全自动洗衣机系统设计

摘要洗衣机从 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关键词：AT89S52单片机洗衣机控制河南工业职业技术学院毕业论文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，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。3目 录摘 要1前 言II目 录III第一章绪论11.1设计任务及要求 11.2洗衣机的发展和分类 11.2.1 洗衣机的发展史11.2.2洗衣机的分类31 . 3国内洗衣机的发展方向（多功能 节电 节水） 31.4洗衣机的基本工作原理 5第二章总体设计方案52.1 方案论证与比较 62.1.1控制系统的选择 62.1.2水位检测72.1.3 电动机驱动电路 72.1.4显示模块72.1.5进水与出水电路 82.2控制系统的功能 82.3洗衣机的控制过程： 9第三章硬件设计113.1 电源电路部分113.2数字控制电路123.2.1 AT89S52 单片机主控模块 123.2.2 数码管显示模块153.2.3 按键输入模块 163.2.4 蜂鸣器报警模块173.2.5 LED 指示模块 173.3水位检测器183.3.1 电动机193.3.2 7407缓冲器和 MOC3061（光耦）193.3.3 进水/排水电磁阀 20第四章软件设计214.1 单片机I/O 口分配：214.2 程序流程224.3源程序224.4程序运行过程分析 22第五章总结24致谢25参考文献26附录1 27附录2 33河南工业职业技术学院毕业论文第一章绪论1.1设计任务及要求任务：设计一个由AT89S52空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。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， 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。1. 3国内洗衣机的发展方向（多功能节电节水）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 1. 5公斤、2. 5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27. 44%和23. 57%。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，但在前10位品牌中已占据了 5位，一些国外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。洗涤容量可以从 0. 5kg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。在修订的国节电、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+5,送给单片机，单片机R0砒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这时单片机经过判断，一方面不再向进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。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、低），且需要不同的至少 三个电机来驱动进水控制电路。万案一:一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LMD182O0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。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。万案二: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NX8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。万案一:利用12V的直流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 是进水一洗涤一漂洗一排水一脱水，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。单独程序是进水一洗涤(6分钟)一结束(留水不排不脱)。排水程序 是排水f脱水f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。（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。（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。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。13主控系统图:数码管显示j1水位检测主控糸统AT89S521电机转动控制/%.进水控制排水控制m筒 J洗衣机1器 *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、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逬水口起动按钮停止按铉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，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321 AT89S52单片机主控模块AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。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。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 AT89S52P0 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“ T时，弓I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。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 DF）R 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。P3 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 INTO（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。河南工业职业技术学院毕业论文ALE/PRO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DO位置位，可禁止A LE操作。该位置位后，只有一条 MOVX口 MOV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。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OOOOH-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VppoAT89S52引脚图:窃(T2P1O 匚J*140(T2 EX ) P t .1 1F33P1.2 L_33SPl .3 匚437pi .4 r5(MOSH Pl .5 Ls35(Micef pi e ir734 SCK) PT.7 i-333RST r932iRXD)0 r1031F5. 匚1323(TO) PS.4 |_1427(ti pa.s i1526(WR) P3.6 l_1625(RD P3.7 L1724XTAL2 L.IB23XTAL1 匚1922GND r20213 vccU FO O(ADO _l P0.1 (AD 1 ) P0 2 1AD2 :I P0.3 |AD3) ,I P0 4 (AD4 I 戸口占-1 PO.e 屮口巧 :I P0 7 (AD7) 1PPp ALE/PROGH PSEN二I P2 7 (A1 5)P2.6 (A14)_l P2.5 A1 3) 一 P2 4 (Al 2 JLj P2.5 (Alt) p P2.2 (AiOi:P3 1P2 O 8 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9 ,可令PS7219进入低功耗状态(V=5V,l=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.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； 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； 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。NJPIXJVTPICS00N单片PS7219驱动8位LED的原理图如图3-6所示VCCIMP S10VSST斗野sp可畐一IKLOAD丄PcndaQI7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2X 2矩阵键盘，4只按键用于洗衣机的工作方式选择，指示灯配合按键工作。该键盘使用引脚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 3-7。R1A*-E74C14114M7FBEFB-DD32B21324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和断。如果想要得到连续音调，这个调制电路 可以不要。3.2.5 LED指示模块17河南工业职业技术学院毕业论文25a.bcd.ooo*占GND共明极T段数码首共阳根T段数玛普图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。通过提高或 降低气筒高度来选择水位。如图3-9所示。徹动幵关气粪当洗衣机内宜 水时，气筒内 产生压力推动 气泰使开关动 作331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3-10启动电容rHF启动绕组离心开关220V运行绕组图 3-103.3.2 7407 缓冲器和 MOC306（光耦）KLfiA蓟5A5Y4A4Y 回问1回词间3 xvu1A1Y2A2Y3A3YDfTw VxM图 3-117407真值表:Yvyc TION TABLEhipun04TpUtAYHHLL图 3-12333 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。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。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1 5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、 P1.6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。4.2程序流程SW制丽谦怀L*姬冃粗t希中*低）散码显示（初始状态.水位 檯丈*电机循环度 歎、洗&总次数）选*V说左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，此时电机开始工作，进 行抽水机抽水；抽水到预定水位后，程序转为下一步准备状态。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。第五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缓冲器和四个MOC3061另外功能键和LED显示所以不存在高成本的问 题，技术上也没涉及到更高深的技术，所以在技术和批量生产上有很好的发展。这就使洗 衣机的功能更加的人性化。作为一个机电工程系的毕业生，应该能设计出一些比较简单的系统电路，但是应该值 得注意的是，所设计的电路应该是实用的，是根据市场要求或者科技的发展方向。本次设 计的系统就是针对市场的需求而设计的。然而，本设计仍然存在一些问题有待不断的完善与提高，例如在硬件方面就有一部分 没有实现，同时，在实际的电路的设计中，由于涉及到的专业知识多而杂，为了能够更好 更高质量的完成毕业设计，对旧的知识又重新加以巩固与学习，对三年的大学所学的到的 知识也进行了全面的总结。无论从理论知识还是动手能力上感觉到自己的知识更加丰富了 动手能力更强了自信心也更足了，这对将来的参加工作也坚定了信心与必胜的信念。致 谢毕业设计是培养学生综合运用所学知识 ，发现,提出，分析和解决实际问题，锻炼实践 能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程 随着科学技术发展的日 新日异，单片机已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。回顾起此次毕业设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在 作毕业设计的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可 以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕 业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所 学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自 己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重， 这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不 足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻， 掌握得不够牢固，通过这次毕业设计之后， 一定把以前所学过的知识重新温故。这次毕业设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在指导老师的辛 勤、指导下，终于游逆而解。同时，在指导老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我 表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢。参考文献1 姜宝港.智能家用电器原理与维修M.北京：机械工业出版社，2002.5.2 O.S.Turkey,I.T.Sumer,A.K.Tugcu B.Kiray.Modeli ng and Experime ntal Assessme nt of Suspe nsion Dyn amics of Horizo ntal-Axis Wash ing Mach in e.Jour nal of Vibrati onand AcousticsM.1998(4), Vol 120: 534-543.3 鲁建国，曹敏.GB/T 4288-2003家用电动洗衣机的修订与我国洗衣机的发展J.家 电科技,2003：75-78.4 向 骞.全自动洗衣机原理与维修M.福建：福建科学技术出版社，20006 赵旭，李鸿升，赵慎严.波轮式洗衣机洗涤模式与优缺点的研究J.西北轻工业学院 学报,2001,1 : 70-73.6 王幸之，钟爱琴，王雷，王闪.AT89S系列单片机原理与接口技术M.北京：航空航天 大学出版社,2004.5.7 陈斌.单片机应用系统抗干扰技术J.电子产品世界,2005,7 : 95-97.8 刘光斌，刘冬，姚志成.单片机系统实用抗干扰技术M.北京：人民邮电出版社，2003.10.9 万福君，潘松峰.单片微机原理系统设计与应用M.合肥：中国科学技术大学出版社,2001.8.10 朱经利，蒋玉亮.海尔家用洗衣机原理与维修M.北京：人民邮电出版社，1999.2.河南工业职业技术学院毕业论文0000H；初始化；暂停中断向量；定时器0中断向量；开盖，不平衡中断向量源程序清单ORGSTART: AJMP MAINORG 0003H AJMP INTOORG 000BHAJMP TOORG 0013HAJMP INT1ORG 0030H31MAIN:MOV P1, #OFOH主程序开始MOV56H,#0F0HMOV57H,#03;MOV54H,#40;MOV55H,#10MOV58H,#06CLR ET0SETBEA;CLR IT0CLR IT1SETB PX0SETBPT0SETBPX1MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHMOVTMOD,#01HMOV P3,#7FHMOV SP,#35HP1.4,X1；# 0F0H排水标志（指定56H为标志单元） 洗衣机标准洗衣工作程序标志（指定57H） 强洗正、反转驱动4秒赋值 （指定54H存放）;强洗间歇1秒赋值（指定55H存放）;漂洗6分钟赋值（指定58H存放）开总中断;设置外部中断0、1为低电平触发；设置中断优先级别；设置10 0MS中断时间常数KA: JNBAJMP KB；以下为按键扫描程序X1: ACALL K1KB: JNB P1.5,X2AJMP KCX2: ACALL K2KC: JB P3.4,KAACALL DEL10 JB P3.4,KA ACALL FZH JNB P3.4,$ SETB ET0SETB TROSETB P3.5SETB EX0CLR P3.4 MOV A ,57H CJNE A,#00H,XY AJMP BSH1;按键扫描程序结束;开定时器0中断;启动定时器0;是排水程序？;是则跳转排水程序XY:MOV 70H,#00MOV 51H,#00L0:CJNEA,51H,L1;进水系统有故障？AJMP FW;有则跳转故障处理程序L1:JBP3.5 丄0;进水达预定水位？CLRP1.0;进水结束，关闭进水阀MOV70H,#00MOV71H,#00MOV72H,#00L:MOV 50H,#00;以下为洗涤/漂洗工作程序SETB P1.2;正转洗涤/漂洗驱动;以下为进水操作，打开进水阀A,50HSETB P1.0MOV A,#24050H,#00；脱水驱动5秒；脱水间歇2秒MOVCJNE A,50H,$CLR P1.2;洗涤/漂洗间歇MOV 50H,#00MOV A,55HCJNE A,50H,$MOV 50H,#00SETB P1.3;反转洗涤/漂洗驱动MOV A,54HCJNE A,50H,$CLR P1.3;洗涤/漂洗间歇MOV 50H,#00MOV A,55HCJNE A,50H,$MOV A,58HCJNE A,72H,L;洗涤/漂洗工作结束？BSH:MOV A,56HCJNE A,#0F0h,PBSH ;洗涤/漂洗工作结束，排水否?DEC 57H;洗衣工作循环次数减 1BSH1:SETB P1.1;排水操作，打开排水阀MOV 70H,#00MOV 51H,#00MOV A,#60BSH2:CJNE A,51H,BSH3;排水系统有故障？AJMP FW;有则跳转故障处理程序BSH3:JNB P3.5,BSH2;水位下降至预定水位？MOV A,51HADD A,#50MOV 70H,#00MOV 51H,#00CJNE A,51H,$;排水时间延长D+50秒MOV 73H,#00;以下为脱水程序CLR P3.5SETB EX1BSH4:MOV;开盖、不平衡中断请求触器允许;脱水期间，开盖、不平衡中断允许SETB P1.2 MOV A,#50CJNE A,50H,$ CLR P1.2 MOV A,#20MOV 50H,#00CJNE A,50H,$INC 73HMOV A,73H；脱水时间达2分钟?CLR P1.1SETB P3.5A,57HCLR EX1 ;脱水结束，禁止开盖、不平衡中断MOVCJNE A,#00,BSH5;洗衣工作是否结束？AJMP PBSH;结束跳转结束报警程序BSH5:MOV A,58HSUBB A,#2;洗涤/漂洗时间减2分钟MOV 58H,AAJMP XY;洗衣工作未结束，继续下一循环PBSH:MOV 74H,#00;洗衣结束报警程序JK:MOV 50H,#00BJ1:SETB P3.7MOV A,50HCJNE A,#10,BJ1MOV 50H,#00BJ2:CLR P3.7MOV A,50HCJNE A,#10,BJ2INC 74HMOV A,74H CJNE A,#3,JK AJMP MAIN;洗衣工作结束，返回主程序FW:CLR EX1CLR P1.0CLR P1.1CLR P1.2CLR P1.3 FW1:MOV 50H,#00FW2:SETB P3.7JNB P1.4,FW4MOV A,50HCJNE A,#10,FW2MOV 50H,#00FW3:CLR P3.7JNB P1.4,FW4MOV A,50HCJNE A,#20,FW3AJMP FW1FW4:CLR P3.7ACALL FZHJNB P1.4 ,$AJMP MAIN以下为进排水系统故障处理程序INT0:PUSH APUSH PSWPUSH DPHPUSH DPLSETB P3.4ACALL FZH MOV A,P1MOV R1,AANL A,#0F0HMOV P1,AJB P3.4,$ACALL FZHMOV A,R1;以下为暂停中断服务程序;撤消本次中断请求信号;保存P1端口状态;洗衣机暂停各种操作;等待启动键按下河南工业职业技术学院毕业论文MOV P1,APOP DPLPOP DPHPOP PSWPOP A恢复Pl口原始数据CLR P3.4RETI;中断返回INC50HINC7