洗衣机实验报告.doc

数字显示洗衣机控制系统学习、原理设计、单片机编程及PCB设计一、 任务描述当今社会中几乎每家每户都有一台洗衣机。洗衣机省时省力省水，节省了很多劳动力，使得洗衣服不再被人们所发愁。而且现在的洗衣机都越来越先进，其实洗衣机中各种操作都是通过单片机控制实现的。将单片机用于家电中的洗衣机控制具有精度高、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量和数量、节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。 二、设计原理1、设计目的：通过对洗衣控制系统模型的设计巩固学习单片机的键盘、显示器、定时器、并口等部分的综合应用。 2、摘要：基于MCS-51 单片机的洗衣控制系统，控制面板由按键、指示灯和LED 显示器组成。按键选择洗衣机工作方式，指示灯配合按键工作，LED 显示器则显示洗衣机洗涤和脱水时间。洗衣机的整体电路模块包括键盘矩阵、指示灯、电动机控制及电源电路。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。三、设计方案 1、面板设计：洗衣机的控制面板如图1，由4 个按键，7 只指示灯和2 只LED 显示器组成。按键选择洗衣机工作方式，指示灯配合按键工作，LED 显示器显示洗衣机洗涤和脱水时间。2、工作流程：2.1.打开洗衣机的电源开关后，强洗指示灯被点亮，表明洗衣机当前处于强洗模式，电动机只1个方向运转。按下“增”按键，则选择弱洗工作模式，电动机正反2 个方向交替运转，每隔1min 变换方向1 次。2.2.设置好强洗、弱洗工作模式后，按下“编程选择”按键，则“洗涤次数”指示灯被点亮，此时按下按键“增”或“减”，就可设置洗涤次数。2.3.洗涤次数设置好后，按下“编程选择”按键，指示灯“洗衣定时”被点亮，此时按下按键“增”或“减”，就可设置洗衣时间。2.4.洗衣时间设置好后，按下“编程选择”按键，指示灯“脱水定时”被点亮，此时按下按键“增”或“减”，就可设置脱水时间。2.5.设置好洗衣机的工作模式后，按下“启动”按键，洗衣机开始工作。在洗衣的过程中，指示灯“洗衣机剩余时间”被点亮，此时LED 显示器显示的数字即为洗衣机的剩余时间。2.6.当用户设置的洗衣时间结束后，洗衣机将洗衣机水桶里面的水放掉，然后启动电动机，脱水过程开始。此时指示灯“脱水定时”被点亮，LED 显示器显示的数字即为脱水剩余的时间。2.7.脱水完成后，洗衣机的蜂鸣器发出5 次“嘟嘟”声，提示用户洗衣过程已经结束。3、硬件电路设计：3.1 洗衣机的整体电路模块洗衣机的电路模块如图 2。3.2 组成部件：8051 单片机、74138 译码器、与门、水位检测机构、指示灯、电动机、蜂鸣器、电控水龙头、LED 显示器及4 只按键。3.3 原理介绍：水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆等组成，玻璃管与洗衣桶相连，玻璃管中的水位就是洗衣桶内的水位，在放水或进水的过程中，浮子带动金属管上下移动，当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与金属地相连，致使引脚INT1处于低电平，向CPU 申请中断，否则INT1 被上拉电阻上拉为高电平。74138 的输入端C、B、A 分别接单片机的P1.3、P1.4、P1.5，输出端Y0 控制“洗衣剩余时间”指示灯，Y1 控制“脱水剩余时间”指示灯，Y2 控制“强洗”指示灯，Y3 控制“弱洗”指示灯，Y4 控制“洗涤次数”指示灯，Y5 控制“洗衣定时”指示灯，Y6 控制“脱水定时”指示灯。电动机有2 个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0 相连，另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1 相连。电控水龙头共2 只，一只为进水龙头，受P3.0 控制，另一只为出水龙头，受P3.1 控制，当电控水龙头的控制端为“1”时，水龙头打开，当电控水龙头的控制端为“0”时，水龙头关闭。LED 显示器共2 只，P0 控制高位显示器，P2 控制低位显示器，按键4 只，分别为“编程选择”、“增”、“减”，和“启动键”，这4 只键组成的22 键的矩阵式键盘，该键盘使用引脚INT0 向CPU 申请中断，P3.5 和P3.4 为该键盘的行输出，P3.6 和P3.7为该键盘的列输入，蜂鸣器由P1.2 控制，当P1.2输出为“1”时，蜂鸣器发声。本系统采用6M 的晶体振荡器，定时器0 和定时器1 的初始值设置为每隔100 毫秒产生1 次中断。 图2 洗衣机电路模块3.4 键盘矩阵电路键盘由4 只按键组成22 矩阵键盘，4 只按键用于洗衣机的工作方式选择，指示灯配合按键工作。该键盘使用引脚INT0 向CPU 申请中断，P3.5和P3.4 为该键盘的行输出，P3.6 和P3.7 为该键盘的列输入，电气原理见图2。3.5 指示灯电路图图 2 中，74138 的输入端C、B、A 分别接单片机的P1.3、P1.4、P1.5，输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6 分别与7 个发光二极管的阴极相连，发光二极管的阳极接电源。74138 的输出端Y0 控制“洗衣剩余时间”指示灯，Y1 控制“脱水剩余时间”指示灯，Y2 控制“强洗”指示灯，Y3 控制“弱洗”指示灯，Y4 控制“洗涤次数”指示灯，Y5 控制“洗衣时间”指示灯，Y6 控制“脱水时间”指示灯。3.6 电动机控制电路电动机控制电气原理如图 3。电动机有2 个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0 相连，另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1 相连。系统供电时，交流220V 电压经过双向可控硅加在电动机的2 个控制端，可控硅的控制端由单片机的P1.0、P1.1 控制，当洗衣机接到“强洗”指令时，P1.0 输出高电平，经过功率管8050 放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅TR1 导通，电机正向旋转。当洗衣机接到“弱洗”指令时，P1.1 输出高电平，经过功率管8050 放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅TR2 导通，电机反向旋转。在整个洗衣过程中，程序会不断判断洗衣机的强弱洗模式，从而不断调整电机转动方向。3.7 电源部分系统电源电气原理图如图4。市电220V 经过变压器T 变压为12V 交流电压，通过4 只二极管1N4004 全桥整流后，再经过电容C 滤波后得到光滑的直流电压，经过三端稳压器7805 稳压后得到稳定的+5V 电压给各器件供电。 图4 系统电源部分电气原理图4、算法和程序框图：5、洗衣控制程序：定时中断服务程序、外中断服务程序、主程序。主程序框图如图5。主程序编程：ORG 00HLJMP MAINORG 03HLJMP SINTOORG 0BHLJMP ST0ORG 13HLJMP SINT1ORG 1BHLJMP ST1DISLAB: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66HDB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FHMIAN: CLR F MOV 70H, #0 MOV 71H, #3 MOV 72H, #30 MOV 73H, #5 MOV 76H, #1 MOV 79H, #0 MOV 7AH, #0 CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2CLR P3.4CLR P3.5MOV P0, #0MOV P2, #0CLR P3.0CLR P3.1MOV TMOD, #11HMOV TH0, #3CHMOV TH1, #0B0HMOV TL0, #3CHMOV TL0, #0B0H SETB IT0 SETB IT1 SETB IT0 SETB EA SETB EX0 JNB F, $ MOV A, 72HMOV B, 71HDIV ABMOV 74H，AMOV R2, 71HLAB： SETB P3.0CLR FSETB EX1JNB F, $CLR P3.0SETB P1.0SETB TR0JB TR0， $SETB P3.1CLR FJNB F, $CLR P3.1DJNZ R2, LAB2CLR P1.1SETB P1.0SETB TR1JB TR1, $CLR P1.0MOV R2, #5ALARM: SETB P1.2MOV R3, #0DELAY1: NOPDJNZ R3, DELAY1CLR P1.2DELAY2: NOPDJNZ R3, DELAY2DJNZ R1, ALARMCLR FLJMP MLAB1；外中断1服务程序；SINT1: SETB FRETI；定时器0服务中断程序；ST0: MOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HINC TIMERSCJNE TIMERS, #10H, TOLAB1MOV TIMERS, #0INC TIMERM CJNE TIMERM, #60, TOLABMOV TIMERM, #0MOV A, #99H ADD A, 72HDA AMOV R1, #72HLCALL DISPLAYCJNE 70H, #1, TOLAB2JNB P1.0, TOLAB21CLR P1.0 SETB P1.1LJMP TOLAB22TOLAB21: SETB P1.0CLR P1.1TOLAB22: INC 75HMOV A, 74HCJNE A, 75H, TOLAB1CLR TR0TOLAB: RETI；定时器1中断服务程序；ST1: MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0HINC TIMERSCJNE TIMERS, #10H, TOLAB1MOV TIMERS, #0INC TIMERMCJNE TIMERM, #60, TOLAB1MOV TIMERM, #0MOV A, #99HADD A, 73HDA AMOV R1, #73HLCALL DISPLAYMOV A, 73HJNZ T1LAB1CLR TR1T1LAB1: RETIDISPLAY: MOV A, R1SWAP AANL A, #0FHMOV DPTR, #DISLABMOVC A, A+DPTRMOV P0, AMOV A, R1ANL A, #0FHMOVC A, A+DPTRMOV P2, ARETEND外中断0中断服务子程序：SINT0: SETB P3.5CLR P3.4MOV A, P3ANL A, #0C0HCJNE A, #0C0H, INTLAB1CLR P3.5SETB P3.4MOV A, P3ANL A, #0C0HORL A, #20HINTLAB1: CJNE A, #0A0H, INTLAB3INC 76HMOV R0, 76HCJNE R0，#5，INTLAB2MOV 76H, #1INTLAB2: CJNE 76H, #1, INTLAB21CLR P1.3SETB P1.4CLR P1.5RETIINTLAB21: CJNE 76H, #2, INTLAB22SETB P1.3CLR P1.4CLR P1.5MOV R1, 71HLCALL DISPLAYRETIINTLAB22: CJNE 76H, #3, INTLAB23SETB P1.3CLR P1.4SETB P1.5MOV R1, 72HLCALL DISPLAYRETIINTLAB23: SETB P1.3SETB P1.4CLR P1.5MOV R1, 73HLCALL DISPLAYRETIINTLAB3: CJNE A, #6, INTLAB4CJNE 76H, #1， INTLAB31XRL 70H, #0FFHCPL P1.5RETIINTLAB31: CJNE 76H,#2，INTLAB32MOV A, #1ADD A, 71HDA AMOV R1, 71HLCALL DISPLAYRETIINTLAB32: CJNE 76H, #3， INTLAB33MOV A, #1ADD A, 72HDA AMOV R1, 72HLCALL DISPLAYRETIINTLAB33: MOV A, #1ADD A, 73HDA AMOV R1, 73HLCALL DISPLAYRETIINTLAB4: CJNE A, #8, INTLAB5CJNE 76H, #1， INTLAB41XRL 70H, #0FFHCPL P1.5RETIINTLAB41: CJNE 76H, #2， INTLAB42MOV A, #99HADD A, 71HDA AMOV R1, 71HLCALL DISPLAYRETIINTLAB42: CJNE 76H, #3，INTLAB43MOV A, #99HADD A, 72HDA AMOV R1, 72HLCALL DISPLAYRETIINTLAB43: MOV A, #99HADD A, 73HDA AMOV R1, 73HLCALL DISPLAYRETIINTLAB5： STEB FRETI四、总结这次的“数字显示洗衣机控制系统学习、原理设计、单片机编程及PCB设计”的课程设计，我从中感触颇深。上学期的单片机课程学习和课程设计让我们对单片机有了了解，本学期的课程设计巩固了我们上学期所学内容，而且让我们对生活中的常见的家电-洗衣机的结构、功能和性能有了更准确地认识。将生活中的一些用品和书本知识联系在了一起，使我