1、. . . . 摘要洗衣機是現代人必備的日常生活家電，它的發明和應用使人們的洗衣工作變得省時省力，很好地緩解了人們在家務勞動方面的壓力。一般的數字邏輯電路控制的洗衣機只有兩三個程序，也有一按通的傻瓜程序。而基于單片機控制的洗衣機可以復雜程序控制，將水位段細化，漂洗功能細化，加上適用不同衣物等功能，洗滌程序大大增加。本設計采用AT89C51單片機作為洗衣機控制系統的主控芯片，洗衣機的各種洗衣程序運行都在單片機的控制下，使得洗滌、漂洗、脫水等各種功能的操作都不需手動。系統的硬件設計包括電源模塊、諧振式水位監測模塊、洗衣機LED顯示、輸出控制電路、軟件設計包括主程序、部定時中斷服務程序、外部中斷服務

2、程序。關鍵詞：全自動洗衣機；單片機；LED顯示AbstractThe washing machine is the appliance in peoples daily life,its invention to the job gets time-saving,and relieves the pressure in the domestic labour.The digital logic to control circuit of the washing machine has only two or three programs,also has a fool according to

3、 the program.But the revivification of washing machine can control a large complex program,and can turn the water level and rinsing functions into tiny,because of its different functions in clothing,washing procedure increases significantly.This design uses AT89C51 as the main control chip,all the p

4、rograms of the washing machine are under the control of the CPU so that washing,rinsing and dehydration functions dont need to be operated by manual.The hardware design of the system includes power module,water monitoring module,LED display and output controller,the software part is composed of the

5、main procedure,timing services application and external services.Keywords:Washing Machine;Single Chip Microcomputer;LED display前言目前中國洗衣機市場正進入更新換代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高。目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統故障自動診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達到人們的需求。這就要求設計者們有更高的專業和技術水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現實，設計出更節能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。目前的洗

6、衣機都沒有實現全方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能，洗衣機的各項功能是由單片機控制實現的，單片機的體積小，控制功能靈活，因此，設計出基于單片機的全自動洗衣機控制電路系統具有很強的實用性。 基于單片機的自動洗衣機控制系統具有精度高、功能強、經濟性好的特點。無論在提高產品質量還是產品數量，節約能源還是改善勞動條件等方面都顯示出無比的優越性。對基于單片機的全自動洗衣機控制系統設計進行深入研究，可是我們掌握全自動洗衣機這種重要家電的工作原理和控制系統，進一步了解單片機在不同領域的應用方法，學會單片機控制全自動洗衣機的電控板設計，同時也為將來

7、從事電子行業打下一定基礎，所以本次設計具有重大意義。1 緒論1.1 課題提出的目的與意義隨著數字技術的快速發展，數字技術被廣泛應用于智能控制的領域中。單片機以其集成度高、運算速度快、體積小、運行可靠、價格低廉等特點，在過程控制、數據采集、機電一體化、智能化儀表、家用電器與網絡技術等方面得到了廣泛的應用。洗衣機是現代人必備的日常生活家電，它的發明和應用使人們的洗衣工作變得省時又省力，很好地緩解了人們在家務勞動方面的壓力。而隨著人們對生活質量的不斷追求，普通的洗衣機已經不能滿足部分人的需求，所以研究多功能的全自動洗衣機具有重大的意義。目前中國洗衣機市場正進入更新換代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機

8、的要求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統故障自動診斷功能、暫停等幾大功能，在許多方面還不能達到人們的需求。這就要求設計者們有更高的專業和技術水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需求變成現實，設計出更節能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。目前的洗衣機都沒有實現全方面的兼容，大多數洗衣機的廠家都只注重各自品牌的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能。因此，設計出基于單片機的全自動洗衣機控制電路系統具有很強的實用性。基于單片機的自動洗衣機控制系統具有精度高、功能強、經濟性好的特點。無論在提高產品質量還是產品數量，節約能源還是改善勞動條件等方面都顯示出無比的優

9、越性。對基于單片機的全自動洗衣機控制系統設計進行深入研究，可是我們掌握全自動洗衣機這種重要家電的工作原理和控制系統，進一步了解單片機在不同領域的應用方法，學會單片機控制全自動洗衣機的電控板設計，同時也為將來從事電子行業打下一定基礎，所以本次設計具有重大意義。1.2 國外研究現狀洗衣機的起源：自19世紀中期，美國人史密斯研制出世界上首臺洗衣機至今，洗衣機的發展已經歷了一個多世紀。國外的研究現狀也有所不同。1910年世界上第一臺洗衣機問世，標志著人類家務勞動自動化的開始。1922年世界上第一臺攪拌式洗衣機在美國誕生。1937年世界上第一臺全自動滾筒式洗衣機投放市場。1957年三洋公司推出世界上第一

10、臺渦流式波輪洗衣機。從此，確立了攪拌式、滾筒式和波輪式三種工作方式的洗衣機三足鼎立天下的局面。20世紀60年代以后，洗衣機在一些發達國家的普與率迅速上升。70年代，日本生產出波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期，日本又生產出微電腦控制型波輪式套桶全自動洗衣機。80年代后，“模糊控制”開始應用于洗衣機，生產出了智能型模糊控制洗衣機，使洗衣機的功能更加完善，其洗衣程序更隨人意，其使用操作更簡單化。進入90年代，由于電機調速技術的提高，實現了洗衣機寬圍、大調速比的轉速變換與調節，誕生了各種新水流洗衣機。20世紀末到21世紀初，變頻洗衣機問世，使洗衣機的功能更具人性化，實現真正意義上的智能化控制，成為

11、目前人們研究的主要方向。由于我國洗衣機起步晚，在技術方面存在問題，不可避免的在現有洗衣機型中存在噪聲大，漏電和漏水等弊病，在質量方面與國外存在一定的差距。所以現在資品牌正立足技術升級，也開始重視高端產品研發，洗衣機的技術革命正在國愈演愈烈。1.3 發展趨勢隨著更多國外強勢品牌加入研究新的技術，開發新的產品，洗衣機行業將爆發新一輪以“綠色環保”、“節水節能”為主題的大戰。而技術制高點則是未來的競爭焦點。消費者選擇自動選擇進水量和洗衣程序，進一步實現省水、省電。在國從洗衣機市場得到的商情顯示，由于受水資源不斷減少，自來水費有所提高等因素的影響，市場上那些用水量較大的洗衣機銷售受阻，而具有節水功能的

12、洗衣機銷路不斷看好。針對市場需求的變化，一些生產廠家如小天鵝、小鴨、海爾等，先后向市場推出了一批節水型全自動洗衣機，受到消費者的青睞，成為洗衣機中的購買熱點。節水型全自動洗衣機的主要特點是可供用水水位在選擇上有6種、8種、10種等多種。有的節水型全自動洗衣機最低水位在12升至20升之間，用水量大大減少。除此之外，由于傳統雙缸洗衣機用水量可以隨意選擇，因此又重新被消費者認可。今后，洗衣機將以高可靠性，完善的功能，節水省電，降噪省時以與規格品種多樣化為發展方向。但是由于普通洗衣機采用按鍵和機械定時器進行控制，導致出現觸點易磨損，故障率高，并在使用過程中不能給用戶準確的定時和醒目的顯示，而采用單片機

13、實現洗衣機的智能控制可以有效地克服這些缺點，并能靈活的實現多功能技術兼容，所以采用單片機來控制全自動洗衣機的系統會應用的越來越廣泛。1.4 系統的工作流程洗衣機的工作流程包括：洗滌脫水漂洗脫水漂洗烘干。上述工作程序中，包括三個過程，洗滌過程漂洗過程脫水過程。1. 洗滌過程：放好待洗物，啟動開關，進水閥通電，向洗衣機供水，當供水達到預定水位時，水位開關接通，進水閥斷電關閉，停止供水。洗滌電動機接通電源，帶動波輪旋轉，攪動衣物進行洗滌。通過電動機不停地正轉，停，反轉，反復循環，形成洗滌水對衣物產生強烈的翻滾作用，同時，衣物之間，衣物與四周桶壁之間產生相互摩擦和撞擊力，以此達到洗滌衣物的目的。2.

14、漂洗過程：與洗滌過程動作完全一樣。3. 脫水過程：洗滌或漂洗過程結束后，電動機停止轉動，排水閥通電打開，進行排水，當水位低到一定程度時，滿足安全條件，脫水電動機接通，帶動脫水桶高速旋轉，利用離心力把衣服上的水從桶壁的小眼里甩出，全部洗衣工作完成后，由蜂鳴器發出音響，表示衣物已洗干凈。1.5 本論文主要研究容1.5.1 本論文的主要容本論文的主要容安排如下：1. 設計主控板模塊硬件電路芯片選型，確定選用的芯片了解芯片的外圍電路，分析芯片間的接線方式，設計硬件原理圖用Visio繪制電路圖元器件的選型等2. 設計外圍電路與附加設備蜂鳴電路的選型與設計液晶顯示電路的選型與設計上面兩個電路的電路圖的繪制

15、3. 該系統軟件的設計編制主控板讀寫程序編制蜂鳴器與液晶顯示相關程序4. 對軟件、硬件進行調試1.5.2 本論文主要解決的問題1.洗衣機主控模板硬件、軟件設計 2.水位監測設計3.液晶顯示軟件、硬件設計 4.系統電源設計2 系統的整體方案設計2.1 系統的整體構架 主控制系統運用的是AT89C51單片機，其控制的對象包括：進水閥、排水閥、電機。這些被控對象需要根據不同的洗衣程序來設定它們不同的工作狀態和工作時間，進水閥和排水閥的控制還需要水位檢測，同時需要數碼管顯示不同的工作狀態與運行剩余時間。發光二極管用來指示洗衣機的運行狀態；按鍵用來控制程序的運行和設置洗滌模式；蜂鳴器用來進行程序運行提示

16、與故障報警。洗衣機控制器系統整體構架如圖2-1所示：2-1硬件結構框圖 各框圖的作用：1. 單片機電路：單片機電路是程序控制的中心，它把計算機的各種功能電路都集成在一塊芯片上，主要包括中央處理器CPU、程序存儲器ROM、數據存儲器RAM、輸入/輸出接口電路與計時、分頻、掃描、定時、時間設定等電路，ROM已固化了洗衣機操作程序，單片機根據輸入指令和檢測信號，調出部相應的操作程序，通過電路處理后，輸出各種電路控制信號，使洗衣機自動完成程序操作過程。如果單片機自身出故障，或控制電路傳送給單片機的信息不正確，洗衣機就不能正常工作。2. 直流電源電路：這是為單片機與其外圍控制電路提供直流電源的電路，它將

17、輸入的220V交流電經過變壓、整流、濾波、穩壓后，變為穩定的低壓直流電，送給單片機、可控硅觸發電路、顯示電路等。3. 復位電路：此電路的作用是復位。在單片機接上電源以后，若電源出現過低電壓時，將單片機存儲器復位，使其各項參數處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態，以消除由于各種原因引起的程序紊亂。4. 時鐘電路：由晶振元件與單片機部電路組成，產生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信號，供單片機信號定時和計時。5. 按鍵輸入電路（1） 按鍵K1，接P1.0，作為工作過程中的啟動/停止鍵；（2） 暫停鍵K2，接P3.3，用外部中斷1實現工作過程的暫停，根據用戶的需要可以進行手工洗滌；（3） 標準鍵K3,

18、接P3.4，作為標準洗滌選擇鍵；（4） 輕柔鍵K4，接P3.5，作為輕柔洗滌選擇鍵；（5） 快速鍵K5，接P3.6，作為快速洗滌選擇鍵；（6） 壓電蜂鳴器接P1.7，作為洗衣時間到以與故障發生的報警器。6. 顯示電路74LS138譯碼器為3-8譯碼器，選用它可以解決I/O口線數量不足的問題。從控制要求可知，洗衣機的工作模式以與工作程序必須有7種不同的顯示加以區別。74LS138譯碼器的輸入端C、B、A分別接P1.1、P1.2、P1.3，輸出端分別與7個發光二極管D0-D6的陰極相連，發光二極管陽極接電源，輸出端Y0控制D0“電源”指示燈；Y1控制D1“標準”指示燈，Y2控制D2“輕柔”指示燈；

19、Y3控制D3“快速”指示燈；Y4控制D4“洗滌”指示燈，Y5控制D5“漂洗”指示燈；Y6控制D6“脫水”指示燈。7. 負載驅動電路該電路多由雙向可控硅與觸發器電路組成。雙向可控硅作為無觸點開關控制電機等負載的通斷與運行。單片機根據按鍵輸入指令或接收的檢測信號，輸出相應的控制信號，控制可控硅觸發電路的導通，使電機等負載得電運轉。8.報警電路此電路在洗衣機中起提示和報警的作用。根據程序安排和軟件設置，當洗衣完成后，洗衣機將發出蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成。9.水位開關和安全開關電路水位選擇開關，接P1.5，用戶根據需要選擇水位，在進水期間，系統不斷檢測，當到達設定水位時就停止進水。水位電路和安全開關電

20、路由傳感器監測，其通斷狀態由電路輸送給單片機，由單片機進行指令控制。2.2 系統技術方案 目前國外市場上有很多種類的洗衣機，采用的控制系統也各不一樣，基于學習與實際的情況，本設計我選用AT89C51單片機來實現洗衣機控制器的各控制要求。此設計以單片機為主體，配以各種控制電路，構成洗衣機的程序控制系統。當有故障時，在排除了機械系統和程序控制器外接部件后，一般來說，先檢測判定單片機外圍的控制電路，正常后，再判斷單片機的故障。程序控制系統接受來自操作面板的動作指令，送出相應的執行命令，使電動機、進水閥、排水閥等按程序通電運行；同時還可以監測和顯示洗衣機的工作狀態，并判斷工作是否正常，一旦出現異常，會

21、立即送出停止命令，并發出聲音報警。程序控制系統的這些功能是由它的各種控制電路相互配合工作來實現的。2.3 系統功能方案 本設計的全自動洗衣機具備以下功能：1. 洗滌模式選擇：該洗衣機有三種不同的洗滌模式，即為標準洗滌，輕柔洗滌，快速洗滌。用戶可以根據需要來選擇相應的洗滌模式。2. 洗滌參數選擇：（1） 時間選擇： 標準：洗滌12分鐘；漂洗5分鐘二次；脫水3分鐘。輕柔：洗滌3分鐘；漂洗3分鐘，二次；脫水2分鐘。快速：洗滌4分鐘；漂洗1分鐘二次；脫水2分鐘。洗滌、漂洗22秒正轉，停8秒，反轉22秒，停8秒。（2） 洗滌時，洗滌指示燈亮；漂洗時，漂洗指示燈亮；脫水時，脫水指示燈亮。3. 有水位控制，

22、能自動斷水。3 系統的硬件設計3.1主控電路的設計3.1.1 關于AT89C51芯片本次設計，系統將選擇使用的單片機芯片是AT89C51。在眾多的51單片機系列中，AT89系列單片機在我國也得到極其廣泛的應用，越來越受到人們的矚目。AT89系列單片機是美國Atmel公司的8位Flash單片機產品。AT89C51是一種4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（EPROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。它的最大特點是在片含有Flash存儲器，Flash存儲器是一種可以電擦除和電寫入的閃速

23、存儲器(簡記為EEPROM),在系統的開發過程中可以十分容易地進行程序的修改，使開發調試更為方便。AT89系列單片機以8031為核，是與8051系列單片機兼容的系列，Atmel89系列單片機有許多型號，可分為標準型號、抵擋型號和高檔型號3類。系統將選用的AT89C51是屬于標準型單片機。標準型89系列單片機是與MCS-51系列單片機兼容的。標準型系列在部含有4KB或8KB可重復編程的Flash存儲器，可進行1000次擦寫操作。全靜態工作為0-33MHz，有3級程序存儲器加密鎖定，部含有128-256字節的RAM、32條可編程的I/O端口、2個16位定時器/計數器、6-8級中斷，此外有通用串行接

24、口、低電壓空閑模式與掉電模式。AT89系列標準單片機有4種型號，分別為AT89C51、AT89LV51、AT89C52和AT89L52，其中AT89C51和AT89C52直接與8051系列兼容，相當于將8051、8052中的4KB、8KB的ROM換成相應數量的Flash存儲器，其余結構、供電電壓、引腳數量與封裝均一樣，使用時可直接替換。AT89LV51是AT89C51低電壓型號，可以在2.7-6V的電壓圍工作，其他功能和89C51一樣。3.1.2 AT89C51圖的引腳與總線結構圖 圖3-1引腳圖圖3-2總線結構圖AT89C51的引腳功能： 1. 電源引腳VSS和VCC（1） VSS(20腳)

25、：接地。（2） VCC(40腳)：正常操作與對EPROM編程和驗證時接+5V電源。2. 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2(1) XTAL1(19腳)：接外部晶體的一端。(2) XTAL2(18腳)：接外部晶體的另一端。注：兩腳之間必須接一個3.5-12Hz的晶振，常用的晶振有3.58MHz，6MHz，11.059MHz和12MHz。3. 控制或與其他電源復用引腳RESET、ALE、(1) RESET(9腳)：復位輸入腳。此引腳部已有一個50-30K的電阻器接地，所以只需接一個電容至+VCC，即可在電源ON時產生開機復位的功能。但是，常會在RESET引腳用一個8.2-10K的電阻接地，以縮短開

26、機復位的時間。如需要，也可在電容兩端并聯一個常開按鈕，以便按此按鈕時可強迫系統復位。(2) ALE(30腳)：地址鎖存器輸出端。在系統擴展時，用于控制把P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現低位地址和數據的隔離。ALE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖，因此可以作為外部時鐘或外部定時脈沖用。(3) （29腳）：外部程序存儲器使能輸出端。當CPU想讀取外部ROM的容時，此腳會自動產生負脈沖。(4) （31腳）：輸入腳。當引腳接地時，部程序數據失效，CPU被迫只讀取外部的程序存儲器。當接VCC時，對ROM的讀操作從部程序存儲器開始，并可延續到外部ROM。4. 輸入/輸出引腳P0口、P1

27、口、P2口和P3口（1） P0口（P0.0-P0.7共8條引腳，即39-32腳）：雙向8位I/O口。沒有部上拉電阻器，輸出電平時，需用戶在引腳上接上外部上拉電阻器。在訪問外部存儲器時，可分時用做低8位地址線和8位數據線。P0口做輸出口用時，每只引腳均可驅動8個LSTTL負載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引腳。（2） P1口（P1.0-P1.7共8個引腳，即1-8腳）：雙向8位I/O口，具有部上拉電阻器，可驅動4個LSTTL負載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引腳。（3） P2口（P2.0-P2.7共8個引腳，即21-28腳）：雙向8位I/O口，具有部上拉電阻器，可驅動4個LS

28、TTL負載。在訪問外部存儲器時，它送出高8位地址。（4） P3口（P3.0-P3.7共8個引腳，即10-17腳）：雙向8位I/O口。具有部上拉電阻器，可驅動4個LSTTL負載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引腳。P3口引腳具有特殊功能。3.3.1 AT89C51外圍輔助電路的設計1. 復位電路單片機的復位就和計算機的重啟是一樣的概念。任何單片機工作之前都要有個復位的過程，復位對于單片機來說，程序還沒有開始執行，是在做準備工作，一般的復位只需要5ms的時間。復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電復位是外部的復位電路在系統通上電源后直接使單片機工作，單片機的起停通過電源控制。手

29、動復位是在復位電路中設計按鍵開關觸發復位電平，控制單片機復位。一般都用上電復位電路。上電自動復位原理：通電時，電容兩端相當于短路，于是RESET引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RESET端電壓慢慢下降，降到一定程度即為低電平，單片機開始正常工作，如圖3-3所示： 圖3-3 復位電路圖 2. 振蕩電路振蕩電路對于單片機來說是非常重要的，沒有晶振就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執行程序代碼，單片機就無法工作。單片機工作時是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執行。單片機部有一個用于構成片振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放

30、大器與作為反饋元件的片外石英晶體（或瓷振蕩器）一起構成自激振蕩器，振蕩電路圖3-4所示。圖中外接石英晶體（或瓷振蕩器）以與電容C1或C2構成并聯振蕩電路，接在放大器的反饋回路中。電容的大小沒有嚴格的要求，但也會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩定性、起振的快速性和穩定性。外接石英晶體時，C1和C2一般去30pf10pf，外接瓷振蕩器時，C1和C2一般取40pf10pf。本系統采用12MHz的晶振，電容取30pf。 圖3-4 振蕩電路圖3. 單片機最小系統圖 如圖3-5所示：圖3-5 最小系統圖3.2.1 洗衣機控制器控制面板的設計 洗衣機控制面板主要包括：啟動/停止、標準、輕柔、快速、水位選擇按

31、鈕以與狀態顯示燈，如圖3-6所示：圖3-6 洗衣機面板圖完成一次洗衣過程所需的動作有：1. 進水動作：進行洗滌時，盛水桶的水量必須達到設定要求。洗衣機的進水和水位判斷，是由水位開關和進水閥的開合來進行控制的，當桶沒有水或水量達不到設定水位時，單片機程序將控制進水閥打開，開始注水，當桶的水位達到設定水位時，水位開關受壓閉合，程序就可進入下一步處理。2. 排水動作：進入脫水動作前應先排水。為了避免空排水造成時間浪費以與排水不完而帶水脫水造成對電機的損害。洗衣機能夠根據實際水量對排水時間進動態控制。3. 洗滌動作：洗滌動作指的是電機周期性的“正轉-停止-反轉-停止”。不同的洗衣過程，控制電機執行“正

32、轉-停止-反轉-停止”的時間是不同的。4. 脫水動作：排水結束后進入脫水動作，脫水是通過電機的正反轉來實現的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開，才使得脫水時的電機正轉速度不同于洗滌時的電機正轉速度。進行脫水是若遇到洗衣機蓋打開，則暫停脫水，并發出報警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續進行脫水。脫水結束后，發出警報，并自動關閉排水閥。5. 脫水不平衡修正：進行脫水處理，電機要正轉，電機要進行高速單向正轉，若此時衣物偏向于一邊，脫水桶會因離心的作用，在很短的時間碰撞安全開關裝置，使安全開關產生瞬時的關閉和斷開，此時要進行脫水不平衡修正。進行脫水不平衡修正，洗衣機將停止脫水，并自動插入“進水

33、-洗滌1分鐘-排水”動作。通話這一插入動作，衣服將調整到洗衣桶中心位置。在同一脫水工程中，如果連續修正3次仍達不到脫水平衡，則進行報警，等用戶打開洗衣機將衣物放置均勻再蓋上桶蓋，方可繼續進行脫水。6. 其他動作：洗衣機控制器在此控制面板上還配有啟動/停止、標準、輕柔、快速、水位選擇按鈕。3.2.2 晶閘管驅動控制電路設計1. 驅動芯片ULN2803ULN2803驅動芯片為高電壓大電流八達林頓晶體管陣列，該陣列系列的八達林頓晶體管是低邏輯電平數字電路（如TTL、CMOS或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機和其它類似負載間的理想器件。廣泛用于計算機，工業和消費類產品中。所有

34、器件有集電極開路輸出和用于瞬變控制的續流箝位二極管。ULN2803的設計與標準TTL系列兼容。其工作參數如表3-1所示，部結構如圖3-7所示：表3-1 ULN2803工作電壓與工作環境圖3-7 ULN2803部結構圖2. 晶閘管驅動控制電路設計控制洗衣機的進水閥、排水閥和電動機的正反轉。完成洗衣機的進水、排水以與驅動電機洗衣功能。單片機I/O口直接與驅動芯片ULN2803連接，將信號放大后驅動晶閘管的導通和關斷，具體電路如圖3-8所示：圖3-8 晶閘管驅動電路圖洗衣機完成衣物檢測或手動設置洗衣程序后，進水閥打開，當水位檢測電路檢測水位達到預定高度時，進水閥關閉停止進水。在整個進水過程中，若進水

35、閥打開時間超過15分鐘水位檢測電路仍未檢測到水位達到預定高度，洗衣機將會報警并暫停水，等待故障排除。如果無故障，當進水滿后關閉進水閥，啟動電機開始洗滌。洗滌程序結束排水閥將會打開，進入脫水程序。3. ULN2803與單片機接口電路圖3-9 ULN2803與單片機接口圖3.2.3水位檢測電路設計1.水位開關 水位開關和聯動開關是全自動洗衣機中比較重要而結構又相對簡單的兩個器件。它們一般都在直流低壓下工作，是電子程控器的兩個輸入端，只有判定它們處于正確的閉合狀態，程序才可以正常地向下運行，完成正常的操作。（1） 工作原理： 全自動洗衣機水位開關的主要作用是控制洗衣機的水位高低。正常情況下，微電腦全

36、自動洗衣機的水位開關只有2個插片。在沒有受到水壓時，兩插片的觸點是斷開的。在選定洗滌程序、選擇水位后，洗衣機開始工作，先進水，當水位到一定高度后，盛水桶氣室中的氣壓到達一定值，通過導氣管把氣壓傳到水位開關橡膠密封圈上，克服水位開關彈簧、扭簧的力而推動橡膠密封圈動作，使兩插片觸點接通，這樣就給微電腦一個信號，說明已到所選水位。同樣選定脫水程序，在洗衣機排水后，水位退到一定高度時，由于彈簧力作用，水位開關橡膠密封圈復原，而使兩觸點斷開，給微電腦一個動作信號，過一段排水時間后，微電腦就控制電機運轉，開始脫水。（2） 雙水位開關圖3-10 水位開關圖2.水位監測模塊： 水位監測的精度直接影響洗凈度，水

37、流強度，洗滌時間等參數，本系統采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉化為LC參數的變化，最終以頻率參數輸出。其工作原理是：將水位的高低通過導管轉換成一個測試腔氣體變化的壓力，驅動腔上方的一塊隔膜移動，帶動隔膜中心的磁芯在某線圈移動，從而線圈電感發生變化，由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化，水位測量電路如圖3-11所示，為便于與單片機接口，水位傳感器采用數字振蕩電路，電感與電容組成的三點式振蕩電路經C2耦合接入數字式諧振放大器A1，隨著水位變化，諧振頻率做相應變化，放大器在A點輸出，經A2整形，由c點輸出，此時即可將數字量接到單片機

38、。圖3-11 水位監測電路圖3.2.4 開關電源電路設計 開關電源為單片機供電，原理圖如圖3-12所示。交流220V電源經變壓器降壓再經過電力二極管整流、濾波后產生直流電壓，輸入到集成穩壓器7805組件的輸入端，7805輸出穩定的+5V電壓，為單片機供電。7805穩壓器是一種三端固定正集成穩壓器，有輸出端、輸入端和公共端三個引出端，輸入電壓為7-35V，最大的輸出電流為1.0A，部設置有過流保護芯片過熱保護與調整管安全工作區保護電路，所以使用安全可靠。圖3-12 開關電源電路圖3.2.5 鍵盤輸入與顯示電路設計顯示電路主要由2個數碼管、8緩沖數碼驅動器74LS240以與I/O擴展芯片8255組

39、成。1. 可編程I/O接口芯片8255（1）8255部結構圖3-13 8255部結構圖由圖可知，8255具有3個可編程并行I/O端口，A口、B口和C口。這個8位I/O端口的功能完全有編程決定，但每個都有自己的特點。A口有三種工作方式：方式0、方式1、方式2。B口有兩種工作方式：方式0、方式1.（2）8255引腳結構與功能1）數據總線：D0-D7、PA0-PA7、PB0-PB7、PC0-PC7，此32條數據線均為雙向三態，其中D0-D7用于傳送CPU與8255之間的命令與數據，PA0-PA7、PB0-PB7、PC0-PC7分別與A、B、C3口對應，用于8255與外設之間傳送數據。2）控制線：、R

40、ESET：讀信號，輸入信號線，低電平有效。當這個引腳為低電平時，8255輸出數據或狀態信息到CPU，即CPU對8255A進行讀操作。:寫信號，輸入信號線，低電平有效。當這個引腳為低電平時，8255接收CPU輸出的數據或命令，即CPU對8255A進行寫操作。RESET:復位信號，輸入信號線，高電平有效。此引腳為高電平時，所有8255部寄存器都清零，所有通道都設置為輸入方式，24條I/O引腳為高阻狀態。3）尋址線：、A0、A1:片選信號，輸入信號線，低電平有效。當這個引腳為低電平時，8255被CPU選中。A0、A1：這是兩條輸入信號線，通常一一對應接到地址總線的最低兩位A0和A1上。當CS有效時，

41、這兩位的4種組合00、01、10、11分別用來選擇A、B、C口和控制寄存器，所以一片8255共有4個地址單元。4）8255控制字圖3-14 8255控制字框圖2.數碼驅動器74LS240 74LS240是原碼三態輸出的8緩沖數碼驅動器，其管腳分布圖如圖示，G為控制端，又稱為使能端，其工作原理如下： 當G=0時，A輸入為低電平時，Y輸出也為低電平。當G=0時，A輸入為高電平時，Y輸出也為高電平。當G=1時，A無論輸入為低電平還是高電平，Y為高阻態。圖3-15 74LS240引腳圖3.LED顯示器 由發光二極管組成的八段數碼管（LED）是單片機應用產品中最常用的廉價輸出設備。它由8段發光二極管按一

42、定的規律排列而成。當某一發光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫被點亮，控制不同的組合的二極管導通，就能顯示出各種字符。發光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器，如圖3-16（b）所示。一位顯示器的8個發光二極管用a-g表示，dp表示小數點的亮與暗。如圖3-17（a）所示。這種筆畫式的八段顯示器能顯示的字符較少，字符的形狀有些失真，但控制簡單，使用方便。系統的顯示器主要是顯示剩余時間。74LS240是一個反向驅動器，它把由8255輸出的電平信號進行一次反向輸出低電平，這是由于顯示電路中的數碼管顯示器是共陰極所造成的。 （a）外形結構 （b）共陰極圖3-16 八

43、段數碼管圖4.顯示電路設計LED顯示器采用共陰極，由8255的PA口提供位選碼。PA口與8緩沖數碼驅動器74LS240連接后再接入數碼管，PC口與兩個非門連接后接入數碼管，驅動數碼管顯示。圖3-17 顯示電路圖5.8255與單片機接口電路設計 由單片機送出要顯示的信息到8255的PB口（PB口地端口地址是0FF7DH），通過PB0和PB1送出字符信息和時鐘，送出的字符信息通過非門并進行輸出。其2位顯示器都收到字符信息，具體哪一位亮就取決于共極信號。這時就要由PA口（PA口地端口地址是0FF7CH）送出的共極信號來決定哪一位有效。PA口送出的地址經過74LS240反向來控制相應的位點亮。具體的電

44、路連接如圖3-9所示。圖3-18 8255與單片機接口電路圖3.2.6報警電路設計 在洗衣機運行過程中起提示和報警的作用。根據程序安排和軟件設置，當洗衣完成后，洗衣機將發出蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成，具體電路如圖3-20所示。圖3-19 報警電路圖3.3本章小結 本章介紹了系統硬件電路的設計，由諧振式水位監測模塊，驅動控制模塊，LED顯示模塊，主控電路模塊，外圍設備模塊，電源模塊等部分組成，并詳細分析了各個模塊的組成與作用，介紹了所用主要芯片的特性與用法，并簡述了模塊設計時的注意事項。實現了自動洗衣機應具備的基本功能。4 系統的軟件設計4.1 主程序根據硬件設計要求，控制主程序流程圖如圖4-1示

45、。洗衣機通電之后，單片機上電，首先進行程序的初始化，包括定時器0、外部中斷0、外部中斷1的初始化，以與各參數初始值的設定。然后掃描K3、K4、K5鍵的狀態，確定洗衣模式，洗衣機處于待命狀態，控制指示燈顯示洗衣模式，數碼管LED1和LED2顯示預設洗衣時間。當發現啟動鍵K1按下，洗衣機從待命狀態進入工作狀態。完成進水-洗滌-脫水-漂洗的循環過程。當洗衣結束時，控制蜂鳴器發聲。表4-1為洗衣機系統控制表：表4-1 洗衣機控制系統表圖4-1 主程序流程圖1. 進水程序設計當P2.6=1時，打開進水電磁閥開始進水，當水位到達要求時P1.5=0，即水位開關閉合，關閉進水電磁閥，P2.6=0，進水結束。2

46、. 洗滌過程程序設計 H 電機正反轉均為22s，間歇時間均為8s，具體見表4-1.3. 脫水、漂洗過程程序設計脫水前先打開排水閥排水，然后啟動電動機脫水，并保持排水閥開啟，然后停止脫水，接著根據所選擇的洗滌模式判斷漂洗次數的值，若為0則洗滌結束，開蜂鳴器報警，提醒洗滌結束；系統返回初始待命狀態；若不為0，則再次執行進水動作，進入下一循環。4.2 鍵盤中斷子程序設計圖4-1 鍵盤中斷子程序流程圖與各洗衣機程序流程圖4.3 部定時中斷程序設計 工作過程中所需的各種計時均具有定時器0定時中斷服務程序提供。單片機晶振頻率12MHz，定時器0選擇工作方式1，設置時間常數，每0.1s中斷一次。中斷處理程序

47、流程圖如圖4-2所示。圖4-2 部定時中斷流程圖4.4 外部中斷設計 為了防止外部電壓過高或過低對洗衣機的電器與控制硬件產生破壞，用外部中斷0進行保護，如圖所示。當電壓過高或過低時，引起外部中斷0，洗衣機停止一切動作，進入保護狀態。用外部中斷1來實現洗衣過程停止工作。在洗衣過程中，當暫停鍵按下時，引起外部中斷1，轉入中斷1處理程序。中斷1處理程序將使洗衣機停止工作，并將停止前地動作存儲起來。當按下啟動鍵時，洗衣機有恢復工作。程序設計流程圖如圖4-4和4-5所示：圖4-3 外部中斷0程序流程圖 圖4-4 外部中斷1程序流程圖4.5 本章小結 本章主要設計了基于AT89C51的全自動洗衣機控制系統

48、的電控板設計，由主程序，鍵盤中斷子程序，部定時中斷程序設計和外部中斷程序設計等部分組成。本人對每個部分都進行了分析，畫出了程序流程圖，使得系統的軟件設計思路清晰的呈現在讀者面前，簡單易懂。5 結論本畢業設計的基于單片機的全自動洗衣機控制系統集中體現了電子信息技術在人們日常生活中的應用。本章從硬件和軟件兩方面進行了介紹。系統硬件部分主要是對硬件各部分電力的設計，包括水位監測模塊，驅動控制模塊，LED顯示模塊，主控電力模塊，外圍設備模塊，電源模塊等部分，并詳細分析了各個模塊的組成與作用，介紹了所用主要芯片的特性與用法，簡述了模塊設計時的注意事項。軟件部分包括主程序，鍵盤中斷子程序，部定時中斷程序設計和外部中斷程序等部分。每個部分我都畫出了程序流程圖，使得系統的軟件設計思路清晰地呈現在讀者面前，簡單易懂。但是由于個人水平能力有限，論文設計上存在許多不足之處，有待于進一步的改進。在科技高速發展的今