1、- i -本科毕业论文（20 届）基于单片机的洗衣机智能控制系统的设计与实现所在学院专业班级 电子信息科学与技术学生姓名指导教师完成日期- ii -基于单片机的洗衣机智能控制系统目 录第一章 绪论 .2第 1.1 节 课题开发背景 .2第 1.2 节 设计的目的和意义 .2第 1.3 节 国内外现状及水平 .3第 2 章 设计方案 .5第 2.1 节 设计任务 .5第 2.2 节 洗衣机的设计方案 .5第 2.3 节 控制系统的功能 .6第 3 章 硬件设计 .8第 3.1 节 控制系统的电路组成 .8第 3.2 节 电源电路 .8第 3.3 节 单片机控制电路 .8第 4 章 软件设计 .1
2、4第 4.1 节 主程序设计 .14第 4.2 节 标准洗衣程序设计 .14第 4.3 节 洗涤程序的设计 .15第 4.4 节 漂洗程序的设计 .16第 5 章 调试 .17第 5.1 节 硬件调试 .17第 5.2 节 软件调试 .18结论 .19参考文献 .19致谢 .20附录 .21附录 1：主电路图 .21附录 2：实物图 .21附录 3：仿真图 .22附录 4: 源程序 .22第 1 页基于单片机的洗衣机智能控制系统【摘要】：设计了一个基于 MCS-52 单片机的洗衣控制系统。控制面板由按键、指示灯组成.按键选择洗衣机工作方式，指示灯配合按键工作.洗衣机的整体电路模块包括时钟电路、
3、单片机复位电路、蜂鸣器报警电路、电源电路、电动机控制电路、进水、排水电路。控制程序设计包括定时中断服务程序、外中断服务程序及主程序。测试表明该洗衣控制系统运行成功。【关键词】：全自动；智能；89C2052.Abstract: Designed a laundry control system based on MCS - 52 microcontrollers. Control panel consists of a button, indicator light. Choose between the washing machine works, light is with buttons
4、work. The whole of the washing machine module includes the clock circuit, single-chip microcomputer reset circuit, a buzzer alarm circuit, power circuit, motor control circuit, water and drainage circuit. The control program design, including timing interrupt service program, interrupt service progr
5、am and the main program. Tests show that the laundry control system run successfully. Key words: Automatic; Intelligent; 89C2052.第 2 页第一章 绪论 第 1.1 节 课题开发背景随着改革开放，人民生活水平提高，越来越多的人需要使用洗衣机。现在洗衣机越来越高度自动化，只要衣服放入洗衣机，简单的按两个键，就会自动注水，一些先进的电脑控制洗衣机，还能自动的感觉衣物的重量，自动的添加适合的水量和洗涤剂，自动的设置洗涤的时间和洗涤的力度，洗涤完以后自动的漂洗甩干，更有些滚筒
6、洗衣机还会将衣物烘干，整个洗衣的过程完成以后还会用动听的音乐声提醒用户，用户可以在洗衣的过程做其它的事，节省了不少的时间。总之，每一项技术的进步极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多数的洗衣机生产的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能都是由单片机控制实现的，因此设计出基于单片机的洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。并且随着单片机技术日新月异的发展，单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、可靠运行、价格低廉等特点在过程控制、机电一体化、智能化仪表、家用电器等方面得到了广泛应用。本设计采用 ST89C5
7、2 单片机作为洗衣机控制系统的核心，硬件线路及控制程序的设计室该系统的重要组成部分。硬件线路设计主要包括电源、功能及控制系统、洗衣机状态显示、输出控制电路的设计。控制程序设计主要包括主程序、内部定时中断服务程序、外部中断服务程序的设计。与此同时还介绍了与洗衣机有关的一些常见的电子元器件的基本功能。第 1.2 节 设计的目的和意义洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，全自动式洗衣机因使用方便得到大家的青睐，全自动即进水、洗涤、漂洗、脱干等一系列过程自动完成，控制器通常设有几种洗涤程序，对不同的衣物可供用户选择。洗衣机的性能将会不断完善。单片机又称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例
8、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。第 3 页单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域.从此,计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。第 1.3 节 国内外现状及水
9、平1.3.1. 洗衣机的分类普通洗衣机。其洗涤、漂洗、脱水等功能均须手工转换。半自动洗衣机。它能在洗涤、漂洗、脱水等功能之间，实现某两个功能的自动转换。全自动洗衣机。它能自动实现洗涤、漂洗、脱水等所有功能。1.3.2. 全自动洗衣机在国内外的现状及水平全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式全自动洗衣机(也叫套桶式全自动洗衣机)、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。搅拌式洗衣机目前还没有进入我国市场，以下对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论。(1)、 滚筒式洗衣机 更好地软化衣物纤维，减小洗涤过程中衣物的损伤和变形，并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬松，提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣
10、粉中弱酸性物质与污物化学反应速度，提高洗衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的粘附作用，从而可在同样的洗净比下(注：洗净比是国家对洗衣机的质量考核标准中的一个基本指标)，可大幅度降低洗涤过程对机械外力的需求。加温洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流，要达到一定的洗净比，就必须有足够的机械力，而机械力对衣物是有损伤的，这就注定了波轮式洗衣机的磨损率人人高于滚筒式洗衣机。各种新水流基本原理是一样的，就是尽量以紊乱的水流减少衣物的缠绕，增大水流的冲刷力来用于洗涤，与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之问的摩擦方式相比，水流冲刷对衣物的损伤较小。(2)、 波轮式洗衣机因为滚筒式机的价格高于波
11、轮式机，所以波轮式洗衣机仍受到普遍欢迎。关于水流：现存波轮式全自动洗衣机的宣传重点放存新水流上，如 LG 的拳击棒、松下的双瀑布、荣事达的网络水流等，但正如上面说到过的，各个厂家是用不同的方法实现同一个目标，实际效果也差不多，所以不必太在意。关于程序控制器：新推山的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型式的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同，最少的也有好几个控制项，每一项又有几种不同的洗涤程序可供选择，足以满足不同的洗涤要求，所以没有必要考虑这个第 4 页问题。模糊控制的洗衣机中，单片机通过采集水位传感器、布量传感器、光传感器的信号
12、以及电动机的转速，判断出衣物的质地、多少、肮脏程度，从而自动调整对衣物进行合理的洗涤，缺点是价格太贵。关于不锈钢内桶：采用不锈钢内桶的目的是为了减小衣物和内桶壁的摩擦力，从而减轻衣物的磨损，选购时应予以考虑。关于同心洗：同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装，直接驱动。这样在洗涤，特别是脱水的时候洗衣桶震动减小，使噪声得以降低。但要说这样会延长洗衣机的寿命是不正确的。至于变频洗衣机，其一是可以对不同质地的衣物自动选用不同的电动机转速，从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，最大限度地降低衣物的磨损。其二是可以存脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶内分布均匀，脱水效果好
13、，同时由于衣物均匀地分布于洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在轴心上，可以减小震动，降低噪声，这当然是有好处的。缺点也是价格太贵。现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机，还有的厂家开发出了更迷你的旅行洗衣机，小到可以在出外旅行的时候随身携带，为了更方便操作，有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机，由此看来，将来的洗衣机会朝着使用更方便、更加节能、更加个性化的方向发展。第 5 页第 2 章 设计方案第 2.1 节 设计任务 2.1.1. 主要内容设计一个用单片机控制的洗衣机控制器。以单片机为主的控制器，扩展必要的外部电路，设计制作一个洗衣机控制器。2.1.2. 主要功能(1)、 洗衣机四种工作
14、方式进行工作，分别为：标准方式：进水洗涤排水进水漂洗排水进水漂洗排水脱水。经济方式：进水洗涤排水进水漂洗排水脱水。单独方式：进水洗涤。排水方式：排水脱水。(2)、 用 K1、K2、K3 这三个按键进行方式控制，用 K4 键强制复位，分别为：通过按下“K1“键来改变“标准、经济、单独、排水”四种方式，执行相应程序，对应指示灯亮。通过按下“K2“键来改变“强洗、弱洗”两种方式，执行相应程序，对应指示灯亮。通过按下“K3“键来控制洗衣机的“运行、暂停和解除报警”功能。通过按下“K4“键进行强制复位。用 S1、S2 这两个功能检测开关进行方式控制， “S1”键代表液面传感器，置于地表示水位符合要求：“
15、S2 ”键代表盖开关，置于地表示盖子处于打开，洗衣机要暂停。(3)、 整机功能要求为：开机默认状态：标准方式、强洗。在洗涤和漂洗过程中，电机正转一次，反转一次，连续运行。在进水和脱水过程中，相应的指示灯亮，继电器吸合，蜂鸣器间歇性响。当在执行某个步骤时，只有“K3”键有效，按下暂停，再按恢复执行。第 2.2 节 洗衣机的设计方案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、漂洗、排水和脱水等阶段。控制系统主要由电源电路、单片机控制系统和外部硬件电路构成。电源采用三端集成固定稳压器 7805 提供+5V 电源，单片机控制系统负责控制洗衣机的工作过程，主要由 STC89C52 单
16、片机、按键、蜂鸣器、驱动芯片、指示灯组成；外部硬件电路有继电器、三极管、电动机、进水电磁阀、排水电磁阀组成。第 6 页2.2.1. 洗衣程序(1)、 洗涤过程通电后，若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。进入洗涤过程，首先进水阀接通，开始向洗衣机供水，当到达要求水位时，进水阀断电关闭，停止进水；电机 M接通，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机 M 是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。(2)、 漂洗过程与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。(3)、 脱水过程洗涤或漂洗过程结束后，电机 M 停止转动，排水阀 M 接通，开始排水。排水阀动作的同时，电机 M 也接通，使电机可以带动内桶
17、转动。当水位低到一定值，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。2.2.2. 设计总方框图在本文的总方框图设计中，洗衣机的整体电路模块包括时钟电路、单片机复位电路、蜂鸣器报警电路、电源电路、电动机控制电路、进水、排水电路及显示电路。设计总框图如图 2-1 所示。电机控制电路时钟电路显示电路电源电路进水、排水电路复位电路单片机主控电路蜂鸣器报警电路图 2-1 设计总方框图第 2.3 节 控制系统的功能基于单片机的智能洗衣机通过控制系统设定洗衣程序在洗涤脱水桶内自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和脱水全过程。洗衣时控制系统打开进水电磁阀开始注水；当洗涤脱水桶内的水位达到系统设定值时
18、，单片机发送一个低电平通知控制系统关闭进水电磁阀，第 7 页并同时启动电机。电机在系统的控制下进行正转、停、反转三种模式，并通过传动带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间终了，控制系统切断电机电路打开排水电磁阀开始排水；然后再次注水，洗衣机进入漂洗状态，完成漂洗程序（通常为 2 次漂洗）后，开始排水，同时排水电磁阀的动作松开以便为脱水程序作好准备；排水结束后系统控制电机单方向高速运转完成脱水程序；当脱水程序终了，系统控制排水电磁阀和电机断电，排水阀复位，同时蜂鸣器奏响，通知用户整个洗衣程序结束。第 8 页第 3 章 硬件设计第 3.1 节 控制系统的电路组成该电路主要组成部件是由 STC89C52
19、单片机、指示灯、电动机、蜂鸣器、驱动芯片、及 4 只按键组成。电动机有两个控制端，一端控制电动机正转且该端与 P3.4 相连，另一端控制电动机的反转且该端与 P3.5 相连蜂鸣器由 P3.6 控制，当 P3.6 输出为“1”时蜂鸣器发声。本系统采用 12MHZ 振荡器，定时器 0 和定时器 1 的 设置为每隔 100us 产生一次中断。第 3.2 节 电源电路电源电路采用三端集成固定稳压器 LM7805 提供 5V 电压供后面的电路使用，电源电路如图 3-1 所示。 图 3-1 电源电路第 3.3 节 单片机控制电路 3.3.1. STC89C52 单片机主控系统(1)、 单片机的概述单片微型
20、计算机简称单片机（MCU） ，是典型的嵌入式微控制器，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。它最早是被用在工业控制领域，由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成到复杂的而对体积要求严格的控制12J1POWE RVCC+ C122u F/2 5VVin1GND2Vout 3LM7805
