基于MCS-51的洗衣机控制器的设计【毕业设计】.doc

1、I本科毕业论文（20 届）基于 MCS-51 的洗衣机控制器的设计所在学院专业班级 电子信息工程学生姓名指导教师完成日期II目 录摘 要 .1Abstract .2前 言 .3第一章 绪 论 .41.1 开发背景 .41.2 洗衣机的发展现状及水平 .41.3 本设计的目的和意义 .51.4 本文所作的工作 .5第二章 设计方案 .62.1 洗衣机设计任务 .62.2 洗衣机设计方案 .62.2.1 洗衣机的按键 .62.2.2 洗衣机控制程序 .62.2.3 洗衣机设计总方框图 .72.3 洗衣机控制系统的功能 .7第三章 硬件设计 .93.1 MSC51 单片机主控系统 .93.2 双 H

2、 桥直流电动机 .113.3 人体感应模块 .133.4 LCD 液晶显示 .133.5 矩阵键盘的设计 .143.6 蜂鸣器报警装置 .14第四章 软件仿真 .154.1 程序设计 .154.2 软件仿真过程 .154.2 本章小结 .17第五章 调试 .185.1 硬件调试 .185.2 软件调试 .185.3 整体调试 .19III第六章 总结与展望 .236.1 总结 .236.2 发展展望 .23参考文献致 谢附 录1摘 要快速发展的数字技术常常被应用于智能控制系统中。单片机又叫微控制器，最早被用于工业控制领域。单片机因为体积小、功能全、价格便宜、速度适中等优势被应用于性价比较高的领

3、域。它非常适用于家用电器、智能武器装置、仪器仪表、工业控制、智能接口、信号采集以及通用测控单元等。本文设计了洗衣机控制系统，以 MSC-51 单片机为核心的本系统实现了整个洗衣过程的洗衣机控制，它的功能包括开始报警、进水、洗涤、漂洗、结束报警和有人靠近报警等。洗衣机控制系统主要由蜂鸣器报警模块、单片机控制模块、电机控制模块、LCD1602 液晶显示模块、按键模块等组成。用干电池为单片机控制模块提供稳定的直流电压。硬件电路主要由 MSC51 单片机、按钮、蜂鸣器、 LED 指示灯、蜂鸣器、电动机、LCD1602 液晶显示器组成。本设计是以单片机为核心的全自动洗衣机。硬件电路相对比较简单，软件的设

4、计主要根据整个洗衣过程设计。通过给 MSC51 芯片载入控制程序能实现洗衣机的基本控制功能。虽然比不上市场上所买的洗衣机控制系统，但有较大的实用价值。关键词：MSC51；控制系统；电动机； LCD1602；LED2AbstractThe rapid development of digital technology is often used in intelligent control systems. SCM also known as micro-controller, the first time being used for industrial control. SCM small

5、er, full-featured, inexpensive, moderate speed and other advantages are applied to the higher cost areas. It is very suitable for household appliances, smart weapons, equipment, instrumentation, industrial control, intelligent interfaces, signal acquisition, measurement and control unit and so on.Th

6、is paper introduces the control system of automatic washing machine, using MSC51 micro controller as the core to realize the washing machines control system, the whole washing process, and its main functions include start alarm,water, washing, rinsing, dehydration and near the end of the alarm five

7、stages of the people. The control system consists of an external hardware circuit,single chip computer control system circuit and peripheral circuit and the power circuit module three. 5V DC voltage power supply circuit provides stable, control system based on single chip microcomputer; each work pr

8、ocess control system circuit of the washing machine main control chip, mainly by the MSC51 micro controller, buttons, buzzer, LED indicating lamp, a buzzer, a motor, LCD1602 liquid crystal display group.The circuit of the system is relatively simple, the load control program of MSC51 single chip, th

9、e realization of the basic function of automatic washing machine. Although not as the market control system of washing machine is comparable to, but it has a strong practical.Keywords: MSC51; control system; motor; LCD1602; LED3前 言目前，单片机被应用于各个领域，由于单片机具有简单易学、稳定性好、体积小、价格低等特点，因此单片机在工业控制、汽车、家用电器、航空航天、机电

10、一体化、过程控制、智能化仪表等领域都有重要作用。在日常生活中洗衣服每天都不可避免，是一项繁重的家务活。有时甚至会引起家庭的不和谐，自从有了洗衣机，洗衣服这项不可避免的家务活变得比之前轻松。为了使洗衣机更加人性化，不仅洗的干净而且对衣物的磨损小，而且实现洗衣机自动识别衣物材质，并针对不同材质自动清洗。使洗衣服不再是负担，甚至成为一种享受。本设计以 MSC-51 单片机为核心，实现全自动洗衣机控制。硬件电路和控制程序的设计是本设计的主要组成部分。硬件电路设计包括 MSC-51 单片机、按钮、蜂鸣器、LED 指示灯、蜂鸣器报警装置、LCD1602 液晶显示器、电源、输出控制电路、功能及控制系统、电动

11、机模拟洗衣过程等。控制程序主要包括主程序、电动机驱动程序、外部中断程序、内部定时中断程序等。本设计还介绍了与洗衣机相关的电子元器件的基本功能和用法。本文设计的全自动洗衣机控制器是以满足用户的各种需求为目的，同时将所学的单片机控制技术灵活运用到实际生活中。全文共分为六章。分别为：第 1 章：主要介绍洗衣机的开发背景，发展现状及水平，设计的目的和意义以及本文所做的工作。章 2 章：主要介绍洗衣机的设计任务、设计方案以及洗衣机控制系统的功能。章 3 章：主要介绍硬件电路各部分的功能和构造，所涉及的元器件的介绍。章 4 章：介绍软件仿真的过程及结果。第 5 章：对电路板进行调试，发现焊接过程中的问题，

12、并解决问题。第 6 章：对本次设计进行总结，对洗衣机发展前景的展望。4第 1章 绪 论1.1 开发背景洗衣机是日常生活必需的家用电器，中国的洗衣机市场潜力巨大，正进入更新换代的时期。洗衣机给大家带来了更多的便利，人们对洗衣机功能人性化的要求也越来越高 1。洗衣机功能主要有进水、洗涤、漂洗、脱水、烘干等功能，但很多方面不能满足人们的需求。这需要我们具备更高的专业技术水平从而设计出更节能环保、功能齐全、易于操作、噪音小、对衣物损伤小、适应不同人群不同场合的全自动洗衣机。让洗衣服这个无法避免的家务活，不再是一种负担，甚至成为一种享受。1.2 洗衣机的发展现状及水平目前的全自动洗衣机都没实现全方面的兼

13、容，洗衣机生产商只重视各自品牌的洗衣机的特点，着重研发一到两个与别的品牌洗衣机不同的个性化的功能。全自动洗衣机的各个功能都可以由单片机控制来实现，因为单片机的体积小、功能全、价格便宜、可靠性高、速度适中等优势被应用于性价比较高的领域，如机电一体化、过程控制、家用电器、智能化仪表等各方面被广泛应用，所以设计基于单片机的全自动洗衣机控制系统有非常强的实用性且性价比很高。 1. 按功能分类：(1) 普通洗衣机：具有洗涤、漂洗、脱水等功能，但所有功能均须手工转换。(2) 半自动洗衣机：与普通洗衣机相同具有洗涤、漂洗、脱水等功能，但具有某两个功能的自动转换的功能。 (3) 全自动洗衣机：也具有洗涤、漂洗

14、、脱水等功能，但它能自动实现所有功能完成整个洗衣过程。2. 按外部结构与洗涤方式分类：(1) 波轮式洗衣机：是在立式不锈钢洗衣内桶底部，安装一个波轮快速旋转来搅动水流，用紊乱的水流使衣物不断翻滚、摩擦并减少衣服的缠绕，增大水流对衣物冲刷力，从而达到洗涤的目的。优点：用时少，洗净度高，结构简单，与传统的洗衣机依靠衣物与桶壁和衣物之间互相摩擦的方式相比，对衣物的损伤更小，更人性化，价格相对便宜，更节能，体积小等；缺点是：用水量大，洗衣量较少，衣物容易缠绕在一起，去污力度不均匀，对一些短纤维织物磨损相对较大。(2) 滚筒式洗衣机：使衣物通过滚筒的转动随滚筒内的凸筋上升，而后借地心引力自然下落，如此不

15、断循环翻滚，来达到去污的目的。优点：用水量小，洗衣量相对较大，5洗涤剂需求量小，衣物磨损较小，可提高洗涤时的水温使洗涤剂充分溶解，更易清洁，易实现自动化；缺点是：耗电量大，结构复杂，洗涤所需时间长，噪音大，价格昂贵。(3) 变频洗衣机：能跟据衣物的材质不同，自动选择不同的洗衣强度，使不同材质的衣物通过电动机不同的转速得到恰当的洗涤强度 2。优点：降低衣物的磨损，在甩干时，使电动机能从慢到快地启动，使洗衣机桶内的衣服在桶内四周均匀分布，洗衣桶的重心落在轴心上，脱水效果好，降低噪声，还能减小震动，更人性化；缺点：价格昂贵。除了以上介绍的几种洗衣机，有的商家开发出不需要使用洗涤剂的洗衣机，小到在外出

16、旅行的时候随身携带迷你旅行洗衣机，还有的商家开发出能够远程控制的洗衣机来方便操作等等。将来的洗衣机会朝着便于使用、节能、人性化、个性化、适于不同人群不同场合的多样化方向发展。1.3 本设计的目的和意义随着生活水平的提高，洗衣机已经逐渐普及。现在的洗衣机自动化程度越来越高，只要简单的按几个键并将衣物放进洗衣机中，就能自动洗衣服。甚至一些洗衣机可以自动感应衣服材质和重量，并且自动添加适量的水和洗涤剂，根据材质不同自动选择洗涤力度以及洗涤时间，还可以通过感知水的浑浊度来自动设定漂洗和脱水时间，更有些洗衣机还可以将衣服烘干，洗衣完成后用音乐提醒用户，用户在洗衣过程中可以做其它事，节约时间，还有洗衣机可

17、以远程控制，方便人们的生活。市场需要和竞争以及科学技术的进步都促进了洗衣机自动化程度的提高。1.4 本文所作的工作本设计以 MSC-51 单片机为核心，实现全自动洗衣机控制。硬件线路和控制程序的设计是该系统的主要的组成部分。能够实现进水、洗涤、漂洗、脱水等功能，可以自动完成整个洗衣过程，还可以自己设置各部分功能的时间。硬件线路设计包括电源、洗衣机状态显示、不同颜色的 LED 灯、输出控制电路、报警装置、功能及控制系统、电动机模拟洗衣过程的设计等。控制程序设计包括主控制程序、外部中断程序、内部定时中断程序、直流电机的驱动程序、报警模块程序、LCD1602 显示驱动的设计等。介绍与洗衣机相关的电子

18、元器件的基本功能等。本文设计的全自动洗衣机控制器是可以满足用户的需求。本设计将平时所学的单片机控制技术灵活的运用到实际生活中，有很强的实用性。6第 2章 设计方案2.1 洗衣机设计任务1. 设计的主要内容：以单片机控制为核心设计一个洗衣机控制器。能够实现洗涤、漂洗、脱水等功能，有标准洗和根据衣物的状况来设置各部分工作时间两种模式。2. 设计的主要功能:(1) 标准洗涤：先启动等待 3 秒，进水 10 秒，再洗涤 15 秒，然后漂洗 20 秒，最后脱水 10 秒。(2) 启动 /停止按钮控制：启动/停止进行标准完整的洗涤。(3) 可以通过矩阵键盘来设置进水、洗涤、漂洗、脱水的时间，对于不同的衣物

19、可以自行设定不同的时间，这样的设计更加的人性化。(4) 进水、洗涤、漂洗、脱水的剩余时间都有显示，让用户可以更合理的设置时间。(5) 当有人靠近洗衣机时蜂鸣器会发出警报，当有儿童在家时，起到了很好的保护作用。2.2 洗衣机设计方案本设计能够实现洗衣机整个洗衣过程，功能包括用户参数输入、洗涤、漂洗、排水、脱水、启动/停止报警、有人靠近报警。控制系统主要由外部硬件电路和单片机控制系统组成。用干电池提供电压，控制系统主要用单片机来负责控制洗衣机的工作过程，外部硬件电路主要由 MSC51 单片机、按键、蜂鸣器、 LCD1602、LED 指示灯等组成；外部的硬件电路有三极管等电路元器件组成。设计的流程图

20、，如图 2-1 所示。2.2.1 洗衣机的按键洗衣机控制面板上有 16 个按钮，分别是由启动，停止，进水，洗涤，漂洗，脱水时间，时间等按钮，不同按按键控制单片机实现不同的功能，分别可以实现启动、停止、进水、脱水、洗涤、漂洗、加减时间等功能的设置。2.2.2 洗衣机控制程序(1) 进水过程：7通电后，按下启动按钮后，启动等待 3 秒后，洗衣机直接开始进水。图 2-1 洗衣流程图(2) 洗涤过程： 当进水时间达到设定值时，直接进入洗涤过程。(3) 漂洗过程： 与洗涤功能执行过程相同，只是执行时间比洗涤时间更长一点。(4) 脱水过程： 洗涤和漂洗功能结束后脱 。(5) 报警功能：启动、结束、有人靠近洗衣机时蜂鸣器报警。2.2.3 洗衣机设计总方框图设计总方框图如图 2-2 所示。2.3 洗衣机控制系统的功能以单片机为核心的洗衣机控制系统，通过设置程序自动按顺序完成进水、洗涤、漂洗和脱水的全过程。按下启动按钮时控制系统开始进水，当注水时间达到设定值时，单