全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料之二（1）安徽工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 題 目： 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者 姓 名： 張 斌 導(dǎo)師及職稱(chēng)： 李炳榮（講師） 導(dǎo)師所在單位： 電氣工程學(xué)院 2012年6月13日 安徽工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 2012 屆 電氣工程 學(xué)院 電子信息工程 專(zhuān)業(yè)學(xué)生姓名： 張 斌 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目中文：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 英文：Design Of Automatic Washing Machine Control System II 原始資料1 王守中，聶元銘.51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例M.北京：人民郵電出版社，2009

2、.2 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，2003.3 史春雷.洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，3（4）：1-84 李衛(wèi)東.采用模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)J.山西電子技術(shù)，2008，1（2）：1-205 宋雪臣.傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.北京：人民郵電出版社，20096 童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，20067 孫克軍.常用傳感器應(yīng)用技術(shù)問(wèn)答M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)內(nèi)容1、課題研究的意義 全自動(dòng)洗衣機(jī)是一種在家庭中應(yīng)用較普遍及且不可缺少的家用電器，其發(fā)展日新月異，對(duì)多功能的要求越來(lái)越高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人

3、民生活水平的不斷提高，洗衣機(jī)向微電腦智能化是其發(fā)展方向。傳統(tǒng)的機(jī)械式、簡(jiǎn)單的電子式控制都難以滿(mǎn)足現(xiàn)代洗衣機(jī)的發(fā)展要求。本設(shè)計(jì)課題是要設(shè)計(jì)用單片機(jī)來(lái)控制洗衣機(jī)工作的控制系統(tǒng)，由于采用了單片機(jī)作為控制中心，克服了用傳統(tǒng)的機(jī)械控制、普通的電子式控制等的缺點(diǎn)，使用方便、靈活，具有標(biāo)準(zhǔn)洗衣機(jī)程序和用戶(hù)自定義洗衣程序的功能特點(diǎn)，使用了本控制設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)為一款真正的微處理器智能化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。2、本課題研究的主要內(nèi)容：（1）分析單片機(jī)在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)；（2）介紹模糊控制理論；（3）編寫(xiě)相關(guān)程序；3、提交的成果：（1）畢業(yè)論文正文；（2）一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文；（3）附不少于10篇

4、主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要。指導(dǎo)教師（簽字） 教研室主任（簽字） 批 準(zhǔn) 日 期 2012年01月05日接受任務(wù)書(shū)日期 2012年01月10日完 成 日 期 2012年06月13日接受任務(wù)書(shū)學(xué)生（簽字）安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要全自動(dòng)洗衣機(jī)是一種在家庭中應(yīng)用較普遍及且不可缺少的家用電器，其發(fā)展日新月異，對(duì)多功能的要求越來(lái)越高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，洗衣機(jī)向微電腦智能化是其發(fā)展方向。傳統(tǒng)的機(jī)械式、簡(jiǎn)單的電子式控制都難以滿(mǎn)足現(xiàn)代洗衣機(jī)的發(fā)展要求。本設(shè)計(jì)以MCS-51系列單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的總體控制，并闡述控制方案。本控制系統(tǒng)

5、由電源、數(shù)字控制電路和機(jī)械控制電路三大模塊組成，通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的整個(gè)洗衣過(guò)程控制。本設(shè)計(jì)洗衣的過(guò)程控制主要包括洗滌過(guò)程、漂洗過(guò)程、脫水過(guò)程。按照全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的要求和特點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行確定單片機(jī)的輸入輸出分配關(guān)系，根據(jù)洗衣過(guò)程的需求，控制程序的設(shè)計(jì)主要包括主程序、內(nèi)部定時(shí)中斷服務(wù)程序、外部定時(shí)中斷程序、進(jìn)水、排水、漂洗、脫水的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完畢并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)比較全面，并采用了模糊控制理論，給MCS-51單片機(jī)載入軟件程序后，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本功能。雖然不能與電器市場(chǎng)上的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)媲美，但也具有一定的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：洗衣機(jī)；單片機(jī)；LED顯

6、示；控制系統(tǒng) Design Of Automatic Washing Machine Control System Abstract Full automatic washing machine is a kind of in the family is commonly used and also the essential household appliances, the development change rapidly, the multi function of the increasingly high demand. With the development of econo

7、my and improvement of peoples living standards, washing machine to the microcomputer intelligent is its development direction. The traditional mechanical type, simple electronic control are difficult to meet the requirements of the development of modern washing machine.This paper introduces the MCS-

8、51 series microcontroller as the core,fully automatic washing machine to achieve the overall control of the control system and describes the control scheme. The control system consists of power supply, digital control circuitry and mechanical control circuit of three modules, through the design of s

9、tructure, procedure instructions ladder to achieve the whole laundry washing process control. The design of process control including laundry washing process, rinsing process and dehydration process. Automatic washing machine control system in accordance with the requirements and characteristics, to

10、 be sure the microcontroller input-output relations of distribution, according to the needs of the laundry process, the control program design includes the main program, the internal timer interrupt service routine, the external timer interrupt routine, washer, drain, rinse, dehydration of the desig

11、n completed and system debugging. The circuit design of system more comprehensive, and using the fuzzy control theroy, to the MCS-51 single-chip software loading process, to achieve the basic functions of full-automatic washing machine. Although it can not be with the electrical appliance market,com

12、parable to the washing machine control system, but also a certain practically.Keywords: Washing Machine;Single Chip Microcomputer; LED display; Control system 目 錄引 言 1 第1章 緒論 2 1.1課題的來(lái)源2 1.1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展背景2 1.1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展前景2 1.1.3全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的 3 1.1.4模糊控制理論簡(jiǎn)介3 1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案31.2.1按鍵3 1.2.2洗衣機(jī)自檢31.2.3洗衣程

13、序 4 1.2.4顯示4 1.2.5參數(shù)處理4 第2章 硬件電路器件的選擇52.1 CPU選型5 2.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇6 2.3傳感器的選擇7 2.4顯示器8 第3章 硬件電路的設(shè)計(jì)10 3.1 總體設(shè)計(jì)方案10 3.2 系統(tǒng)組成框圖10 3.3 主控電路的設(shè)計(jì)113.4 各部分電路的設(shè)計(jì)123.4.1 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路13 3.4.2 水位的檢測(cè)電路13 3.4.3 衣物量檢測(cè)電路14 3.4.4 鍵盤(pán)輸入及其顯示電路的設(shè)計(jì)14 3.4.5 指示燈電路15 3.4.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)16 3.5 電磁進(jìn)排水閥控制電路16 3.6全自動(dòng)洗衣機(jī)的電源電路17第4章 控制系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計(jì)

14、18 第5章 軟件設(shè)計(jì)215.1全自動(dòng)洗衣機(jī)中的模糊控制21 5.1.1模糊控制器21 5.1.2模糊控制實(shí)現(xiàn)方法21 5.2軟件流程圖及程序22 5.2.1各模塊流程圖及其程序22 結(jié)論與展望46 致 謝47 參考文獻(xiàn)48 附錄A 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 49附錄B 外文文獻(xiàn)50附錄C 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要或參考文獻(xiàn)原文58附錄D 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的總程序60插圖清單圖2-1 89C51引腳圖6 圖2-2 MAX187引腳圖6圖2-3 MAX187引腳定義說(shuō)明7 圖2-4 污濁度傳感器原理圖7 圖2-5 水位傳感器原理圖8 圖3-1 系統(tǒng)組成框圖10 圖3-2 振蕩電路圖12 圖

15、3-3 復(fù)位電路圖12 圖3-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)12 圖3-5 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路13 圖3-6 水位檢測(cè)電路13 圖3-7 布質(zhì)布量檢測(cè)電路14 圖3-8 LED顯示電路15 圖3-9 指示燈電路16 圖3-10 報(bào)警電路16 圖3-11 進(jìn)排水控制電路17 圖3-12 系統(tǒng)電源部分電路圖17 圖4-1 8051單片機(jī)與8255芯片連接圖18圖4-2 單片機(jī)與74LS138連接圖19 圖4-3 鍵盤(pán)、指示燈和水位控制電路與8255A的連接圖19 圖4-4電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路與單片機(jī)連接圖 20 圖5-1 模糊控制洗衣機(jī)控制結(jié)構(gòu)21 圖5-2 主程序流程圖22 圖5-3 顯示子程序流程圖23 圖

16、5-4 鍵盤(pán)掃描子程序26 圖5-5 程序設(shè)置子程序流程圖27 圖5-6 水量設(shè)置子程序流程圖27 圖5-7 時(shí)間設(shè)置子程序流程圖28 圖5-8 洗滌量、水量檢測(cè)子程序流程圖29 圖5-9 自檢子程序流程圖32 圖5-10 衣量檢測(cè)子程序流程圖33 圖5-11 溫度檢測(cè)子程序流程圖35 圖5-12 時(shí)間確定子程序流程圖36 圖5-13 水位檢測(cè)子程序流程圖37圖5-14 污濁度檢測(cè)子程序流程圖37 圖5-15 洗滌子程序流程圖39 圖5-16 漂洗子程序流程圖40 圖5-17 一漂和二漂子程序流程圖40 圖5-18 漂洗1子程序流程圖41 圖5-19 脫水子程序流程圖43 圖5-20 排水子程

17、序流程圖45 - 69 -安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 引 言 洗衣機(jī)是每個(gè)家庭中最熟悉的家用電器，在80年代作為彩電、冰箱、洗衣機(jī)三大件之一出現(xiàn)在家庭中，徹底改變了人們的生活方式，使人從繁重的洗滌勞動(dòng)中解放出來(lái)，比較好的緩解了人們?cè)诩覄?wù)勞動(dòng)方面的壓力，有更多的時(shí)間和精力休息和娛樂(lè)，洗衣不再是使人煩惱的家務(wù)事。 各國(guó)的技術(shù)人員不斷開(kāi)拓進(jìn)取、研制出許多不同洗滌方式的洗衣機(jī)。這些洗衣機(jī)各具所長(zhǎng)、各有所短，相互之間彼此競(jìng)爭(zhēng)與融合，逐步形成當(dāng)今世界的三大種類(lèi)滾筒式洗衣機(jī)、波輪式洗衣機(jī)和攪拌式洗衣機(jī)。 隨著生活水平的提高，人們對(duì)洗衣機(jī)的功能要求也不斷提高，早期的單缸洗衣機(jī)已經(jīng)淘汰，這種洗滌后還須人工擰干

18、水分的洗衣機(jī)早已不適應(yīng)市場(chǎng)需求。目前市場(chǎng)上的洗衣機(jī)以全自動(dòng)洗衣機(jī)為主，尤其在城市中占有絕對(duì)的壟斷地位，半自動(dòng)雙筒洗衣機(jī)只能在農(nóng)村市場(chǎng)找到。“更節(jié)水更洗凈”一直是中高檔洗衣機(jī)的亮點(diǎn)和賣(mài)點(diǎn)，隨著國(guó)內(nèi)外強(qiáng)勢(shì)品牌的加入，研究新的技術(shù)開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，洗衣機(jī)行業(yè)將爆發(fā)新一輪以“綠色環(huán)?！薄ⅰ肮?jié)能排水”為主題的大戰(zhàn)。而技術(shù)制高點(diǎn)則是未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)選擇進(jìn)水量和洗衣程序進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)省水、省電，以其強(qiáng)大的功能、優(yōu)良的性能以及操作方便對(duì)人的影響越來(lái)越大，因此全自動(dòng)洗衣機(jī)將成為洗衣機(jī)市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，必然受到大家的青睞，其發(fā)展必將更加輝煌。本設(shè)計(jì)采用物美價(jià)廉的ATMTEI單片機(jī)AT89C51為控制

19、核心，為保證洗衣機(jī)及人身安全設(shè)計(jì)了蜂鳴報(bào)警電路。因本設(shè)計(jì)輸入按鍵較少，所以采用直接輸入方式使電路簡(jiǎn)單化。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源。功率驅(qū)動(dòng)電路由可控硅實(shí)施對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)水閥排水閥的控制。本設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)了洗衣機(jī)的基本功能，其他的一些功能可在原有的基礎(chǔ)上擴(kuò)展升級(jí)使洗衣機(jī)更加智能化更加美。 第1章 緒論1.1課題的來(lái)源 洗衣機(jī)是一種在家庭中不可缺少的家用電器,發(fā)展非?？?而全自動(dòng)式洗衣機(jī)因使用方便更加得到大家的青睞,全自動(dòng)即進(jìn)水、洗滌、漂洗、甩干等一系列過(guò)程自動(dòng)完成,控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序,對(duì)不同的衣物可選擇不同的洗滌方式。1.1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展背景 從古到今，洗衣服都是

20、一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)于許多人而言，它并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿(mǎn)樂(lè)趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1858年，漢密爾頓史密斯制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)。1874年,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國(guó)人比爾布萊克斯發(fā)明了世界上第一臺(tái)人工攪動(dòng)洗衣機(jī)。1911年美國(guó)人又研制了世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。1920年美國(guó)的瑪依塔格公司又把洗衣機(jī)的木制桶改為鋁制桶體，第二年又把鋁制桶體改為外層鑄鋁、內(nèi)層為銅板的雙層結(jié)構(gòu)。1936年，他們又將搪瓷用于洗衣機(jī)桶體。與此同時(shí)，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機(jī)。歐洲國(guó)家研究成功了噴流式洗衣機(jī)和

21、滾筒式洗衣機(jī)。1932年后，美國(guó)一家公司研制成功了第一臺(tái)前裝式滾筒全自動(dòng)洗衣機(jī)，洗滌、漂洗和脫水都在同一個(gè)滾筒內(nèi)自動(dòng)完成，使洗衣機(jī)的發(fā)展躍上了一個(gè)新臺(tái)階。這種滾筒洗衣機(jī)，目前在歐洲、美洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，洗衣機(jī)得到了迅速的發(fā)展，研制出具有獨(dú)特風(fēng)格的波輪式洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱(chēng)渦卷式洗衣機(jī)。近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，全自動(dòng)洗衣機(jī)制造技術(shù)又得到迅速發(fā)展，其年總產(chǎn)量及社會(huì)普及率均以達(dá)到相當(dāng)高得水平。1.1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展前景 全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先大多側(cè)重于水流的改變、動(dòng)力的加大?，F(xiàn)在，超音波、電解水、臭氧和蒸

22、汽洗滌的運(yùn)用，使洗衣機(jī)的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學(xué)作用和強(qiáng)弱變化的水流機(jī)械作用，向更高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉(zhuǎn)變，特別是電解水、超音波技術(shù)在洗衣機(jī)行業(yè)的運(yùn)用幾乎改變了洗衣機(jī)的歷史洗衣不用或少用洗衣粉、洗滌劑，減少化學(xué)品對(duì)皮膚的損害和對(duì)環(huán)境的污染。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能倍受青睞，引發(fā)了洗衣機(jī)消費(fèi)健康潮。另一變化就是高度自動(dòng)化、智能化、人性化。從半自動(dòng)、全自動(dòng)到現(xiàn)在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按鈕一切搞定！同時(shí)，用戶(hù)可以按照自己的洗衣習(xí)慣，自主選擇時(shí)間和方式，自編和記憶程序讓用戶(hù)真正做到隨心所欲。人性化還表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機(jī)可以做到不同衣物

23、分開(kāi)洗；斜桶和頂開(kāi)滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，DD直驅(qū)電機(jī)在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。 另外，大容量成為不變的消費(fèi)趨勢(shì)。前幾年，洗衣機(jī)容量多為4-5公斤，6公斤的大容量尚很少見(jiàn)。現(xiàn)在，7公斤的容量已經(jīng)很普遍，8公斤也正常?，F(xiàn)代人居空間不斷擴(kuò)大，對(duì)寬敞、舒適、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣機(jī)一臺(tái)可頂一套。業(yè)內(nèi)人士表示，尖端洗滌技術(shù)的革新，所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個(gè)性化，已在市場(chǎng)發(fā)展中倍受歡迎。1.1.3全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的 目前中國(guó)洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī)的要求也越來(lái)越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)

24、排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專(zhuān)業(yè)和技術(shù)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(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。目前的洗衣機(jī)都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多洗衣的廠(chǎng)家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長(zhǎng)，突出一兩個(gè)與別的洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。1.1.4模糊控制理論簡(jiǎn)介【14】 模糊控制是近代控制理論中建立在模糊集合輪上基礎(chǔ)上的一種基于語(yǔ)言規(guī)則與模糊推理的控制理論，它

25、是智能控制的一個(gè)重要分支。 與傳統(tǒng)控制理論相比，模糊控制有兩大不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：第一，模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷的實(shí)現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗(yàn)，這一優(yōu)點(diǎn)自從模糊控制誕生以來(lái)就一直受到人們密切的關(guān)注；第二，模糊控制不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型即可實(shí)現(xiàn)較好的控制，這是因?yàn)楸豢貙?duì)象的動(dòng)態(tài)特性已隱含在模糊控制器輸入、輸出模糊集及模糊規(guī)則中。所以模糊控制被越來(lái)越多的應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域，尤其是被廣泛應(yīng)用于家電系列中，基于模糊控制的洗衣機(jī)就是其中的一個(gè)典型實(shí)例。1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案13 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制，包括用戶(hù)參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路

26、和機(jī)械控制電路三大模塊構(gòu)成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，數(shù)字控制電路負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程，主要由89051單片機(jī)、三位共陰數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；機(jī)械控制電路實(shí)現(xiàn)傳感器檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)水、排水等功能，主要由水位檢測(cè)器、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)部件、進(jìn)水排水電磁閥組成。1.2.1按鍵 洗衣機(jī)面板上有6個(gè)按鈕K1、K2、K3、K4、K5和K6 K1為電源開(kāi)關(guān)。 K2為啟動(dòng)暫停鍵：按奇數(shù)次視為啟動(dòng)，偶數(shù)次視為暫停。 K3用于洗衣程序選擇：按一下選擇洗滌，按兩下選擇漂洗，按三下選擇脫水。 K4用于洗衣方式選擇：按一下選擇標(biāo)準(zhǔn)洗方式，按兩下選擇快速洗方式，按三下選擇輕

27、柔洗方式。 K5用于水位選擇：按一下進(jìn)水至低水位，按兩下進(jìn)水至中水位，按三下進(jìn)水至高水位。 K6用于時(shí)間選擇：按一下洗衣時(shí)間短，按兩下洗衣時(shí)間適中，按三下洗衣時(shí)間長(zhǎng)。1.2.2洗衣機(jī)自檢 洗衣機(jī)上電后，先進(jìn)行自檢，包括檢查安全開(kāi)關(guān)，排水閥狀態(tài)，進(jìn)水閥工作過(guò)程，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)等，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象則蜂鳴器響，報(bào)警燈亮。1.2.3洗衣程序 （1）洗滌過(guò)程 通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機(jī)從洗滌過(guò)程開(kāi)始。進(jìn)入洗滌過(guò)程，首先進(jìn)水閥接通，開(kāi)始向洗衣機(jī)供水，當(dāng)?shù)竭_(dá)要求水位時(shí)，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止進(jìn)水；電機(jī)M接通，帶動(dòng)波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機(jī)M是一個(gè)正反轉(zhuǎn)電機(jī)，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。 （2）漂洗過(guò)

28、程 與洗滌過(guò)程操作相同，只是時(shí)間短一些。 （3）脫水過(guò)程 洗滌或漂洗過(guò)程結(jié)束后，電機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)，排水閥M接通，開(kāi)始排水。排水閥動(dòng)作的同時(shí)，電機(jī)M也接通，使電機(jī)可以帶動(dòng)內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)水位低到一定值，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。1.2.4顯示 洗滌、漂洗及脫水時(shí)間都通過(guò)倒計(jì)時(shí)的方式顯示在2個(gè)LED上，依次為分十位和分個(gè)位，此外，還有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)錯(cuò)誤信息的顯示。1.2.5參數(shù)處理 要對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行控制，首先要用各種傳感器不斷地檢測(cè)相關(guān)的狀態(tài)，以作為控制的依據(jù)。其中，污濁度傳感器，溫度傳感器和負(fù)載傳感器是模擬信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，而水位傳感器本身就是數(shù)字信

29、號(hào)，單片機(jī)接受到這些傳感器的信號(hào)以后，經(jīng)過(guò)一系列處理作出反應(yīng)，從而控制洗衣機(jī)的工作。第2章 硬件電路器件的選擇 針對(duì)上文的功能，硬件電路應(yīng)包括七個(gè)部分：微處理器控制電路、顯示電路、采樣電路、電機(jī)控制電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報(bào)警電路。通過(guò)這幾個(gè)部分電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機(jī)能模擬人腦進(jìn)行操作。2.1 CPU選型1本設(shè)計(jì)選擇51系列單片機(jī)。51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱(chēng)作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不僅能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得

30、心應(yīng)手。雖然其他種類(lèi)的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見(jiàn)。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址20H2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時(shí)，合128個(gè)位，相應(yīng)位地址為00H7FH），使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可。有的單片機(jī)并不能直接對(duì)RAM單元中的位進(jìn)行操作，如AVR系列單片機(jī)中，若想對(duì)RA

31、M中的某位置位時(shí)，必須通過(guò)狀態(tài)寄存器SREG的T位進(jìn)行中轉(zhuǎn)。51系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿(mǎn)足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器A和寄存器B中。積的低位字節(jié)在累加器A中，高位字節(jié)在寄存器B中)。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。 51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各I/O口均置高電平）。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為

32、高電平或低電平均可。低電平時(shí)，吸入電流可達(dá)20mA，具有一定的驅(qū)動(dòng)能力；而為高電平時(shí)，輸出電流僅數(shù)十A甚至更?。娏鲗?shí)際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒(méi)有驅(qū)動(dòng)能力。其原因是高電平時(shí)該腳也同時(shí)作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。作輸出腳使用，欲進(jìn)行高電平驅(qū)動(dòng)時(shí)，得利用外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，I/O腳不通，電流經(jīng)R驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；低電平時(shí)，I/O腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED滅（I/O腳導(dǎo)通時(shí)對(duì)地的電壓降小于1V，LED的域值1.51.8V）。綜上所述，我們本次設(shè)計(jì)采用51系列，而51系列的典型產(chǎn)品是8051。8051是一種40引腳雙列直播式芯片。它含有4KB可反復(fù)燒

33、錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM，有32條可編程控制的I/O線(xiàn)，5個(gè)中斷源，指令與MCS-51系列完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡(jiǎn)化，而且程序的編寫(xiě)及固化也相當(dāng)方便、靈活。選用它設(shè)計(jì)制作全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路，該電路的組成相對(duì)簡(jiǎn)單，工作原理清晰，易于理解。 8051引腳圖如圖2-1所示。 圖2-1 8051引腳圖2.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換器種類(lèi)很多，按及接口方案來(lái)分，可分為并行接口和串行接口兩類(lèi)。串行接口又分為三線(xiàn)式接口和兩線(xiàn)式接口兩種。由于8051串行口有限，而本此設(shè)計(jì)也用到了很多串口，而且我們需要一個(gè)多通道的轉(zhuǎn)換器，而MAX187正是滿(mǎn)足這種要求，其轉(zhuǎn)換精度也高，

34、所以本次設(shè)計(jì)我們采用MAX187。MAX187用采樣/保持電路和逐位比較寄存器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字信號(hào)，其采樣/保持電路不需要外接電容。MAX187串行12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在單5V電源下工作，接受05V的模擬輸入。MAX187轉(zhuǎn)換速度為75Ksps，通過(guò)一個(gè)外部時(shí)鐘從內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)，并可省而與絕大多數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理器或控制器通訊。接口與SPI，QSPI和Microwire兼容。MAX有內(nèi)部基準(zhǔn)，并且采用節(jié)約空間的8腳DIP和16腳封裝。電源消耗為7.5mW，在關(guān)斷模式下可以減少至10uW。優(yōu)異的AC特性和極低的電源消耗，同時(shí)及其容易的使用和較小的封裝尺寸使MAX187能理想的應(yīng)用于

35、遠(yuǎn)程DSP 和傳感器，或者應(yīng)用于對(duì)電源消耗和空間極為苛刻的地方。綜上，本次設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換選用MAX187。MAX187引腳如圖2-2所示。 圖2-2 MAX187引腳圖 圖 2-3 MAX187引腳定義說(shuō)明 引腳 名稱(chēng) 功能 1 CS 片選 2 SCLK 時(shí)鐘，最高為5MHz 3 Dout 數(shù)據(jù)輸出 4 GND 地 5 VDD +5V電源 6 SHDN 操作模式選擇，低電平為休眠模式， 正常操作模式為高電平或懸空，高電平 時(shí)使用內(nèi)部參考，懸空時(shí)禁止內(nèi)部參考 7 AIN 模擬量輸入，范圍0Vref 8 Vref 參考電壓，內(nèi)部參考為4.096V，使用 內(nèi)部參考時(shí)此引腳對(duì)地接一個(gè)4.7uF 電容，

36、使用外參考時(shí)，接2.5VVDD 基準(zhǔn)電壓 2.3傳感器的選擇9本次設(shè)計(jì)中用到4個(gè)傳感器，分別為：TS污濁度傳感器、溫度傳感器、負(fù)載傳感器和水位傳感器。其中污濁度、溫度和負(fù)載傳感器輸出的都是模擬信號(hào)，需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換才能作為單片機(jī)的控制信號(hào)，而水位傳感器本身輸出的就是數(shù)字信號(hào)，所以不需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，直接可用做單片機(jī)的控制信號(hào)。（1）TS污濁度傳感器內(nèi)部原理圖如圖2-4所示。渾濁度檢測(cè)傳感器的主要原理是光電耦合器，而普通的光電耦合器不能有效的檢測(cè)洗衣機(jī)水的渾濁度。光電耦合器的光源必須是紅外光才能準(zhǔn)確的檢測(cè)渾濁度。TS濁度傳感器是GE公司開(kāi)發(fā)的一種專(zhuān)門(mén)用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于洗衣機(jī)

37、、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測(cè)量。 圖2-4 濁度傳感器內(nèi)部原理圖 （2）溫度傳感器7我們常用溫度傳感器有DS18B20、AD590等，它們都是集成溫度傳感器。DS18B20輸出是數(shù)字信號(hào)可以直接和單片機(jī)相連，而且硬件連接電路少，但需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的軟件編程。AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)。AD590的測(cè)溫范圍為-55+150。AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器

38、件反接也不會(huì)被損壞。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線(xiàn)性誤差為0.3。本設(shè)計(jì)我們選用AD590作為溫度傳感器。AD590比DS18B20精度更高、線(xiàn)性度誤差小，且不需要溫度報(bào)警和復(fù)雜的程序編程，非常適合用于洗衣機(jī)的溫度檢測(cè)傳感器。 （3）負(fù)載傳感器根據(jù)模糊控制要求，負(fù)載檢測(cè)時(shí)通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)比單片機(jī)所用電壓大的多，不能直接采樣，必須經(jīng)過(guò)隔離。采用線(xiàn)性光電耦合器既能隔離高電壓和干擾，又能得到滿(mǎn)意的檢測(cè)信號(hào)。 （4）水位傳感器原理圖如圖2-5所示。 諧振式水位傳感器,采用了新型的傳感原理 ,把水位的高低

39、,通過(guò)水位傳感器直接變成水位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。衣物的洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)的檢測(cè) ,對(duì)模糊控制洗衣機(jī)在節(jié)水、節(jié)能、減少洗滌時(shí)間方面起決定性的作用。 圖2-5水位傳感器原理圖2.4顯示器顯示器有LED和LCD兩種。LCD(Liquid crystal Display)是液晶顯示器英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)，液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線(xiàn)通過(guò)方向的特征，達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。LED（Light Emiting Diode）是發(fā)光二極管英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。本次設(shè)計(jì)只是顯示時(shí)間

40、，所以采用LED就可以達(dá)到目的了。 （1）LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED 常用的LED為8段或7段。每一個(gè)段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極2種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為L(zhǎng)ED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱(chēng)之為段

41、碼（或稱(chēng)為字型碼）。 （2）LED顯示器工作原理LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示2種方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段碼線(xiàn)（a-dp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。之所以稱(chēng)之為靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦鱾€(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)的段碼為止。正因?yàn)槿绱耍o態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實(shí)的缺點(diǎn)是占用口線(xiàn)太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖存器，因此一般情況下采用動(dòng)態(tài)顯示。在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段碼線(xiàn)相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個(gè)8位I/O口控制，形成段碼線(xiàn)的多路

42、復(fù)用，而各位的共陰極或共陽(yáng)極分別由相應(yīng)的I/O線(xiàn)控制，形成各位的分時(shí)選通。本次設(shè)計(jì)中我們采用的是2位共陰極數(shù)碼管，其中段碼線(xiàn)占用1個(gè)8位I/O口，而位選占用2位I/O口。由于各位的段碼線(xiàn)并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對(duì)各個(gè)顯示位來(lái)說(shuō)都是相同的。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話(huà)，2位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示，即在某一時(shí)刻，只讓一位的位選線(xiàn)處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線(xiàn)上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時(shí)刻，2位LED中只有選通的那位顯示字符，而其他2位則是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓

43、下一位的位選處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線(xiàn)處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線(xiàn)上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺(jué)暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位 同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。LED不同位顯示的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太短，則發(fā)光太弱，人眼無(wú)法看清，但也不能太長(zhǎng)，因?yàn)橐芟抻谂R界閃爍頻率，而且時(shí)間越長(zhǎng)，占用CPU時(shí)間也越多，本次設(shè)

44、計(jì)我們采用1ms延時(shí)。 第3章 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)方案15本次設(shè)計(jì)以MCS-51單片機(jī)為核心，其控制的對(duì)象包括：進(jìn)水閥、排水閥、電機(jī)、報(bào)警器、顯示器。我們根據(jù)不同的洗衣程序來(lái)設(shè)定這些對(duì)象他們不同的工作狀態(tài)和工作時(shí)間，進(jìn)水閥和排水閥的控制還需要水位監(jiān)測(cè)，同時(shí)需要數(shù)碼管顯示不同的工作狀態(tài)及運(yùn)行剩余時(shí)間。按鍵用來(lái)控制程序的運(yùn)行和設(shè)置洗滌模式；發(fā)光二極管用來(lái)指示洗衣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；蜂鳴器用來(lái)進(jìn)行程序運(yùn)行提示及故障報(bào)警。設(shè)計(jì)又電源電路、機(jī)械控制電路和數(shù)字控制電路三大模塊構(gòu)成的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制。洗衣過(guò)程主要包括洗滌過(guò)程、漂洗過(guò)程、脫水過(guò)程。根據(jù)洗衣過(guò)程的要求，控制程序設(shè)計(jì)主要包括

45、主程序、內(nèi)部定時(shí)中斷服務(wù)程序、外部服務(wù)中斷程序的設(shè)計(jì)。3.2 系統(tǒng)組成框圖采用51系列單片機(jī)作為控制核心，主要包括電源部分、功能參數(shù)設(shè)置及控制電路、洗衣機(jī)狀態(tài)顯示及輸出控制電路。主要組成部分有：?jiǎn)纹瑱C(jī)、譯碼器、指示燈、電動(dòng)機(jī)、LED顯示、蜂鳴器、電磁閥以及按鍵等。根據(jù)洗衣機(jī)的基本功能，硬件電路設(shè)計(jì)需要考慮洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗滌、漂洗、排水、脫水等問(wèn)題，及時(shí)間設(shè)定長(zhǎng)短、工作時(shí)間或剩余時(shí)間的顯示、工作過(guò)程中的暫停、啟動(dòng)、復(fù)位、洗完后的報(bào)警等問(wèn)題。設(shè)計(jì)出系統(tǒng)組成框圖3-1。蜂鳴器變壓器整流濾波穩(wěn)壓 觸發(fā)電路雙向晶閘管電機(jī)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)水閥排水閥LED顯示 電路水位監(jiān)測(cè)讀取鍵盤(pán)啟動(dòng)鍵 MCS-51洗衣

46、機(jī)狀態(tài)顯示指示燈 圖3-1 系統(tǒng)組成框圖 各框圖作用 （1）單片機(jī)電路 單片機(jī)電路是程序控制的中心，它把計(jì)算機(jī)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、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、輸入/輸出接口電路及計(jì)時(shí)、掃描、分頻、定時(shí)、時(shí)間設(shè)定等電路，ROM內(nèi)已固化了洗衣機(jī)操作程序，單片機(jī)根據(jù)輸入指令和檢測(cè)信號(hào)，調(diào)出內(nèi)部相應(yīng)的操作程序，通過(guò)電路處理后，輸出各種電路控制信號(hào)，使洗衣機(jī)自動(dòng)完成程序操作過(guò)程。如果單片機(jī)自身出故障，或控制電路傳給單片機(jī)的信息不正確，洗衣機(jī)就不能正常工作。 （2）直流電源電路 這是為單片機(jī)及其外圍控制電路提供直流電源的電路，它將輸入的220V交流電經(jīng)過(guò)變壓

47、、整流、濾波、穩(wěn)壓后，變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電，送給單片機(jī)、可控觸發(fā)電路、顯示電路等。 （3）時(shí)鐘電路 由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，供單片機(jī)信號(hào)定時(shí)和計(jì)時(shí)。 （4）顯示電路 顯示電路來(lái)顯示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。74LS138譯碼器為3-8譯碼器，選用它可以解決I/O口線(xiàn)數(shù)量不足的問(wèn)題。 （5）負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路該電路多由雙向可控硅及觸發(fā)電路組成。雙向可控硅作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)控制電機(jī)等負(fù)載的通斷及運(yùn)行。單片機(jī)根據(jù)按鍵輸入指令或接受到的監(jiān)測(cè)信號(hào)，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機(jī)等負(fù)載得電運(yùn)轉(zhuǎn)。 （6）報(bào)警電路此電路在洗衣機(jī)中起提示和報(bào)警的作用.根據(jù)程序設(shè)計(jì)

48、和軟件設(shè)置，當(dāng)洗衣結(jié)束后，洗衣機(jī)將發(fā)出蜂鳴聲以提示用戶(hù)洗衣完成。 （7）水位開(kāi)關(guān)和安全開(kāi)關(guān)電路 水位選擇開(kāi)關(guān)，用戶(hù)根據(jù)需要選擇水位，在進(jìn)水期間，系統(tǒng)不斷監(jiān)測(cè)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定水位時(shí)就停止進(jìn)水。水位電路和安全開(kāi)關(guān)電路由傳感器檢測(cè)，其通斷狀態(tài)由電路輸送給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行指令指控。 3.3 主控電路的設(shè)計(jì)158051外圍輔助電路設(shè)計(jì)（1）振蕩電路單片機(jī)中振蕩電路就像一個(gè)大時(shí)鐘，指揮著什么時(shí)候時(shí)針動(dòng)，什么時(shí)候分針動(dòng)，都有嚴(yán)格的規(guī)定。單片機(jī)工作時(shí)一條一條的讀取指令，然后一步一步的執(zhí)行。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)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。如果在MC

49、S-51單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳之間接晶體諧振器，便會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，即可在內(nèi)部產(chǎn)生與外加晶體用頻率的振蕩時(shí)鐘，以XTAL2輸出時(shí)鐘信號(hào)。8051的最高工作頻率為24MHz。振蕩頻率越高便是單片機(jī)的運(yùn)行速度越快，但同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的速度和印刷電路板的要求也就越高。一般情況下，選用頻率612MHz的晶振。一般情況下對(duì)電容的大小沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是其大小也會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定、振蕩頻率的高低、起振快速性和穩(wěn)定性。一般外接石英晶體時(shí)，C1和C2一般取30pF10pF.本文采用12MHz的晶振，電容取30pF。 圖3-2 振蕩電路圖（2）復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)的其它功能部件處于一個(gè)初

50、試狀態(tài)。任何單片機(jī)工作之前都要有個(gè)復(fù)位的過(guò)程，在單片機(jī)復(fù)位期間，程序還沒(méi)有開(kāi)始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。 復(fù)位操作有按鍵手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過(guò)電源控制。手動(dòng)復(fù)位是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)按鍵開(kāi)關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)復(fù)位。一般都用上電復(fù)位電路。 上電自動(dòng)復(fù)位原理：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作，如圖3-3所示： 圖3-3 復(fù)位電路 （3）單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖3-4所示。 圖3-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.4 各部分電

51、路的設(shè)計(jì)3.4.1 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路 洗衣機(jī)在洗衣過(guò)程中電機(jī)的正反轉(zhuǎn)起著決定性的作用，在洗滌和漂洗中電機(jī)循環(huán)間歇的正反轉(zhuǎn)，以使衣物來(lái)回翻滾進(jìn)行洗滌，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不可過(guò)快，在脫水過(guò)程中電機(jī)需朝某一方向快速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使衣物甩干。 其電路由電機(jī)、固態(tài)繼電器SP1110、六反相器74S05和電阻電容等器件組成，兩個(gè)六反相器74S05作為中間緩沖器，分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)固態(tài)繼電器SP1110。SP1110是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)有發(fā)光二極管及觸發(fā)雙向可控硅，1015ml輸入電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3A（平均值），浪涌電流15A（不重復(fù)）。選用這個(gè)器件，是因?yàn)樗环矫婵梢允闺娐愤M(jìn)一步簡(jiǎn)化

52、，另一方面還可使強(qiáng)、弱兩類(lèi)電完全隔離，保證主板的安全。電路如圖3-5所示。 圖3-5 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路3.4.2 水位的檢測(cè)電路水位檢測(cè)的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對(duì)于模糊控制的洗衣機(jī)，要求水位的檢測(cè)必須是連續(xù)的，故常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(cè)物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)C參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是：將水位的高低通過(guò)導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)試內(nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng)，帶動(dòng)隔膜中心的磁芯在某線(xiàn)圈內(nèi)移動(dòng)，從而線(xiàn)圈電感發(fā)生變化，由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。水位測(cè)量電路如圖3-6所示，為

53、了便于與單片機(jī)接口，水位傳感器采用數(shù)字振蕩電路，電感與電容組成的三點(diǎn)式振蕩電路經(jīng)C2耦合接入數(shù)字式諧振放大器A1，隨著水位變化，諧振頻率作相應(yīng)變化，放大器在a點(diǎn)輸出，經(jīng)A2整形，由c點(diǎn)輸出，此時(shí)即可將數(shù)字量接到單片機(jī)。 圖3-6 水位檢測(cè)電路3.4.3 衣物量檢測(cè)電路布質(zhì)和布量的檢測(cè)是在洗滌之前進(jìn)行的。在水位一定時(shí)，不同的布質(zhì)和布量產(chǎn)生的布阻抗不同。具體檢測(cè)布質(zhì)和布量時(shí)，首先注入一定的水位，然后啟動(dòng)主電機(jī)旋轉(zhuǎn)，接著斷電，讓主電機(jī)以慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直到停止。在主電機(jī)斷電慣性旋轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)主電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出。顯然，隨著布阻抗大小的不同，主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)短也不同。因此，只要

54、檢測(cè)出主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)短，就可以反過(guò)來(lái)推理出布阻抗的大小。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間越長(zhǎng)，布阻抗就越??；反之布阻抗就越高。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間可直接通過(guò)檢測(cè)起動(dòng)電容兩端輸出電勢(shì)，并將此電勢(shì)半波整流后，由光電隔離后放大整形為一矩形脈沖系列的脈沖數(shù)而定。脈沖個(gè)數(shù)反映布阻抗的大小，脈沖個(gè)數(shù)越多，布阻抗越小，反之亦然。布質(zhì)布量檢測(cè)電路如3-7圖所示。 圖3-7布質(zhì)布量檢測(cè)電路3.4.4 鍵盤(pán)輸入及其顯示電路的設(shè)計(jì) 顯示電路主要由2個(gè)8位數(shù)碼管、三極管、電阻以及I/O擴(kuò)展芯片8255組成。 （1）可編程I/O接口芯片8255 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255具有3個(gè)可編程并行I/O端口，A口、B口和C口。這個(gè)8位I

55、/O端口的功能完全由編程決定，但每個(gè)口都有自己的特點(diǎn)。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。 8255引腳結(jié)構(gòu)及功能1） 數(shù)據(jù)總線(xiàn)：D0-D7、PA0-PA7、PB0-PB7、PC0-PC7，此32條數(shù)據(jù)線(xiàn)均為三態(tài)雙向，其中D0-D7用于傳送CPU與8255數(shù)據(jù)傳送的通道，進(jìn)行的命令與數(shù)據(jù)傳遞，PA0-PA7、PB0-PB7、PC0-PC7分別與A、B、C3個(gè)接口對(duì)應(yīng)，用于8255與外設(shè)之間數(shù)據(jù)的傳遞。2） 控制線(xiàn)：RD、WR、RESETRD:讀信號(hào)線(xiàn)，輸入信號(hào)線(xiàn)，低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)（即WR=0且CS=0），允許8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)向CP

56、U發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU對(duì)8255進(jìn)行讀取信息或數(shù)據(jù)。WR：寫(xiě)入信號(hào)，輸入信號(hào)線(xiàn)，輸入端低電平有效。當(dāng)這個(gè)引腳為低電平時(shí)（即WR=0且CS=0），允許CPU將數(shù)據(jù)或控制寫(xiě)入8255，即CPU對(duì)8255進(jìn)行寫(xiě)操作。RESET:復(fù)位信號(hào)，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式，24條I/O引腳為高阻狀態(tài)。3)尋址線(xiàn)：CS、A0、A1CS：芯片選擇信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)這個(gè)輸入腳為低電平時(shí)（CS=0），允許8255與CPU進(jìn)行通訊，表示芯片被選中，當(dāng)CS=1時(shí)，8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸。A0、A1：這是兩條輸入信號(hào)線(xiàn)，通常一一對(duì)應(yīng)接到地址總線(xiàn)的

57、最低兩位A0和A1上。當(dāng)CS有效時(shí)，這兩位的4種組合00、01、10、11分別用來(lái)選擇A、B、C口和控制寄存器，所以一片8255共有4個(gè)地址單元。 （2）顯示電路設(shè)計(jì)LED顯示電路用來(lái)顯示洗衣機(jī)的洗滌和脫水時(shí)間，其有兩個(gè)八位的數(shù)碼管顯示器以及三極管和電阻組成。DS1顯示高位，DS2顯示低位,可顯示洗衣機(jī)的某過(guò)程的剩余時(shí)間。如圖3-8所示。 圖3-8 LED顯示電路 （3）8255與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)由單片機(jī)送出要顯示的信息到8255的PB口（PB口的端口地址為0FF7DH），通過(guò)PB0和PB1送出字符信息和時(shí)鐘。其2位顯示器都受到字符信息，具體哪一位亮就取決于共極信號(hào)。這時(shí)就要由PA口（PA口的端口地址為0FF7CH）送出的共極信號(hào)來(lái)決定哪一位有效。3.4.5 指示燈電路 該控制電路由74LS138譯碼器、7只發(fā)光二極管及電阻組成，由于單片機(jī)