洗衣机控制控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目 录 第一章 绪论 .找到目录项。 第一节 全自动洗衣机发展 .二节 设计的目的与意义 .三节 国内外现状水平 .四节 全自动洗衣机的工作流程 .二章 单片机的概述 .一节 单片机的产生与发展 . 二节 单片机的应用 .三节 片机主要应用特性 .四节 片机的组成图 .五节 号引脚 .三章全自动洗衣机硬件系统的设计 .一节 复位电路 .二节 时钟振荡电路 .三节 示电路 .四节 展 .四章全自动洗衣机软件系统的设计 .一节软件构思 .二节 洗涤过程流程图 . 第三节脱水漂洗流程图 .四节内部中断流程图 .第五节外部中断流程图 .五章 程序调试 .结 .考文献 .谢 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 摘 要 随着人民生活水平的提高，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 在洗衣店过程做其他的事，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 。 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。本文详尽的介绍了此次设计中最重要的组成部件单片机的概念、工作原理及设备总体结构，期中包括 发展历程，选型依据。设计了基于单片机 洗衣机，介绍了所选用 的 8051、 8255 等单片机。 关键词 全自动 洗衣机 单片机 电动机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 绪论 第一节 全自动洗衣机 的 发展历程 1858 年一个叫汉密尔顿 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。因为使用费力且易损伤衣服而没被广泛使用。却标志了用机器洗衣的开端。 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 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，洗衣机的改进过程大大加快。 1880 年，美国有出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。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。“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，厚重衣物不仅干的更快，并且具有舒展和熨烫的效果。 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。 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。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 70 年代后期，以电脑实际上是微处理器控制 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，功能更完备洗衣机程序更随人意外观造型更为时尚。此后，随着电机驱动的发展与提高，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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二节 设计的目的与意义 目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等几大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要 求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣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，洗衣机的各项功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的洗衣机控制系统就具有很强的实用性。而本次设计的洗衣机控制器也是为了满足某些用户的不同需求。同时也将单片机控制技术用到了实际生活中，最重要的是将所学的东西运用化。 第三节 国内外现状及水平 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。 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 水平 机 )、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的 33、52和 15。搅拌式洗衣机目 前还没有进 入我国市场，以下仪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忪，提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质与污物化学反应速度，提高沈衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的粘附作用，从而可在同样的沈净比下 (注：沈净比是国家对沈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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 (2)高温能有效地杀死些细菌 加温沈涤的波轮式沈衣机无论怎样的水流，要达到一定 的沈净比，就必须有足够的机械力，而机械力对衣物是有损伤的，这就注定了波轮式沈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。 (3)波轮式洗衣机 因为滚筒式机的价格人人高十波轮式机，所以波轮式机仍受到普遍欢迎。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 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，各个厂家是用小同的方法实 现同一个目标，实际效果也差小多，所以小必太在意。关于程序控制器：新推山的波轮式仝自动洗衣机均采用甲片机程序控制器，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弓的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同，最少的也有好儿个控制项，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。关丁不锈钢内 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第四节 全自动洗衣机的工作流程 1、 按下 启动按钮，开始进水直到水满（即水位达到高水位）时停止进水开始洗涤 2、 洗涤时，正转 30 秒，停 2 秒；然后反转 30 秒，停 2 秒，如此循环 5 次，总共 320 秒开始排水。 3、 水位下降到低水位时开始脱水并继续排水，脱水 30 秒。 4、 如此循 环 3 次， 清洗完成 ， 报警 3 秒并自动停机。 5、若按下排水按钮，可实现手动排水；按下停止按钮，洗衣机工作在任何状态下都停止工作。 第二章 单片机的概述 第一节 单片机的产生与发展 单片机出现的历史并不长 , 但发展十分迅猛。 它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步 , 自 1971 年美国 司首先推出 4 位微处理器以来 , 它的发展到目前为止大致可分为 5 个阶段 : 第 1 阶段（ 1971 1976） : 单片机发展的初级阶段。 1971 年 11 月 000 只晶体管 /片的 4 位微处理器 004, 并配有 构成了第一台 4 微处理器 , 而后又推出了 8 位微处理器 008, 以及其它各公司相继推出的 8 位微处理器。 第 2 阶段（ 1976 1980） : 低性能单片机阶段。 以 1976 年 司推出的 48系列为代表 , 采用将 8 位 8 位并行 I/O 接口、 8 位定时 /计数器、 集成于一块半导体芯片上的单片结构 , 虽然其寻址范围有限（不大于 4 , 也没有串行I/O, 量小 , 中断 系统也较简单 , 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、 仪表等的需要 。 第 3 阶段（ 1980 1983） : 高性能单片机阶段。 这一阶段推出的高性能 8 位单片机普遍带有串行口 , 有多级中断处理系统 , 多个 16 位定时器 /计数器。 片内 容量加大 ,且寻址范围可达 64 个别片内还带有 A/D 转换接口。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 4 阶段（ 1983 80 年代末） : 16 位单片机阶段。 1983 年 司又推出了高性能的 16 位单片机 96 系列 , 由于其采用了最新的制造工艺 , 使芯片集成度高达 12 万只晶体管 /片 。 第 5 阶段（ 90 年代） : 单片机在集成度、 功能、 速度、 可靠性、 应用领域等全方位向更高水平发展 。 第二节 单片机的应用 由于单片机具有体积小、 重量轻、 价格便宜、 功耗低 , 控制功能强及运算速度快等特点 , 因而在国民经济建设、 军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。 按照单片机的特点 , 其应用可分为单机应用与多机应用。 (1) 测控系统。 用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、 自适应控制系统、数据采集系统等 , 达到测量与控制的目的。 (2) 智能仪表。 用单片机改造原有的测 量、 控制仪表 , 促进仪表向数字化、 智能化、 多功能化、 综合化、 柔性化方向发展。 (3) 机电一体化产品。 单片机与传统的机械产品相结合 , 使传统机械产品结构简化 ,控制智能化。 (4) 智能接口。 在计算机控制系统 , 特别是在较大型的工业测、 控系统中 , 用单片机进行接口的控制与管理 , 加之单片机与主机的并行工作 , 大大提高了系统的运行速度。 (5) 智能民用产品。 如在家用电器、 玩具、 游戏机、 声像设备、 电子秤、 收银机、 办公设备、 厨房设备等许多产品中 , 单片机控 制器的引入 , 不仅使产品的功能大大增强 , 性能得到提高 , 而且获得了良好的使用效果。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第三 节 51 单片机主要应用特性 片机是美国 司于 1980 年推出的产品 ,与 片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令 ,指令数达 111 条，片机可以算是相当成功的产品，一直到现在， 列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品。 列单片机主要包括 8031、 8051 和 8751 等通用产品，其主要功能如下： 8 位 4序存储器 ( 128数据存储器 ( 32 条 I/111 条指令，大部分为单字节指令； 21 个专用寄存器； 2 个可编程定时 /计数器； 5个中断源， 2 个优先级；一个全双工串行通信口；外部数据存储器寻址空间为 64部程序存储器寻址空间为 64辑操作位寻址功能；双列直插 40装；单一 +5 其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指 令系统，堪称为一代“名机”，为以后的其它 单片机的发展奠定了基础。 8051 是 列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、 21 个专用控制寄存器、 4程序存储器、 128 字节的数据存储器、 4组 8 位的并行口、两个 16 位的可编程定时 /计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。 用模块式结构， 列中各种加强型单片机都是以 8051 为核心加上一定的新的功能部件后组成的，从而使它们完全兼容。表 列单片机常用产品特性 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 由于 成了几乎完善的 8 位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。 指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运 算指令、方便的逻辑操作和控制指令、对于编程来说，是相当灵活和方 的。 片机的工作频率为 2振荡频率为 12，一个机器周期为 1个速度应该说是比较快的。 微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，可靠性更高，运行速度更块。由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。因此，在工业测控系统中，使用单片机是最理想的 选择。单片机属于典型的嵌入式系统，所以它是低端控制系统最佳器件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第四 节 片机的组成图 片机（此处以 8051 为列）芯片的基本组成如下图所示 8051 芯片的内部组成框图 现简要介绍 图中各组成部分 1、 中央处理器（ 括运算器和控制器两个主要组成部分，用于实现运算和控制功能。运算器主要包括算数逻辑运算部件（ 位处理器、累加器 A、寄存器 B、缓存器 程序状态字寄存器 及十进制调整电路等。其主要功能是实现数据的算数运算、逻辑运算、位操作及数据传送等。控制器主要由时钟电路和时序电路以及一些控制寄存器组成。其主要功能是协调整个单片机的工作，产生时序脉冲和提供控制信号等。 2、 数据存储器。 列单片机芯片数据存储器共有 128 个存储单元，用于存放可读写的数据。为了与外部扩展的数据存储器相区别，通常称芯片内部的数据存储器为内部数据存储器，简称内部 3、 程序存储器。 8051 芯片内有 4膜 8751 芯片内部有 4来存 放程序和原始数据。通常称之为内部程序存储器或内部 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 4、 定时器 /计数器。 有两个 16 位的定时器 /计数器，以实现定时和计数功能。 5、 并行 I/O 口。 有四个 8 位的 I/O 口（即 用以完成数据的并行输入 /输出。 6、 串行 I/O。 一个全双工串行口，以实现单片机和其他计算机或设备之间的串行数据传送。 7、 中断控制系统。 有 5 个中断源，分高和低两个优先级别。 第五 节 号引脚 标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照 （ 1） 0 口 8 位双向口线（在引脚的 3932 号端子）。 （ 2） 1 口 8 位双向口线（在引脚的 18 号端子）。 （ 3） 2 口 8 位双向口线（ 在引脚的 2128 号端子）。 （ 4） 3 口 8 位双向口线（在引脚的 1017 号端子 8051引脚 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第三 章 全自动洗衣机硬件系统的设计 第一节 复位电路 上电、按键手动复位如下图所示 ，按下按键 源对 c 充电，使 快速到达高电平；松开按键， c 向芯片的电阻放电，恢复为低电平，从而使单片机可靠复位。既可以上电复位，又可以按键复位。 第二节 时钟振荡电路 为片内振荡电 路的输入端， 8051单片机的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式 但需要在 18和 19脚外接石英晶体（12振荡电容，振荡电容的值一般为 10 30文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第三节 示电路 示电路用来显示洗衣机的洗涤和脱水时间，其有两个八位的数码管显示器以及三极管和电阻组成。 示低位， 示高位， 可显示洗衣机的某过程剩余时间。如下图所示： 示电路 第四节 展 示屏的基本工作原理是动态扫描。显示控制的过程是先从数据存储器读得字模数据，再通过单片机的串行口或并行口将数据写给 阵片，然后再行扫描。 动态扫描方案和静态显示方案相比节省驱动元件，但要求刷新频率高于 50避免显示的图像或文字出现闪 烁。由于刷新频率的限制，一片单片机能控制显示元件的片数是较少的。 现在大屏幕 示屏的应用已越来越广泛。为了对成百、上千片的 阵片实现有序的、快速的显示控制，人们动了许多脑筋，双 方案， 方案等都获得了成功的应用 ;但是这些方案的显示控制过程还是先读后写。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第四 章 全自动洗衣机控制系统的软件 设计 第一节 软件构思 根据硬件设计要求，控制主程序流程图如图 示。洗衣机通上电以后，单片机上电，首先进行程序的初始化，包括定时器，外部中断等初始化，以及各参数初始值的设定。默认洗衣强度为标准洗，漂洗次数三次。然后扫描剩余键盘的状态。确定强度和漂洗次数。用数码管显示洗衣时间。当启动键按下以后， 洗衣机进入待命状态，完成进水 洗涤 脱水 漂洗的循环过程。当洗衣机结束时候，发出控制蜂鸣器发声 图 程序流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第二节 洗涤过程流程图 按下启动按扭，开始进水，进水到规定高度，使水位开关接通，实现洗涤正转，并停止进水。洗涤正转 10S 后，停止洗涤，开始洗涤反转。 10S 后，计数器加 1，累计洗涤次数。并判断是否重复进行洗涤 ,若不需要，开始排水，由于排水，水位降低，当水位低于规定下限水 位时，低水位开关接通，开始脱水，脱水 10S 后，计数器加 1，脱水停止。然后再返回到进水动作重复上述过程 3 次，报警并停机。 图 涤过程流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 第三节 脱水、漂洗流程图 按下脱水按钮，洗衣机自动停止进水，电机停止转动，进入漂洗脱水阶段。洗衣机打开排水阀，电动机开始工作，脱水过程一分钟后关闭排水阀，此时判断是否完成脱水漂洗过程，若完成则 启动蜂鸣器，报警 5S 钟，若没完成则自动重复以上过程 图 水漂洗流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 第四节 内部中断流程图 作过程中所需的各种计时均有定时器 0 定时中断服务程序提供。单片机晶振频率12时器 0 选择工作方式 1，设置时间常数，每 0,1 秒中断一次。中断处理流程如下 图 部中断流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 第 五节 外部中断流程图 为防止外部电压过高或过低对洗衣机的电器及控制硬件产出破坏，用外部中断 0 进行保护。当电压过高或过低时，引起外部中断 0，洗衣机停止一切动作，进入保护状态。用外部中断 1 来实现洗衣机过程停止工作。在洗衣过程中，当暂停键 下时，引起外部中断 1，转入中断 1 处理程序。中断 1 处理程序将使洗衣机停止工作，并将停止前的状态储存起来。当按下启动键 ，洗衣机又恢复工 作。程序设计流程如下： 图 部中断流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第五 章 程序调试 在系统样机的组装和软件设计完成以后就进入系统的调试阶段。应用系统的调试步骤和方法是相同的，但具体细节与采用的开发系统（即仿真器）及选用的单片机型号有关。调试的过程就是软硬件的查错过程，分为硬件调试和软件调试。单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的，但通常是先排除系统中明显的硬件故障后才和软件结合起 来调试。在进行硬件调试时先进行静态调试，用万用表等工具在样机加电前根据原理图和装配图仔细检查线路核对元器件的型号、规格哈安装是否正确。然后加电检查各点电位是否正常。接下来再借助仿真器进行联机调试，分别测试扩展的 I/O 口、 I/O 设备、程序存储器以及晶振和复位电路并改正其中的错误。 第一步：在没通电之前先用万用表检查线路的正确性并核对元器件的型号、规格是否符合要求。特别注意电源的正负极以及电源之间是否有短路并检查地址总线、数据总线、控制总线是否存在相互间的短路或其它信号线的短路。第二步：通电后检查单片 机 I/O 的电位，测量各点电位是否正常。尤其是应注意单片机输出口的各点电位。若有高压将有可能损坏外部仿真电路，同样如果电压过低就没有能力驱动负载。 第三步：将 单片机信号输出接口与外部仿真电路接口连接起来。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 总结 为期三 学期的毕业设计结束了，在这短短的几个月当中，我们不仅巩固了以前学到的专业知识，更重要的是我们学到了许多新知识，学会了设计一个系统的步骤、方法和设计思想，还学到了作为一个设计人员应该具备的素质。 在毕业设计之初，我们首先拿到了毕业设计的题目洗衣机控制控制系统设计，从中我 们知道了这次设计的目的、要求以及要完成的工作。开题之后我们进入了资料检索阶段，通过在网上及图书馆查找资料，了解了洗衣机控制控制系统的发展状况以及现状，从中得到了许多对我们设计有用的东西，并最终确定一套方案。 我们的方案是利用单片机来实现的，所以翻阅了大量的单片机书籍。我们以前的学习是围绕 51 系列的单片机，故在我们的系统中我们选择了8051 为 们在图书馆和和网站上查到了好多的单片机和传感器方面的知识，这对我们的设计是很有必要的，它也会对我们以后的工作有很大的帮助。 设计总是在不断的改进和完 善中完成的，每一个器件的选择都要有很多的考虑。我们在设计中不断的更换新的器件和设计方法，最后做成了本次设计。