重庆机电职业技术学院 毕业论文

1、重庆机电职业技术学院毕业设计（论文）课题名称 全自动洗衣机的电路模型设计 学生姓名 谢 钊 学 号 1260720140672 系 别 机电工程系 专业班级 机电一体化技术（2）班 指导教师 李 亚 妹 技术职务 重庆机电职业技术学院教务处制附件5： 重庆机电职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名 谢 钊学 号1260720140672指导教师 李亚妹技术职务课题名称全自动洗衣机的电路模型设计课题内容结合洗衣机的工作过程，给出以上电路模型号并说明原理：1、结构：由电动程控器、水位开关、安全开关（盖开关）、排水选择开关、 不排水停机开关、贮水开关、漂洗选择开关、洗涤选择开关等组成。2、工作原

2、理：通过各种开关组成控制电路，来控制电动机、进水阀、排水电磁铁及蜂鸣器的电压输出，使洗衣机实现程序运转。3、主要内容：进水控制电路，电动机控制电路，排水系统电路等。相关要求1、要求有必要的组成框图和完整电路；2、有必要的器件选择及传感器选型；3、系统要求完整，逻辑清晰。进度安排第五学期第2周学生完成设计开题报告第五学期第3-5周学生完成毕业设计初稿，指导教师给予修改建议。第五学期第6-16周学生全部完成毕业设计，并上交给指导教师。第六学期第4周指导教师完成毕业设计（论文）评阅，指导教师完成毕业设计评阅，第六学期7-11周 各系对毕业设计进行抽答辩和评定成绩。并将最后评定的成绩登录上网。摘 要洗

3、衣机从20世纪80年代初期开始传入中国家庭，并由最初的单缸洗衣机到双缸洗衣机，再到全自动洗衣机。全自动洗衣机也从最初的采用机械电动式控制器的普通式全自动洗衣机，发展到采用微电脑控制的微电脑控制全自动洗衣机，再到采用模糊控制技术的模糊控制全自动洗衣机。全自动洗衣机是一种同时具有洗涤、漂洗和脱水等功能，且它们之间的转换不用手工操作而能知道进行的洗衣机。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。本文以AT89S52

4、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，包括用户参数输入、洗衣、脱水和结束演奏四个阶段。控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块构成。电源电路为数字控制电路提供稳定的5V直流电压，为电动机提供220V市电；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S52单片机、两位共阴数码管、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，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀组成。本系统的电路并不复杂，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。虽然不能与电器

5、市场上的洗衣机控制系统媲美，但也具有一定的实用性。关键词：AT89S52单片机 洗衣机 控制I目录摘 要1前 言3第 一 章 绪 论41.1设计任务及要求41.2 洗衣机的发展和分类41.2.1 洗衣机的发展史4第 二 章 总体设计方案92.1 方案论证与比较92.1.1控制系统的选择92.1.2水位检测102.1.3电动机驱动电路102.1.4显示模块102.1.5进水与出水电路112.2 控制系统的功能112.3 洗衣机的控制过程：12第 三 章 硬件设计143.1 电源电路部分143.2 数字控制电路153.2.1 AT89S52单片机主控模块153.2.2 数码管显示模块183.2.3

6、 按键输入模块203.2.4 蜂鸣器报警模块203.2.5 LED指示模块213.3 水位检测器223.3.1 电动机223.3.2 7407缓冲器和MOC3061（光耦）233.3.3 进水/排水电磁阀24第 四 章 软件设计254.1 单片机I/O口分配：254.2 程序流程264.3 源程序264.4 程序运行过程分析26第 五 章 硬件、软件调试285.1硬件调试285.2软件调试29第 六 章 总 结30致 谢31参考文献31附 录 I34附 录40前言前 言随着生活水平的提高和生活节奏的加快，洗衣机作为一种代替人们手工洗涤衣服的家用电器已成为我们生活中不可缺少物品。随着科学技术的发

7、展 ，洗衣机的性能的不断提高，产品不断更新换代，最早的洗衣机是人工驱动的搅拌式，后来采用机械驱动，成为现代洗衣机。近年来随着人类与环境问题和资源问题的尖锐化，人们的环保意识和节能意识的不断提高，环保和节能的洗衣机越来越受到人们的青睐，成为洗衣机的发招趋势。 单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能,完全可以满足家用电器的需求。 单片机又称微控制器,或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的,所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。 由于家用电器体积小,故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。而家用电器品种多,功能差异也大,

8、所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能,完全可以满足家用电器的需求。34第 一 章 绪 论1.1设计任务及要求任务：设计一个由AT89S52控制的全自动洗衣机系统，并具有强、弱洗涤功能和四个标准程序、进、排水系统故障自动诊断功能、脱水期间安全保护和防震动功能、间歇驱动、暂停功能、声光显示功能。要求：采用AT89S52单片机作为主控芯片，对单片机进行编程，由程序执行相关过程的控制操作，四个I/O口充分指派给水位检测控制、电机正反转控制、进水与排水控制、数码显示等模块电路，各电路部分相互区分又构成统一整体，外加水容器、器件等形成最终的洗衣机控制模型。

9、1.2 洗衣机的发展和分类 1.2.1 洗衣机的发展史1858年，一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。同年史密斯取得了这台洗衣机的专利权。但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机，当捣衣杵上下运动时，装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，衣服洗净后，由轧液装置把衣服挤干。 1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战

10、，美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的第一章 绪论问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快. 1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。与普通滚筒洗衣机在洗涤时

11、需要加热整个滚筒的水不同，蒸汽洗涤是以深层清洁衣物为目的，当少量的水进入蒸汽发生盒并转化为蒸汽后，通过高温喷射分解衣物污渍。蒸汽洗涤快速、彻底，只需要少量的水，同时可节约时间。对于放在衣柜很长时间产生褶皱、异味的冬季衣物，能让其自然舒展，抚平褶皱。“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。水力洗衣机包括洗衣筒、动力源和与船相连接的连接件，洗衣机上设有进、出水孔，洗衣机外壳上设有动力源，洗衣筒上设有衣物进口孔，其进口上设有密封盖，洗衣

12、机通过连接件与船相连。它无需任何电力，只需自然的河流水力就能洗涤衣物，解脱了船民在船上洗涤衣物的烦恼，节约时间，减轻家务劳动强度。 1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。 1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。 1932年，美国本德克斯航空公司宣

13、布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种前置式自动洗衣机。靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。衣服6在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。到了40年代便出现了现代的上置式自动洗衣机。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗

14、衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成， 60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。 70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。 80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚 90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大

15、革命。 之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。1.2.2 洗衣机的分类1、按洗衣机洗涤方式分A 波轮式 B 搅拌式 C 滚筒式D 喷流式 E 振动式 F 超声波式2、按操作方式分A 普通型 B 半自动型 C 全自动型3、按其它方式可分第一章 绪论A 按排水方式可分：上排水式.下排水式B 按水流方式可分：涡卷式水流. 新水流及新水流加气泡爆炸式C 按箱体结构可分：喷涂钢板.喷涂铝合金板.塑料及上部喷涂钢板下部朔料4、结构形式可分： 单桶型、双桶型。13 国内洗衣机的发展方向 （多功能 节

16、电 节水） 洗衣机是国内家电业惟一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观省会的洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。 市场需要啥样的洗衣机 洗衣机无论在质量、技术、功能还是在外观上面，谁能接近于为人们的生活服务这一主题，谁就能得到长足的进步和发展。今后一段时间，以下几种洗衣机将是市场和消费者的最爱。 高度自动化 从最初的单桶洗衣机到双桶、套桶洗衣机、全自动洗衣机，再到智能全模糊控制洗衣机。总之，每一次技术的进步都极大地推动了洗衣机自动化程度的提高。 品种多样化 波轮式、滚筒式和仿生搓洗式洗衣机满足了不同偏

17、好的消费者的需求。 节能和健康化 现在的消费者在节能方面对家电提出了更高的要求，对于健康型洗衣机更是人们趋之若鹜的首选。 大容量和微型化 大容量洗衣机满足了人们洗大件衣物的需求。同时，微型化洗衣机也备受青睐，如市场上出现的15公斤、25公斤不等的海尔小小神童洗衣机，可以满足少量衣物即时洗的需要。 洗衣机大品牌当霸主 近年来，根据对全自动洗衣机销售的品牌监测情况看，两大主导品牌占据主要市场地位。牢牢地占据一定的市场份额。两大品牌高居前10位品牌之先，市场综合占有率分别为2744和2357。 国外品牌的实力不可忽视。虽然目前国外品牌市场综合占有率还不很高，7但在前10位品牌中已占据了5位，一些国外

18、品牌根据中国市场的情况改变了价格策略，在定价上充分参考了国产品牌的价格，有些甚至比国产品牌还要低，而在功能上又比较先进，因此吸引了一部分消费者的目光。我国家用电动洗衣机产品的发展已进入成熟期，全国家用电动洗衣机年产量超过10万台的企业超过100家。就品种而言，波轮式、搅拌式、滚筒式洗衣机满足了不同消费者的需求。 在今后一个时期内，家用电动洗衣机的产品性能质量将是企业竞争的焦点，开发新型的产品是竞争获胜的主要手段。今后，家用电动洗衣机将朝着多功能、节电、节水方向发展。多功能主要表现在以下几个方面：1去污能力的多样化。如去除蛋白质、皮脂、血渍、奶渍、咖啡、果汁的能力。2洗涤容量的多样化。洗涤容量可

19、以从05kg到13kg。3控制方式的多样化。如机械定时器、电动程控器、电子程控器、模糊电脑控制。4外观造型多样化。为适应不同消费层次的需求，洗衣机的外观形状及颜色将是各种各样的。 节电、节水是今后我国家用电动洗衣机发展的主流。目前，我国正 在修订的国标GB4288已将用电量、用水量指标列入了其考核的主要指标。另外，为了引导消费和指导洗衣机制造企业的设计和制造，新国标GB4288将洗净比、用电量、用水量、噪声、含水率、寿命这6个主要性能指标进行分等级考核，即以上6个指标分别分为A、B、C、D4个级别。消费者可根据自己的需要选择不同级别的产品。1.4 洗衣机的基本工作原理 自动洗衣机是以电脑控制器

20、上的单片机为主体，配以各种控制电路，构成全自动洗衣机的程序控制系统。程序控制系统接受来自操作面板的动作指令，直流电源电路将输入的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压（如+5V），送给单片机，单片机ROM内已掩膜固化了全自动洗衣机操作程序，单片机根据 输入指令和 检测信号，调出内部响应的操作程序，通过电路运算处理后，输出各种电路控制信号，全自动洗衣机开始工作前，进水系统接到程序控制器发出的指令打开进水阀，水位传感器对水位进行控制，从而保证洗衣机工作时的用水量，当洗衣机进水达到所设定的水位时，水位开关闭合，并将闭合信号传输给单片机，8这时单片机经过判断，一方面不再向进

21、水电路输入触发信号，电路开关截止，进水阀关闭而停止进水；另一方面，单片机又通过另外的输出端将触发信号交替输入程序控制器内的电动机电路开关，使开关处于交替导通状态，使电机在电容器和电感线圈配合下，实现正转和反转，电机又通过机械传动，使波轮正转和反转，以完成洗涤和漂洗过程，洗涤和漂洗程序结束后，均应进行排水，这时，单片机通过输出口将触发信号输入排水阀电路开关，使开关转换为导通状态。这知，220V交流电经过程序控制器内的整流器转换为直流电，直流电经过回路，使排水阀们开启，洗衣机完成排水，结束后，单片机通过输出口将触发信号输入程序控制器内的电机电路开关，使开关转换为导通状态，电流经过回路，使电机正向旋

22、转。电机又通过机械转动使脱水桶在规定脱水时间内正向高速旋转，甩干衣物内的水分，全自动洗衣机的整个洗衣程序结束。第 二 章 总体设计方案2.1 方案论证与比较 2.1.1控制系统的选择方案一：采用PLC可编程控制器控制，PLC可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强；应用领域范围大。但其内部的CPU除了速度快之外，其他功能还不如普通的单片机，且系统较为庞大，对单项工程控制的使用，购买成本较高。方案二：选用AT89S52单片机，它体积小、质量轻、使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能；电路设计简单，使用方便，为学习、应用和开发提供了便利条件，且市场价格比较便宜、对于本

23、洗衣机控制系统完全能满足要求。AT89系列单片机的基本特征：（1）、内部含Flash存储器，存储器容量可达20K（2）、程序易修改，信息可有效保存（3）、与89C51插座兼容（4）、静态时钟模式，低功耗（5）、错误编程亦无废品产生（6）、程序烧录方便、可进行反复系统实验（7）、32个可编程I/O口线（8）、2个可编程定时/计数器（9）、5个中断源，2个优先级（10）、单一+5V电源供电（11）、一个全双工串行通信口经深入比较，我们选用方案二2.1.2水位检测方案一：选用浮球自动控制水位，水位实际高度由浮子带动的电位计测出，但这样一来，只能单个测出某一高度水位，不能灵活切换三个水位状态（高、中、

24、低），且需要不同的至少三个电机来驱动进水控制电路。方案二：一般洗衣机的水位的检测都是水位传感器受到细长的软管水位压力来工作的。水位压力的大小是根据洗衣桶水的多少在细长的软管产生的压强而定的。 所以这里我们选用方案二。2.1.3电动机驱动电路方案一：使用电机驱动芯片LMD18200，峰值输出电流高达6A，连续输出电流达3A，完全可驱动12V直流电机。但其双极性驱动方式存在着电流波动大，且市场价格昂贵。方案二：使用电容运转分相起动式，由220V交流电驱动，可实现正、反转控制。系由辅助起动绕组来辅助启动，其起动转矩不大。运转速率大致保持定值。主要应用于电风扇,空调风扇电动机，洗衣机等电机。，因此我们

25、选用方案二。2.1.4显示模块方案一：用LED数码显示器，作数据显示，过于简单，虽用空间小，但不适合本设计系统中显示水位数字模式和洗衣重复次数等要求。 方案二：使用PS7219，它是一种新型的,多位LED显示驱动模块.采用简单的三线SPI接口,内部自带时钟电路,无需任何外围元件,显示功能多样化等特点.每片PS7219最多可同时驱动8位8段共阴级LED.当使用多于8位LED时,只需将N片级联,便可轻松实现N8位LED显示，我们选择方案二2.1.5进水与出水电路方案一：采用市场上的220V交流电磁阀进行进水与排水，进排水速度快，考虑到本洗衣水容器体积较大，且需要单片机控制。方案二：利用12V的直流

26、抽水泵进行进水与排水，由单片机调用程序控制继电器，从而控制抽水电动机的工作，效果较佳。鉴于实际情况，我们选用方案一较为妥当。2.2 控制系统的功能 本系统采用AT89S52单片机作为主控芯片，对单片机进行编程，由程序执行相关过程的控制操作，四个I/O口充分指派给水位检测控制、电机正反转控制、进水与排水控制、数码显示等模块电路，各电路部分相互区分又构成统一整体，外加水容器、器件等形成最终的双桶洗衣机控制模型。洗衣机控制器可设定高、中、低水位和洗衣过程，控制电动机的正反转，自动进水和排水。具体功能如下：（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

27、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2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

28、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震动功能。洗衣机脱水期间，若打开开机盖时，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12第二章 总体设计方案（5） 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。（6） 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。（7） 暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机必须停止工作，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。（

29、8） 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。2.3 洗衣机的控制过程：接通电源后，数字显示“0”，电动机进入准备运行状态。根据单片机程序设定高、中、低水位和洗衣重复次数（进水、排水次数），可在15次内任意预置。设定电动机的循环次数（四个节拍表示一个循环），可在19次循环周期内任意预置。按下起动开关，按设定水位自动进水，到达设定水位后停止进水。紧接着电动机开始循环运行，每次循环由四个节拍组成：电动机正转，持续8秒；电动机停转，持续2秒；电动机反转，持续8秒；电动机停转，持续3秒。每个循环周期为20秒。数字显示电动机已经循环的次数。到达预定循环次数后，电动机停转

30、。洗衣过程完成后，打开排水阀，自动排水和脱水。脱水时电动机正转10秒，停转2秒又正转10秒。然后重新进水和控制电动机循环运行，数字显示进排水已经重复的次数。到达洗衣重复次数后，发出5次蜂鸣声，洗衣过程结束。数码管显示出最终的循环洗衣次数。9第三章 硬件设计主控系统图： 图2-1第 三 章 硬件设计根据洗衣机的基本功能要求，硬件电路设计需要整体考虑：洗衣机进水、排水问题；水位显示、水位控制；电动机状态切换、可能抖动的问题；工作过程中的启动、暂停、复位及结束等问题。 采用51系列单片机作为控制核心，主要包括电源部分、水位检测及模式、电机控制电路、洗衣机洗衣状态、数码显示。主要组成部件有：51单片机

31、、7407缓冲器、MOC3061、继电器、指示灯、数码管显示器PS7219、74HC000逻辑控制器、电动机、电磁阀、电动抽水机、蜂鸣器以及按键，还有自制洗衣机构架、滚筒及连接线路等。设计硬件图 图3-1 3.1 电源电路部分系统电源电气原理图如图3-2，市电220V经过变压器T变压为12V交流电压，14通过4只二极管IN4004全桥整流后，再经过电容C滤波后得到直流电压，经过三端稳压器，稳压后得到稳定的+5V电压给各器件供电。3.2 数字控制电路 图见附录3.2.1 AT89S52单片机主控模块 At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存

32、储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

33、空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52 P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。

34、P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 15第三章 硬件设计TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 引脚号第二功能 P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2

35、的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访

36、问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 16P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INT

37、O(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对

38、FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。17第三章 硬件设计PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H

39、-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。AT89S52 引脚图： 图3-43.2.2 数码管显示模块 多功能LED显示驱动模块PS7219在LED显示应用领域中,一般要求控制芯片使用简单,功能多样化,多级灰度调节,18外围电路精简可靠,译码与功率驱动于一体.PS7219是一种新型的,多位LED显示驱动模块.它采用简单的三线SPI接口,内部自带时钟电路,

40、无需任何外围元件,显示功能多样化等特点.每片PS7219最多可同时驱动8位8段共阴级LED.当使用多于8位LED时,只需将N片级联,便可轻松实现N8位LED显示.当N8时,应考虑到提高总线驱动能力.通过对内部RAM及CON端口的控制,可令PS7219进入低功耗状态(V=5V,I=15mA).PS7219内置16个控制寄存器,可灵活控制任何一位LED,实现消隐,BCD码,灰度控制及闪烁使能.级联应用时,应保证每片的RST端同时得到复位信号.当每片所驱动的LED数量不同时,为保证所有LED的亮度均匀,需将每个PS7219的扫描界限设置为相同.PS7219的工作电压为4.5V到5.5V.典型功耗为0

41、.75W.特点与引脚说明PS7219的特点如下：(1)串行接口（16位控制字）；(2)8位共阴极LED显示驱动；(3)显示位数18，可数字调节；(4)按位进行BCD译码/不译码数字控制；(5)16级亮度数字控制；(6)上电LED全熄；(7)提供位闪功能；(8)多片PS7219级联实现多个LED显示；(9)宽24脚双列直插模块封装。PS7219引脚如图3-5所示。 图3-5引脚功能说明见附表。附表引脚名称功能 RST 复位引脚 LOAD 装载数据输入。当LOAD为高电平，串行输入数据的最后16位被锁定 DIN 串行数据输入。在CLK19第三章 硬件设计的下降沿，数据被加载到内部16位移位寄存器中

42、 CLK 时钟输入。最高频率为500kHz。在CLK的下降沿，数据被移入到内部移位寄存器中。在时钟的下降沿，数据从DOUT输出 、DIG18 8位数字驱动线，它从显示器吸入电流 GND 地 CON 显示控制端，低电平选通，高电平显示无效 、SAG，SDP7 7段驱动器和小数点线，它给显示器提供段电流 V+ 电源电压 DOUT 串行数据输出。输入到DIN的数据在16.5个时钟周期后在DOUT端有效单片PS7219驱动8位LED的原理图如图3-6所示。图3-63.2.3 按键输入模块 采用键盘矩阵电路，键盘由4只按键组成22矩阵键盘，4只按键用于洗衣机20的工作方式选择，指示灯配合按键工作。该键盘

43、使用引脚INTO向CPU申请中断，P3.5和P3.4为该键盘的行输出，P3.6和P3.7为该键盘的列输入，电气原理见图 。3.2.4 蜂鸣器报警模块 响度达110dB的报警蜂鸣器如图3-7，本电路可用9V电源驱动。电路用一快六反相斯密特触发器IC和一个带有反馈端子的压电器件组成，反馈端在压电晶片的中央区域。当激励蜂鸣器谐振时，反馈信号达到最大值。74CI4中的一个反相器接成一个无稳态震荡器。频率选择在压电晶片谐振频率3.2kHz的1/5。由于蜂鸣器第3脚的反馈作用，使标志激励频率增强，保证有最大的声音输出。IC的另外四只反相器接成频率大约2Hz的无稳态震荡器。它通过一只二极管控制主要震荡器的通

44、和断。如果想要得到连续音调，这个调制电路可以不要。 图3-73.2.5 LED指示模块 21第三章 硬件设计图3-83.3 水位检测器 水位的检测是水位传感器受到细长的软管水位压力来工作的。水位压力的大小是根据洗衣桶水的多少在细长的软管产生的压强而定的。 压力传感器：水位高，通过软管内空气给到压力传感器的压力就大，利用水压的压力给信号水位开关控制的,水位的高低调节只不过控制压力传感器的信号大小。一个简单的 u型管就够了 图3-9通过提高或降低气筒高度来选择水位 3.3.1 电动机本系统采用单相电容式电动机有主绕组和副绕组与外附电容构成90相差的旋转磁场，允许正反转运行的单相电容式电动机主副绕组

45、的线径、匝数相同，只有这种单相电容式电动机允许正反转运行。系统共有两个电极，即洗涤电机和脱水电机，完成洗涤和脱水的电机用的是相同的电路控制完成的，都是用单相电容式电动机来驱动。脱水电机电路用的是单个的电容运转电极驱动，而洗涤电机电路则是用的两个电容式运转电机驱动。电机电路如图 。 图3-103.3.2 7407缓冲器和MOC3061（光耦） 图3-117407真值表图3-1223第四章 软件设计3.3.3 进水/排水电磁阀 电磁阀分很多种我们这里采用的是直动式电磁阀： 图3-13原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭

46、。 特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。 24第四章 软件设计25第四章 软件设计第 四 章 软件设计4.1 单片机I/O口分配：单片机P0.0为水位模式键，实现水位模式选择，可预设低、中、高水位；P0.1为进排水次数键，可设定进水、排水次数为15次；P0.2为电机循环次数键，循环次数为1-9次；P0.3为低水位检测；P0.4为中水位检测；P0.5为高水位检测；P0.6控制进水，P0.7为出水控制；P1.0为电机控制，程序调用P1.2进行电机启动，实现电机的正转、反转、停转等洗衣状态。蜂鸣器状态由P1.3指控，洗衣结束时，以报警的形式提示。P1.4、P1.5、P1.

47、6和P1.7为数码管连接，指示水位模式、电机循环、洗衣次数和循环次数的直观状态。P2.7口控制个位数码管，即电机转动的次数，而P2.6口控制十位数码管显示。P3.0为水位模式选择，P3.1为准备排水端口，P3.2为进排水计数端口。244.2 程序流程4.3 源程序见附录（一）4.4 程序运行过程分析软件工作过程：初始化及按键扫描，系统上电复位后，首先执行初始化,接着进行按键扫描（其中有水位模式按键、洗衣次数按键、电机正反转次数按键），同时，数码管显示当前状态。按下水位模式按键后，单片机根据程序执行第一步，即检测水位高、中、低状态，单片机检测出某一水位状态后，会根据程序给出相应动作，此时电机开始

48、工作，进行抽水机抽水；抽水到预定水位后，程序转为下27第四章 软件设计一步准备状态。接着，启动洗衣电动机，程序会根据预先设置好的指令执行动作，电动机带动滚筒在水中转动，模拟洗衣机的各洗衣状态，即电动机正转，停转，反转，再停转，每个循环周期为20秒，程序内部执行电机循环次数计数。与此同时，数码管也会显示相应的状态，兼有电机转动次数显示、洗衣重复次数显示。最后，洗衣过程结束之时，蜂鸣器会发出蜂鸣声，提示洗衣过程结束。24第 五 章 硬件、软件调试用户样机软件的设计、调试的过程如图6-1所示，可分为以下几个步骤：第一步，用户通过开发系统的键盘、CRT显示器及开发系统的编辑软件WS，按照汇编语言原程序

49、所要求的格式、语法规定，把原程序输入到开发软件中，并存在磁盘上。第二步，开发系统机上，利用汇编程序对第一步输入的用户原程序进行汇编，直至语法错误全部纠正为止。如无语法错误，则进入下一个步骤。第三步，动态在线调试。这一步对用户的元程序进行调试。上述的第一步、第二步是一个纯粹的软件运行过程，而在这一步，必须要有在线仿真器配合，才能对用户原程序进行调试。用户程序分为与用户样机硬件无联系的程序以及与其样机紧密关联的程序。对于与用户样机硬件无联系的程序，例如计算程序，虽然已经没有语法错误，但可能有逻辑错误，使计算结果不对，这样必须借助于动态在线调试手段，如单步运行、设置断点等，发现逻辑错误，然后返回到第

50、一步修改，直至逻辑错误被全部纠正为止。对于与用户样机硬件紧密相关的程序段（如接口驱动程序），一定要先把在线仿真器的仿真插头插入用户样机的单片机插座中，进行在线仿真调试，仿真开发系统提供了单步、设置断点等调试手段，来对用户样机进行调试。有关部分程序段运行有可能比正常，可能软件逻辑上有问题，也可能硬件有故障，必须先通过再线仿真调试程序提供的调试手段，把硬件故障排除以后，再与硬件配合，对用户程序进行动态在线调试。对于软件的逻辑错误，则返回到第一步进行修改，直至逻辑错误被完全消除为止。在调试这类软件时，硬件调试与软件调试是不能完全分开的。许多硬件错误是通过软件的调试而发现和纠正的。第四步，将调试完毕的

51、用户程序通过EPROM编程器（也称EPROM写入器），固化在EPROM中。5.1硬件调试按照事先设计好的原理图，将硬件连接后，需要对该系统板进行硬件调试，硬件调试步骤如下：1.根据原理图，对照电路板进行仔细检查，确保连线正常，然后可用万用表测量各连线进一步确保导线导通及器件接触良好。2.保证电路连接无误后，通电检查，观察有无异常现象，然后可测量特殊点，如各芯片的电源管脚，还可以用手触摸各芯片，是否有过热现象，如果有异常现象，则断电检查是否有电路短路现象，或更换芯片，来检查芯片是否已经损坏，以便及时更换。3.经上述检查无异常现象后，可编制一小段程序，通过运行此程序来进一步检查硬件电路是否正常。（

52、如编一个显示程序来检验AT89S52数码管组成部分是否正常）经过以上各步调试确保无误后，我们进入下一步的软件调试。5.2软件调试根据方案要求及硬件结构，依据软件编程的基本思路把各部分程序编制出来。由于整个程序太长，调试起来不方便，所以我们进行步调试的方法，调试后再进行个部分的连接。1.首先调试显示程序，编制一段显示程序后，用SIZE防真，看显示是否正确。不正确，检查程序是否错误，无误，再看硬件连接是否有差错。2.然后对A/D转换部分进行调试，A/D转换部分是整个系统是否正常的工作关键，调试时，联合显示部分共同进行检查，通过显示部分的正误，来检验A/D转换是否正常。对A/D转换调试时，特别注重的

53、应是接线一定要正确。再次对D/A转换进行调试，调试时用万用表测输出电压，看和数字量所转换是否相符。在软件调试中，我们用到SIZE防真，在使用SIZE时，注意在未断电情况下，不可安装或拆下防真口，否则容易使SIZE烧坏。编译程序后，进行目标文件的传递、连接、步骤如下：在SIZE“”，键入“MCS51”，选频段“4”复位，屏幕上出现“*”提示符，输入“MLD”，按CTRL后，屏幕出现“HEX FILE NEME”，我们可键入目标文件名，则目标文件传递输出，然后汇编，退出，然后在“*”下，打“EX 0000H”，这时所编软件全速执行，如果硬件出现我们所要求的反应，则软件调试完毕。如果没有执行，用单步执行查看程序错误，然后看各步送数是否送到，然后根据所出错误，针对硬件、软件再调试，直到正确为止。经过上述软、硬件调试，我们设计的系统将完成方案要求的指示，实现各种功能。30第 六 章 总 结本次设计的是由单片机控制的全自动洗衣机，由于本次设计主要应用到的是AT89S52单片机及一个7407缓冲