r = 0.1m (滚筒的半径)洗衣机转动过程中衣服和滚筒之间的摩擦力 f ,f f = = pmgpmg衣物重量(含水)m m5=9.8/似摩擦系数/ = 0.15(3) 电机的功率：p= 洗涤漂洗时电机的功率：t t = =380/vmm m = = 5050kgkg p p = = 320w320w脱水时电机的功率：t t = = 225n225nm m m m = = 10kg10kg p p = = 565w565w全自动洗衣机马达必须满足洗涤、漂洗和脱水时的转速要求，洗涤、漂洗和脱水时电机的功率、转速是不同的。根据上述计算可知：洗涤

28、电机功率 320瓦， 转速 480转/分；脱水电机功率 565瓦，转速 1440转/分。洗涤衣物时为了提高洗涤的干浄效果以及防止衣物缠绕和损坏，要求洗衣机 为波轮双向运转工作，所以用于洗涤的都是采用洗涤-脱水电机能够用双向运行 的电机。洗涤-脱水电机为配合洗衣机的洗涤及脱水转速的不同，采用双速设计。 它在电机定子上布置有两套不同极数的绕组。采用鼠笼型转子，可以自动适应两 套定子绕组。由于此种电机的低速时极数较多、速度较低，考虑到满足低速时的 转矩及此时电机的温升、效率，所以电机的体积较大。单相异步双速电机结构较 简单、寿命长，但造价较单速单和异步电机要高。木设计根据电机的功率和转速，选择丙门子

29、单相异步双速电机 yxg62/2/16g。图10.%2. 1和 3. 2分别是其实物图和接线图。图2. 3电机实物图第 3 章硬件电路设计3. 1电源电路电源电路部分的原理图如图 4. 2 所示。220v电压通过变压器 t 变压为 12v交 流电，再经过二极管进行全桥的整流，经过 c5、c6电容滤波后得到平滑直流后， 利用三端稳压管（7805）得到稳定的+5v电压，目的是为各器件的供电提供保障。 其中 c5和 c7、c6和 c8 个虑除低频的纹波一个虑除高频的干扰信号大小 分别为 0.luf和 10pf（查资料所得）。u2bridge图3. 1电源电路图3. 2复位电路复位电路起到的作用不言而

30、喻。当单片机接上电源或电源自身出现低电压的 状态时，复位电路就会发挥作用把单片机存储器复位，使参数全部 lel 归初始位罝，用于消除各种情况的程序紊乱。上电复位和手动复位是单片机进行复位的两种形式。上电复位是 rst端的高 电平直接由上电瞬间产生高电平，是单片机复位。也可以形象的看做芯片由无电 状态是给电的一种初始化：通过按钮产生高电平复位信号则称为手动复位。图 3. 2 为兼有上电复位和手动复位的电路。上电复位是利用电容充电来，当电容充 电充满后实现复位功能.而手动复位是利用开关 k0来实现即时复位的。当 rst由高电平变低电平后复位结束，cpu恢复到初始工作状态,cpu的初始状态即为所 有

31、引脚（除接地引脚）上电高电平。如图 3. 2为单片机的复位电路。图2. 4电机接线图3.3蜂鸣器报警电路3. 1电磁式蜂鸣器蜂鸣器是一种用于系统警示信号通过转换，将数据信息转为人耳能够感知的 电声装置。电磁式蜂鸣器组成非常简单。大致是由有磁铁、振荡器、振动膜片、 电磁线圈等器件组成的。待电源接通后，通过振荡器发出的音频电流经过电磁线 圈，使其产生磁场。 振动膜片经过磁铁和线圈的共同作用， 会产生具有周期性的 振动发声。本设计选用 120分贝电磁式蜂鸣器，该分贝数可以准确的提醒用户衣物淸洗 完毕，该蜂鸣器结构简单，应用广泛，价格便宜。蜂鸣器的类型选择：华兴 hxd电磁式有源蜂鸣器（电源 2. 5

32、v、电流 20ma）。本设计采用无源蜂鸣器单片机必须输出固定频率的方波信号其工作电 压范围宽 4-12v,需要外围元件，电压增益可调范围为 20-200。通过 cpu 的 p1. 3 输出高电平来控制蜂鸣器报警。r3为降压电阻，作用是 p1. 3高电平时，降低棊 极电压。如图 3. 3所示3. 4时钟电路kor1图3. 2复位电路图市面上 h前有很多种串行时钟电路，被广泛使用的就有 ds1307、pcf8485、ds1302等。这些电路具有易于购买、接口简单、使用便捷等优点。本设计使用的 时钟电路 ds1302是一种拥有涓细电流充电功能的实时时钟电路，由 dallas公司生产。具有利用串行数据

33、传输，提供可编程的充电功能，控制充电功能的开关等特 点。采用普通 32. 768khz晶振。3.5用户选择板电路用户选择板电路由两部分组成：一部分是洗衣机运行区，另一部分是功能选 择区。运行区由开关 s3、s4 组成。s3 控制洗衣机的启动和关闭，当 s3 用于关闭 功能后，洗衣机自动进行数据复位；当复位完毕后，洗衣机进行断电操作。s4 控制洗衣机的暂停和运行。功能能选择区由开关 s5、s6组成。s5控制洗衣机的水位，档位顺序为低水 位一中水位一高水位氏水位。用户每按一次 s5，洗衣机选中下一顺序档位。 开关 s5控制洗衣机的洗涤力度，洗涤顺序为轻柔洗一普通洗一强力洗一轻柔洗。 用户每按一次

34、s6,洗衣机选屮下一顺序洗涤力度。xor图3. 5按键电路图y2crystalfreq-32763h23.6v图 3. 4时钟电路图3. 6单片机的时钟电路吋钟电路由晶振元件与单片机的内部电路组成，产生的振荡频率为单片机提 供吋钟信号，供单片机信号定吋和计吋。在 at89c51单片机芯片屮有一个高增益的反相放大器，其 xtal1 为输入引脚端，其 xtal2 为输出端。只要在两引脚之间跨接晶体振荡器和微调电容 cl、c2,就可以构成一个稳定的自激振荡器，如图 3. 4 所示。电容 c1和 c2取 33pf左右; 晶振的频率范围是 1.212mllz。晶振的频率越高，系统的时钟频率也就越高，单

35、片机的操作速度也就越快，操作精度也就越高。在通常情况下，单片机使用的晶 振振荡频率为 6mhz 或 12mllz,因为在本系统屮单片机使用了串行门通信，所以 本设计采用晶振为 11. 0592mhz 的晶振，因为品振频率为 11. 0592mhz 可以使计算 出的 t1 初值为整数且实际波特率不变误差为 0。表 3.1列出了串行方式 2在不 同晶振时的常用波特率和误差。而在本次设计屮采用的是频率为 11.0592mhz的 晶振。表 3. 1 常川波特率及误差晶振频率(mhz)波特率(hz)sm0dt1方式 2定时初 值实际波特率误差12.0096001f9h8923712.0048000f9h

36、4460712. 0024000e3h24040. 1612.0012000e6h12020. 1611.0592192001fdh19200011.059296000fdh9600011.059248000eah4800011.059224000e4h2400011.059212000e8h120003.6v图3. 6时钟电路图3. 7水位幵关与排水阀、电磁进水全自动洗衣机是通过水位开关、排水阀、电磁进水三者相辅相成，共同配合 来控制进排水还有电机通断，进一步进行自动控制。3. 7.1排水阀、电磁进水电磁进水的作用是控制水源水源。排水阀的作用是洗衣后的污水排放。当我 们把电磁线圈断开时，由于

37、弹簧力和重力的双重作用，移动铁芯会紧紧定在橡胶 膜片上，中心小孔处会被堵住，阀门因此关闭，形成密闭空间。当线圈再次通电 时，移动铁芯由于磁力作用会做出上移动作，膜片的中心小孔被打开，因此流过 小孔的水再次流入洗衣桶之屮。由于二者的流通能力有所不同，导致膜片不方会 瞬间增大压强，因为压力差的作用导致膜片上移，水流再次流通。我们设计所要选择的阀体必须结构简单，性能好，价格便宜，且维修方便。 通过上网查阅资料得知科多牌电磁阀性价比很高且应用广泛，所以我们选择科多 牌电磁阀。根据排水量的大小，本设计采用的电磁阀型号：科多 fcd-270l 工 作电压：220v（交流）流量：可调范围（设为最大）2（t5

38、0l/min。电磁阀的实 物图如图 3.7所示。_y2crysfrf.q=3u2x2t/osclkrstvcc2xivcc1丄tallj2768h?|.ds130275175.0 vt图3. 7电磁阀的实物图3. 7.2水位开关水位开关的作用是控制空气压力。空气室的入口与洗涤筒内的空气储存室相连接。当水进入洗衣机滚筒时，气藏室很快就耍关闭，随着水位上升，气藏室内的水位也随之上升，密封的气压也随之增大，水位开关在波纹管的压缩和膨胀，推动推杆移动并使触点变化，从而实现自动通断。水位开关触头（kql）只连接在进水电路中且与电磁进水阀的线圈串联在一起，当进水结束时能够切断电路。当洗衣机排水，降低了储气

39、室的水位和气压也降低，水位开关触点（kql）将会自动复位。kql指如阁 3.9的 ab两触点。水位开关的压力值得设定，如下是其计算值。pp = = p p + + /3gh/3gh g=9.sn/kgg=9.sn/kg压力的设定值贮气室水位上升高度h h = =0.6mp p = = 10101.1.325325 kpakpap=01.2kpap=01.2kpa标准大气压水的密度 a = loooag / ma3由计算所得压力为根据，本设计采用采用 kewll公司的 kep30系列柱塞式压力开关，该压力开关性能高价格便宜、压力可调且误差不超过 2%,压力范围lookpallokpa,完全满足设

40、计需耍。图 3. 8和 3. 9 分别是压力开关的实物图和接 线图。3. 8重力检测电路图 3. 8 压力开关实物图图 3. 9 压力开关电路图3. 8. 1压力传感器特点能实现对基本参数和特殊参数的测量，满足不同场合的需要。对于微弱信号测量，各种信号的校正和补偿都可以实现，测量数据可以 根据需要进行存储。数据测量的稳定性和可能性得到提升，减小外界环境对压力传感器输出 干扰，可以对测量有选择性地进行。能够实现自我诊断功能，对发生故障的部位能及时且准确地进行锁定， 故障状态迅速识别，解决一些通过硬件不能实现的问题。信号输出形式和接口选择更为多样，通信距离得到更大提高。3. 8.2压力传感器工作原

41、理压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。它是一种能够感受压力并转换成 可用输出信号的传感器，压力传感器中最常用的是电阻应变式压力传感器。电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应 变电 m 随机械形变而产生 m 值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电 阻值可用下式表示：r=,导体的电阻率 p (q.cm2/m) 导体的截面税 s (cm2)导体的长度 l(m) 电 m应变式应变压力传感器的主要由电 m 应变片按照惠斯通电桥原理组成。图 3. 10为惠斯通电桥电路原理图。3. 10 惠斯通电桥电路图惠斯通电桥对未知电阻的测量通常采用比较法的方式。在进行测量的过程

42、中，比例臂数值一定要固定并且要求对电桥量的平衡进行调整，这样就能对标准 电阻和待测电阻比较，进一步得出待测电阻阻值，然后以电信号(即电压)的形 式输出。按照压力量程我们可以把标准信号设定为 2. 0/3. 0/3. 3mv/v等，这样就 能使应变式传感器之间兼容。通过激光标定，传感器就会具备温度和时间的稳定 性等条件，传感器的温度补偿在(t70c，而且能与多种介质产生直接接触。洗衣的温度一般控制在 030c,传感器温度通过补偿可以忽略因为温度所产生的 测量误差。3. 8. 3重力检测电路电阻应变式压力传感器结构简单，接线方便，成本低，自带温度补偿，能够 满足本设计的要求，所以本设计选用丹东牌

43、dyb-1型电阻应变式压力传感器(工 作范围(tlokg)。标准洗衣和快速洗衣的重量不同，所以压力传感器负端通过开关连接两个不同的 电压，根据查手册可知，分别接 3v(3kg)、6v(6kg)电压。如图 3. 11 为重量检测电路，该电路为信号电路。为单片机提供衣物是否过 量的信号。p2.2端为信号输入端。洗衣开始压力传感器收集衣物重量信息，产 生一个很小的电压信号，该信号通过差分放大器放大，然后在与电压比较器。设 定值分别为 3v和 5v比较，看衣物是否过量。若衣物过量 p2.2 端输入高电平若 衣物正常 p2.2端输入低电平。单片机根据 p2. 2的信号进入下一阶段。3. 11重力检测电路

44、图3.9电机控制电路3. 9.1继电器的作用继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种 可以用低电压(直流 3.3v)、小电流来控制高电压、大电流的自动开关。3. 9.2电动机控制电路的工作原理电动机 m洗涤、漂洗过程控制部分的电气原理图如阁 3. 11所示。电动机有 两个连接端，分别控制电动机的正传洗涤和翻转洗涤，控制电机正传端与 p2.0 相连，控制电机反转端与 p2.1相连。系统由 220v交流电给电时，电压经过继电 器加在电动机的两个控制端。当控制系统发出“正转”指令时，p2.0输出高电平经过 r8、q4使得继电器 km2线圈得电导通 km3,从而使得电机正转。

45、当洗衣 机接到“反转”的指令时 p2. 1 输出高电平经过 r9、q3使得继电器 km2线圈得电 导通 km4,从而使得电机反转。阁 3. 11电机洗衣工作电路阁电动机 m脱水控制部分（高速）的电气原理图如图 4.8所示。此时电动机只 用到了正转，所以只有一个控制端 p2. 4。当洗衣机接到脱水指令时 p2. 2输出高 电平经过 rno、q0使得继电器 km4线圈得电导通 km4,从而使得电机高速正转。 其屮s2用于模拟洗衣机的盖板打开与关闭。若洗衣机盖板打开，k5处于断开状 态，脱水过程无法进行；反之，若洗衣机盖板闭合，k5处于闭合状态，脱水过 程正常进行。vccixductor13. 12

46、电机脱水工作电路图3. 10进水/排水电路如图 4. 9 所示，进水阀受 p1. 4 的控制，出水阀受 p1. 5 的控制。当电控水 龙头的控制端 p1.4为“0”时，km4线圈得电使得进水阀打幵。当电控水龙头的 控制端p1. 5为“0”时，km5线圈得电使得出水阀打开即低电平有效。图 3.13 进水/排水电路pl.4pl.5vcc第4章单片机模拟程序4.1主程序设计根据硬件设计要求控制主程序流程图如图 5.1所示。洗衣机通电之后单片机 上电首先进行程序的初始化包括定时器 0、外部中断 0、外部中断 1 的初始化以 及各参数初值的设定。当发现启动键按下洗衣机从待命状态进入工作状态，然后 扫描按

47、键的状态确定洗衣过程。完成进水、洗涤、脱水、漂洗的循环过程。当洗 衣结束时控制蜂鸣器发声。图 5. 1 主程序流程图4.2洗衣程序设计洗衣程序的设计包括两个，一个是标准洗衣程序，男一个是快速洗衣程序。两者洗衣标准不同。实际生活屮，客户通过按键可以选择洗衣模式。1.标准洗衣程序，其流程图如图 5. 2所示：图 4.2 标准洗衣程序4.3洗涤程序的设计洗涤是洗衣过程中的主要步骤。当进水结束后进入洗衣状态，洗衣开始，电 动机正转-停止-反转一直循环，当洗衣时间等于零时，洗衣结束且进入漂洗。程 序流程图如图 4. 3所示。图 4. 3 洗涤程序设计4.4漂洗程序的设计漂洗是一个比较固定的洗衣方式，与洗

48、涤过程操作相同，只是吋间短一些。漂洗次数为 2飞次。漂洗程序流程图如图 4. 4所示：4.5脱水程序的设计脱水前先打开排水阀排水。然后启动电动机脱水并保持排水阀开启，然后停 止脱水,并且蜂鸣器报警提醒用户洗衣完成。程序流程图如图 5. 6所示：扱多 3 次漂洗开始循环一次图4. 4漂洗程序流程图4.6 led指示灯程序的设计如图 5.7为 led指示灯程序流程图， 根据指示灯在洗衣过程中的闪亮顺序和 吋间，绘制了该程序流程图。其中进水指示灯和排水指示灯分别在洗涤、漂洗过 程中均有闪亮， 且在两个过程中闪亮次数吋间都不相同， 这一点在编程中体现的 更清楚。洗衣开始4.7单片机编程标准洗衣过程：洗

49、涤 20分钟；漂洗 3分钟，2次；检测水的清洁度，达标就直接进入最终脱水，否则继续漂洗，再检测水的清洁度最多循环不超过 3次；达标之后最终脱水 5 分钟。快速洗涤过程：洗涤 10分钟；漂洗 3分钟，只有 2次；脱水 3分钟。主要应用在一些轻薄衣物，且总重量不足 3kg的情况。其中电动机又分为低速正转、低速反转、高速正转过程。单片机编程需要实现以上的功能，以下即为洗衣程序。#include/p 口: 5 个 led 灯继电器 5 个 sbitbeep=pl 八 5; /蜂鸣器sbit plo=plao; /洗涤指示灯 sbitpll=plal; / 漂 洗 指 示 灯sbitpl2=pla2;

50、/ 脱 水 指 示 灯sbitpl6=pla6; /进水模拟灯sbit pl7=pla7;/排水模拟灯sbit p20=p2a0;/正转(洗涤、漂洗)sbit p21=p2al;反转(洗涤、漂洗)sbit p24=p2a4;/正转(脱水)void delayflong t) / 毫秒级延时(at89c51 晶振频率 11.0592mhz) int i;while(t-)for(i=0; i;/进水 80s (保守估计依)pl6=l; /进水结束且进水指示灯熄灭delay(3000);for(i=0;i100;i+) /洗涤 20 分钟 p20=0; /电机正转delay(4000);/正转 4

51、sp20=l; /正转结束 p21=l;/反转端口置 1delay(2000); /停止 2sp21=0; /电机反转delay(4000); /反转 4sp20=l; /正转端门置 1p21=l; /反转结朿delay(2000); /停止 2spl7=0;/排水且排水指示灯亮delay(80000);/排水 80s pl7=l;/排水结朿且排水指示灯熄火pio=l;/洗涤指示灯熄灭void xidi_l(void) /快速洗漆 12min pl0=0;delay(2000);pl6=0;delay(50000);pl6=l；delay(3000);for(i=0;i40;i+) /洗漆 1

52、0m inp20=0;delay(6000);p20=l;p21=l；delay(3000);p21=0;delay(6000);p20=l;p21=l；delay(3000);pl7=0;delay(50000);pl7=l；pl0=l;void piaoxi(void) / 标准漂洗 3min(至少 2 次 pll=0;漂洗指示灯亮delay(2000);pl6=0;delay(80000);pl6=l;delay(3000);for(i=0;i15;i+) /漂洗 3 分钟p20=0;delay(4000);p20=l;p21=l；delay(2000);p21=0;delay(4000

53、);p20=l;p21=l;delay(2000);pl7=0;delay(80000);pl7=l；pll=l；void piaoxi_l(void) /快速漂洗 3min (只有 2 次) pll=0;delay(2000);pl6=0;delay(50000);pl6=l;delay(3000);for(i=0;i10;i+) /漂洗 3minp20=0;delay(6000);p20=l;p21=l;delay(3000);p21=0;delay(6000);p20=l;p21=l;delay(3000);pl7=0;delay(50000);pl7=l；pll=l；void tuos

54、hui(void) /脱水过程tro=1；ea=1;pl2=0;脱水指不灯亮delay(2000);pl7=0;/排水口打开且排水指示灯亮delay(3000);p24=0;电机快速正转for(i=0;i30;i+) /脱水 5 分钟p20=0;delay(loooo);pl2=l;p24=l;pl7=l;beep()；tro=o; ea=o;void biao(void) /fe准洗衣过程 sbit p22=p2a2;sbitp23=p2a3;if(p22= =1) /检测衣物是否超重 beep();else tro=1; ea=1;delay(5000);xidi();delay(3ooo

55、);piaoxi(); /第一次漂洗delay(3ooo);piaoxi(); /第二次漂洗for(i=0;i3;i+)if(p2a3=0/检测水的清洁度是否达标piaoxi(); else break;delay(3000); tuoshui(); /脱水 tro=o;ea=o;void kuai() /快速洗 sbit p22=p2 八 2;if(p22=l) /检测衣物是否超重beep();elsetro=1; ea=1;delay(3ooo);xidi 一 1();delay(5000);piaoxi_l(); /第一次漂洗delay(5000);piaoxi_l(); /第二次漂洗d

56、elay(5000); tuoshui();脱水tro=o; ea=o;void main()p3a0=0;ea=1;tmod=0 x01; /to 工作方式 1th0=0 x3c;tlo=oxbo;eto=1;thl=0 x63;tll=0 xl8;et1=1;tro=1;tr1=1;whileif(pa3.1=0)ea=1;biao();if(p 八 3.2=0)ea=1;kuai();if(p 八 3.3=0)ea=1;tuoshui();ea=o; et1=o;tro=o;tr1=o;po=oxff; pl=oxff; p3=oxff;所有 p 端口都置 1,洗衣机停止工作状态本次设计的单片机控制的全自动洗衣机共用 10 周，是我们所学专业知识的 最全面的一次应用。 从开始接到论文题 0,到相关元器件的选择