洗衣机控制系统设计.doc

四川科技职业学院毕业(论文) 第 44 页 毕业设计(论文)洗衣机控制系统设计学 院移动通信与软件年 级2011级电信产品班 专 业智能化产品设计学 号201101030111学生姓名刘毅指导老师胡智林 2014 年4月 授人以渔 能力为本毕业设计诚信承诺书题目智能化洗衣机控制系统设计学生姓名刘毅学号 201101030111专业电子信息工程班级 智能化产品设计学生承诺我承诺在毕业论文(设计)活动中，遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文(设计)内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况，如果有违规行为和论文抄袭率达到30%以上，我愿意承担一切责任，接受学校的处理。 学生(签名)： 年 月 日查询毕业设计（论文）抄袭结果： % 指导教师承诺我承诺在毕业论文(设计)活动中，遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文(设计)内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。 指导教师(签名)： 年 月 日四川科技职业学院毕业设计(论文)任务书学生姓名刘毅学号201101030111指导教师胡智林学院名称移动通信与软件学院专业名称智能化产品设计论文题目洗衣机控制系统设计题目来源实习实践（ ）理论研究（ ）一、基本任务与要求基本任务：通过论文及设计，利用自己的专业知识对洗衣机控制系统设计的基本模块及功能进行实现，按照设计要求自由做出仿真，并调试成功。 要求：设计要有一定的专业性，体现出自己的专业所学，利用洗衣机控制系统设计对洗衣机控制系统进行优化，以方便居民生活和加强民族企业的发展和在国际市场中的竞争力，提高自己的专业技能等。二、工作内容及时间安排1选题：2013 年 7 月 20 日前2开题报告：2013 年 8 月 10 日前3收集资料及实施研究：2014 年 1 月 15 日前4完成初稿：2014 年 3 月 01 日前5完成修改稿：2014 年 3 月 15 日前6完成定稿：2014 年 4 月 01 日前7答辩：2014 年 4 月 20 日前四川科技职业学院毕业设计（论文）评审表姓名刘毅 学号201101030111题目洗衣机控制系统设计评价项目具体要求权重ABCDE调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。0.1研究方案的设计能力论文的整体思路清晰，结构完整、研究方案完整有序。0.2分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量及工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；试验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.2创新工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破或独特见解。0.1评定成绩（优、良、中、及格、不及格）指导教师意见：指导教师姓名：20 年 月 日摘 要随着社会经济的发展，人类的洗衣已经逐渐由洗衣机代替手工洗衣！洗衣机的问世给人类带来的利益的无穷止境的。随着人类科学的发展，社会的逐渐进步，在19世纪世界上第一台洗衣机问世。近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测的日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。洗衣机的出现已经彻底的改变了人们的生活。 此次设计的洗衣机控制系统以51单片机为核心，通过51单片机结合外围电路综合控制数码管的时间显示，LED灯的进水放水模拟，直流电机的转动，蜂鸣器的发声模拟。硬件的完美只是一部分，如果没有软件的驱动，硬件就是一个躯壳，是没有灵魂的花瓶，摆设而已，不管是在计算机上还是在本次设计的洗衣机系统上，在软件上的优化设计可以使效果更为理想，本文编写的主导思想是软硬件相结合，来进行各功能模块的编写实现。关键词：单片机，直流电机，蜂鸣器，数字按键，LED指示灯，数码管目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 国内洗衣机市场现状11.3 传统洗衣机11.4 现代洗衣机21.4.1 波轮式洗衣机21.4.2 滚筒式洗衣机31.4.3 搅拌式洗衣机31.5 本文研究的意义41.6 论文研究的主要内容4第二章 系统总体方案设计52.1 系统功能简介52.2 系统总方案设计52.3 L298N 电机驱动芯片82.4 74HC573锁存器9第三章 系统硬件实现113.1 电源设计113.2 数码管显示电路153.3 按键检测电路173.4 电机驱动电路203.5 LED模拟部分223.6 蜂鸣器报警电路23第4章 系统软件实现254.1 数码管显示电路254.2 按键控制操作274.3 LED灯显示274.4 电机驱动28第五章 仿真调试29结 论33致 谢34参考文献35附录一（主原理图）36附录二（源程序）37第一章 绪论1.1 引言从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打等这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。 随着人类科学的发展，社会的逐渐进步，代替手工洗衣的洗衣机开始问世。 最早的洗衣机出现于19世纪，当时的“手洗时代”受到了前所未有的挑战！到了1985年，汤姆森公司推出电子洗衣机，该洗衣机备有多种速度及温洗、干洗功能，操作全由电脑控制，被称为“21世纪洗衣机”，这种21实际洗衣机相对于传统的手动洗衣机可以说是一个传说，至到如今随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。洗衣机他终结了人类的手工洗衣时代，对于推动人类社会进步有着非常大的意义，对于方便人们生活更是，提高了一个档次，不得不说他是人类的大功臣。1.2 国内洗衣机市场现状据2013-2017年中国洗衣机行业产销需求与投资预测分析报告分析，从全国范围来看，目前我国洗衣机市场普及程度已经超过了76%，其中城镇市场已经超过了96%，农村市场也已经超过了53%;随着国家开展家电下乡、扩大内需的政策，洗衣机企业将目光均投向了拥有较大消费潜力的农村市场。未来几年，我国洗衣机市场需求增长空间将主要来自于：以城镇化和农村市场为主的首次需求，以及以城镇市场消费升级为主的更新需求;整个洗衣机市场需求在未来几年将继续保持温和增长态势。由此可见国内的洗衣机市场还是有非常大的发展后劲。1.3 传统洗衣机机械力，洗涤液，水，是洗衣机洗涤过程中的三要素。洗衣机运动部件产生的机械力和洗涤液的作用使污垢与衣物纤维脱离。1858年，一个叫汉密尔顿的美国人在匹兹堡制成了世界上第一台洗衣机该洗衣机的主件是一直圆桶，桶内装有一根带有浆状叶子的直轴，轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。但是这台洗衣机使用费力，且损伤衣物，因而没有被广泛使用。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。布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。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。与普通滚筒洗衣机在洗涤时需要加热整个滚筒的水不同，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。传统洗衣机经过三个阶段的发展逐渐由蒸汽取代手工。传统洗衣机的使用仍然有许多的不便，比如圆桶式洗衣机容易造成衣物的损伤，木制洗衣机太过耗费体力，蒸汽洗衣机不太环保，稀释完洗衣液后释放的蒸汽，污染空气等。1.4 现代洗衣机1.4.1 波轮式洗衣机波轮式洗衣机原理：波轮式洗衣机是洗衣机的一种，由电动机带动波轮转动，衣物随水不断上下翻滚。洗涤衣物有单桶、套桶、双桶几种。它的结构比较简单，维修方便，洗净率高，但对衣物磨损率大，用水多。波轮式洗衣机的优点：操作方便是波轮式洗衣机最大的优点，即使老年人，也能轻松使用；另外如果您在洗涤过程中发现有衣服遗落，可以随时添加，这一点相较于滚筒洗衣机来说要略胜一筹。关于省电，相对于普通滚筒洗衣机来说，波轮洗衣机还是有一些优势的，而如今市场中出现了很多的带有变频技术的滚筒洗衣机，这样就缩短了波轮和滚筒在耗电方面的优势。波轮式洗衣机的缺点：波轮洗衣机的传统洗衣工艺也给它带来了一些负面影响，不可避免的就是用水量太大，很多家庭尤其是家庭成员中的老年人对于波轮洗衣机漂洗过程大量的用水感到不满。另外，衣物缠绕现象以及磨损严重更显而易见，一些羊毛、羊绒、真丝等材质的衣物不敢轻易放进洗衣机中，而是单独送往洗衣房。1.4.2 滚筒式洗衣机工作原理：滚筒洗衣机发源于欧洲，洗衣方法是模仿棒锤击打衣物原理设计，利用电动机的机械做功使滚筒旋转，衣物在滚筒中不断地被提升摔下，再提升再摔下，做重复运动，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗涤干净。而波轮式洗衣机需要水来让衣服飘起来，之后不停搅拌摩擦达到清洁目的。滚筒式洗衣机优点：滚筒洗衣机由微电脑控制，衣物无缠绕、洗涤均匀、磨损率要比波轮洗衣机小10%，可洗涤羊绒、羊毛、真丝等衣物，做到全面洗涤。也可以加热，使洗衣粉充分溶解，充分发挥出洗衣粉的去污效能。可以在桶内形成高浓度洗衣液，在节水的情况下带来理想的洗衣效果。一些滚筒洗衣机较波轮洗衣机，除了洗衣、脱水外，还有消毒除菌、烘干、上排水等功能，满足了不同地域和生活环境消费者的需求。滚筒式洗衣机的缺点：传统的滚筒洗衣机具有耗时这一缺点，时间一般在一小时左右，而老式的滚筒洗衣机一旦关上门，洗衣过程中无法打开，添加衣物不方便。但新式的洗衣机具有中途添衣功能，就解决了这个问题。还有一个问题是新旧机型都无法避免的，那就是耗电相对于其他类型洗衣机，滚筒洗衣机更加消耗电量。不过，市场中的变频技术可以稍缓解耗电的劣势。同时，由于滚筒洗衣机的特别洗衣原理，它的体重远远高于波轮洗衣机，不易被移动，位置更需固定。1.4.3 搅拌式洗衣机简介：搅拌式洗衣机内筒中央的一个搅拌棒和几片搅拌翼，能够保持在360之内依据不同衣物质地、脏污程度、洗涤物质量等或快或慢地来回旋转，将衣物揽在怀中来回揉搓，彻底清除污渍。因此，搅拌式洗衣机具有不缠绕、不磨损、省电、洗涤力强等诸多优点，兼具波轮式与滚筒式的优点，并且克服了两者的不足。滚筒式洗衣机的价格一般在3000块钱左右，波轮式洗衣机的价格在1000到2000之间，而搅拌式的洗衣机在2000块钱左右。由此可见，搅拌式洗衣机的优缺点。1.5 本文研究的意义在上文1.2章节中我们提到，我国的洗衣机市场还是有着非常庞大的市场，尤其是家电下乡所带来的后劲是非常庞大的！前瞻网认为节水将成未来洗衣机重点发展方向，洗衣机产业目标主要涵盖节电节水、产品功能、绿色设计三大方向。到2020年，滚筒洗衣机达到欧盟A+等级耗电、耗水要求，波轮式全自动洗衣机达到国标A+等级耗电、耗水要求，滚筒式干洗一体机达到国标A+等级耗电、耗水要求。由此可见在产品功能方面，洗衣机的发展方向是大容量，低噪声、低振动，低功耗，节水的方向发展。而此发展得方向也就是本文研究的意义所在。希望通过此次设计丰富自己的技术实力，也希望为产业环保事业现在的一个发展方向，生态又节能做出一份贡献！1.6 论文研究的主要内容此次设计的洗衣机控制系统以51单片机为核心，通过51单片机结合外围电路综合控制数码管的时间显示，LED灯的进水放水模拟，直流电机的转动，蜂鸣器的发声模拟，如图1-1所示。STC89C52RC主控制器数码管显示模块按键检测模块电机模拟模块LED模拟模块蜂鸣器报警模块图 1-1单片机控制模块第二章 系统总体方案设计2.1 系统功能简介本系统设计任务书要求如下：1.系统的数码管具有显示功能，实现时间的倒计时。2.系统的按键具有可用性作用，按下按键执行相应程序。3.系统的LED灯具有指示作用，不同的灯代表不同的显示含义。4.系统的蜂鸣器具有发声作用，发出声音后到停止结束。2.2 系统总方案设计本次设计的控制系统主芯片有4个，STC89C52单片机，L298N电机驱动芯片，74HC573锁存器两个。以单片机为核心精确控制L298N的状态，达到控制电机转动的目的，控制74HC573锁存器状态以达到控制数码管的显示功能。核心部分“单片机”，本次设计的核心部分是“单片机控制系统”，采用STC系列的89C52单片机。选STC单片机的理由：降低成本，提升性能，原有程序直接使用,硬件无需改动，使设计的相关作品，更经济更容易控制。STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机如图2-1所示，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。图 2-1 51单片机引脚图指主要特征如下：1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。2.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）。3.工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz。4.用户应用程序空间为8K字节。5.片上集成512字节RAM。6.通用I/O口32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可。8.具有EEPROM功能。9.具有看门狗功能。10.共3个16位定时器/计数器。即定时T0、T1、T2。11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。13.工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。14.实物图及PDIP封装。图2-2则是通过单片机控制的设计主框图，在主框图背景下将对各个模块进行系统的分时设计。STC89C52RC主控制器数码管显示模块按键检测模块电机模拟模块LED模拟模块蜂鸣器报警模块图 2-2 主控制模块图2-3是本次设计的流程图，开始为待机初始状态-进水-暂停-洗涤-暂停-洗涤-暂停-脱水-报警-停止，洗衣完成。初始状态进水洗涤正转暂停洗涤反转暂停排水脱水报警停止暂停图 2-3 设计流程图2.3 L298N 电机驱动芯片L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。采用此芯片驱动本设计的直流电机相对搭建文氏H桥等电路更加安全稳定。L298N运行逻辑如表2.1所示：表2.1 L298N逻辑表ENAIN1IN2运行状态0XX停止110正转101反转111刹停100停止在表2.1中ENA为L298N芯片的使能端，相当于总开关的意思，由表2.1中可知当ENA为零时（低电平），输出IN1，IN2都为X（X代表低电平），当ENA为1状态，总开关打开，此时只要控制电机两端电平相反即可，当电机两端电平相同时，电机为停止状态。图 2-4 L298N引脚图2.4 74HC573锁存器74HC573是高性能硅门CMOS器件，他的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O通道，双向总线驱动器和工作寄存器。74HC573逻辑表如表2.2所示：表 2.2 74HC573 逻辑表输入输出输出使能锁存使能DQLHHHLHLLLLXLHXXZ第三章 系统硬件实现3.1 电源设计完整的电源系统应该包括整流-滤波-稳压最后才是输出！如图3-1所示：变压器整 流电 路滤 波电 路稳 压电 路负 载220AC图 3-1 电源设计流程在本次设计中，为突出设计的技术性和安全性，稳定性，我们将不采用变压器而是直接采用相关电源芯片转换，虽然只要遵守安规的一些规定要求设计变压器，使用变压器时一般情况下是不会出现一些什么问题，但是当产品长时间堆放由其是在冬天的时候，由于潮湿等因素再次通电后很容易发生变压器引脚之间的打火现象等，这样是非常不安全的，或发生爬电炸机等现象，然而当我们采用集成电源芯片处理时，这种采用电源数字芯片处理的电路输出，体积小，便于使用，非常方便，而这种电源芯片输出更加稳定，输出后经过滤波电路滤波，滤波以使电路电压波形更加平滑输输出稳定的电压，然后再经过稳压电路稳压使负载供电更加稳定，达到负载运作的最优效果，其完整的电源电路图如图3-2所示：图 3-2 完整电源电路图3-3即为220V交流输入部分，经过15A/275V的保险丝后通过工模扼流圈达到保护电路和滤除共模干扰信号的作用，滤波器（T1）接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，而压敏VR2电阻和电容C2共同组成阻容滤波电路，为下文整流提供稳定的交流电。图 3-3 220AC输入部分如图3-4所示，经过四个IN4007的整流二极管组成的整流电路（rectifying circuit）把220V交流电转换为直流电的电路。 上图既为电源整流部分，在电路中采用的是IN4007整流二极管。图 3-4 滤波整流部分IN4007属于Standard Recovery型二极管。封装形式为DO-41。其最大输入反向峰值电压：1000V，最大输入反向平均电压：700V，额定输出电流If平均：1A。在1A交流25下，最大正向导通电压：1.1V，总功率：2.5W，针脚数: 2 ，结温Tj最高: 175C它各项强大的参数可以说完全满足电路的稳定性需求。220V电压转12V为数字芯片转换部分，如图3-5所示，使用芯片转换部分较变压器转换的好处既是不用考虑安规，可避免变压器引脚之间由于某些原因而引起的打火事件，其功能更加可靠，稳定与安全。图 3-5 AP8012电源转换12V电路图 3-5中即为220直流电压输入到AP8012电源转换后的12V输出部分，工字电感L1，电解电容CD4用于接地滤波，使12V输出波形更为平滑，稳定。一块好的电源才是产品电路工作稳定的基础保证，只有电源系统稳定了，负载供电稳定了，负载才能更好的工作，再此对本设计的电源系统做出了相关的着重介绍。图 3-6 5V输出电路如图3-6既是经过工字电感后的12V输出到三端稳压78L05，再经过三端稳压3脚后输出的5V稳压电源，以提供后面单片机和L298N芯片的供电。3.2 数码管显示电路数码管介绍：“数码管”是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。其分类： 按段数：可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）。按能显示多少个（8）可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。按发光二极管单元连接方式：可分为“共阳极数码管和共阴极数码管”。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。在本设计中采用两位共阴极数码管如图3-7所示：图 3-7 数码管引脚图“A,B,C,D,E,F,G,DP”为数码管的段选信号接口端，用于控制数码管的显示内容。“1,2”为位选接口端，用于控制两位中的哪一位数码管亮/显示。在图3-8中您将发现除了地线（GND）以外并没有直接的线连接，这是因为此图为仿真图，为保持图纸的简易整洁，便采用了网络标号的方式连接好各线路。数码管的八位段选端“A-DP”连接到锁存器U3的输出端（锁存器D0-D7为锁存输出，Q1-Q7为锁存输出端），当通过单片机发送数据信号时经过一个74HC573的锁存处理，输送给数码管以控制其显示位数和显示；数码管的位选 ,W1,W2分别连接到锁存器U4的19,18脚，U4的LE端连接到单片机的I/O口，以便接收从单片机发送过来的数据，控制数码管的显示位，及控制数码管显示哪一个，如图3-8与3-9所示：图3-8 数码管连接锁存器图图 3-9 单片机引脚与数码管引脚连接图Q1-Q7为锁存输出端，当通过单片机发送数据信号时经过一个74HC573的锁存处理，输送给数码管以控制其显示位数和显示内容。3.3 按键检测电路按键介绍：键盘/按键分为编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键盘编码号或键盘值得称为编码按键，如计算机键盘，而靠软件编程来识别的键盘称为非编码键盘，在单片机的各系统中用得较多的既是非编码键盘，而非编码键盘又分为独立键盘和行列式（又称为矩阵式）键盘。在本实验中采用的就是非编码键盘的独立按键！独立按键的实物如图3-10所示：图 3-10 按键实物图 图3-11 灌电压检测按键 图 3-12 灌电流检测按键独立按键的使用很简单；图3-11所示为按键的左侧接单片机I/O口，按键右侧则是接地，根据电流的流向可知，此时单片机输出将从左到右，所以只要单片机给一相应高电平检测按键时按键按下时单片机便检测到低电平，数据传回单片机，图 3-12反之。按键误差： 图 3-13 按键检测误差图 图 3-14 波形图从图3-13（实际波形）和图3-14（实际波形）可以看出，当按键被按下时，其理想波形与实际波形之间是有很大区别的，实际波形在按键被按下和松手释放的瞬间都有抖动现象，抖动时间长短和按键的机械特性有关，一般为5-12ms。通常我们手动按下键然后立即释放，这个动作中稳定闭合的时间超过20ms。一般有专用的去抖电路，也有专用的去抖芯片，在此论文中，采用的是软件延时的方法消除去抖。图3-15 单片机按键检测图图3-15既是本次设计所需要设计的按键部分，前面讲述了按键的分类选择以及如何精确控制按键，在此，我们通过灌电流的方法控制按键，单片机采集按键信号时默认I/O口的电平为高电平，所以当按键按下时按键两端即产生压降，单片机即可采集到I/O口电平的变化，即可通过采集到的高低电平控制主程序中的按键部分。3.4 电机驱动电路直流电机介绍：直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。实物如图3-16所示：图 3-16 电机实物图直流电机的分类：直流发电机：直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器。它主要作为直流电动机、电解电镀，电冶炼，充电以及交流发电机的励磁电源所需的直流电机。直流电动机：将直流电能转换为机械能的转动装置。电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。无刷直流电机：无刷直流电机是近几年来随着微处理器技术的发展和高开关频率，低功耗新型电力电子器件的应用，以及控制方法的优化和低成本、高磁能级的永磁材料的出现而发展起来的一种新型直流电动机。本次设计采用的既是12V普通无刷直流电机！即通过12V直流电即转动！接线图如图3-17所示：图 3-17 电机接电图PWM技术简介：脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5个周期。脉宽调制（PWM）基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。驱动电路如图3-18所示：图3-18 L298N驱动电机图图 3-19 单片机控制L298N图图3-19为单片机控制图，其L298N芯片的第1,15,8脚接地，5,7脚分别接单片机的I/O信号口以输入信号，2,3脚接直流电机两侧驱动控制直流电机，第9脚接5V电源，给芯片供电使用，而从芯片输出的电压不足以驱动直流电机，所以芯片4脚外接12V驱动直流电机！正如上文对PWM简介一般，在此我使用PWM技术来控制对电机电压的输出以达到控制直流电机的转速，从而实现直流电机转速的普通匀速，以此仿真洗衣机的洗涤过程，以直流电机的快速转动来模拟脱水！3.5 LED模拟部分设计流程：当洗衣机电源接通后，如按下开机键LED D1则常亮至洗衣结束。开始进水，LED D2常亮，模拟进水。开始放水，LED D3常亮，模拟放水。洗衣完成，LED D4亮5S至电源关闭。本设计指示灯模块采用灌电流方法控制LED灯的亮灭！单片机I/O口默认是高电平！在初始状态时需要给单片机I/O口一个低电平来关闭LED灯的亮，因为默认是高电平而LED负端接的GND所以在开启单片机供电电源时，LED灯两端产生压降，小灯亮；当给I/O口一个低电平时LED灯熄灭，要想点亮LED I/O口只需要一个高电平即可精确控制，单片机连接LED如图3-20所示：图 3-20 单片机连接LED图3.6 蜂鸣器报警电路蜂鸣器介绍：有源蜂鸣器：内部带震荡源，所以只要通电就会发声，不利于程序的控制。而无源蜂鸣器则需要数字信号触发其内部震荡电路，以此来控制其发声本次设计采用的无源蜂鸣器，价格低廉更便于控制。蜂鸣器发声电路原理图如图3-21所示：图 3-21 蜂鸣器电路图5V电源经过R80限流后给蜂鸣器供电，防止电流过大而烧坏蜂鸣器，起着限流作用，当BUZZR接收到单片机的高电平时，经过R88产生压降使三极管S8050的基极导通，从而使三极管导通，5V电源经过蜂鸣器到三极管E极再到地，蜂鸣器导通发声，当BUZZER接收到来自单片机的低电平时，三极管截止，蜂鸣器关闭，停止发声。第4章 系统软件实现4.1 数码管显示电路单片机发送位选指令74HC573锁存锁存信号控制数码管位选通单片机发送段选指令控制数码管段选通数码管电平变化显示或关闭结束图4-1 数码管显示操作流程图如图4-1当单片机发送锁存指令后，74HC573锁存器接收指令执行相应操作控制数码管的显示，当程序显示程序执行结束，数码管显示结束。4.2按键控制操作单片机发送指令初始化I/O口按键按下单片机检测I/O口电平单片机执行相应程序按键松开结束图4-2 按键检测流程图如图4-2所示，单片机I/O口初始化后就开始不断扫描定义的I/O口引脚电平变化状态，当按键有被按下，单片机立即检测到I/O口电平的变化并执行相应程序，直到程序结束。4.3 LED灯显示单片机发送指令控制I/O口状态单片机执行LED显示程序I/O口电平变化LED灯亮程序结束LED灯熄灭图 4-3 LED显示流程图在单片机发送指令控制I/O口电平后，单片机输出不同的高低电平，当LED正接单片机I/O口，负极接GND时，单片机若发送高电平，I/O口输出高电压，与LED负端共同产生压降，LED亮直至LED灯熄灭。4.4 电机驱动单片机发送位指令L298N接收指令L298N控制内部电路导通L298N输出电压控制电机电机通过电流转动程序结束电机停止转动 图4-4 电机驱动流程图如图4-4所示，当单片机发送指令控制L298N电机芯片后，L298N执行相应程序，导通不同端口，控制电压的变化从而达到控制电机的目的，当程序结束时，电机停止转动。第五章 仿真调试图 5-1 仿真调试图在设计完硬件和软件后对系统也进行仿真，如图5-1所示是本次设计仿真电路图，这里用的仿真软件是protues。仿真运行结果没什么问题，可以满足设计要求。将hex文件拷贝到实际的硬件电路上的单片机上，然后进行测试设计要求的各种功能。图5-2 keil2调试图 如图 5-2所示系统调试用到的软件是keil uvision2和protues，将keil uvision2和protues仿真软件结合起来，仿真实现各种功能能否实现，然后再将软件加载到硬件上。调试过程很重要，因为在代码编写的过程中，调试能够清楚的了解程序运行的顺序和各个函数之间的调用情况，更重要的是调试能够帮助解决程序中遇到的很多错误。经过多次对代码的调试，系统的软件部分可以满足系统的设计要求，使设计合理、完美。下面对protues仿真结果进行简要的说明：图 5-3 程序下载图通过以上一步一步的调试和仿真，说明设计的软件部分可以满足系统设计的要求，接下来对系统的硬件电路进行调试。当把所有的元器件都在protues中连接好以后有序的摆放整齐，美观后，通过下载HEX文件到单片机后即可运行调试，程序下载如图5-3所示。如果软件与硬件调试都没什么问题的话，那么我们设计系统已经完美完成。 结 论在整个设计的过程中，我对PROTEUS.7.8画图软件有了深入的认识，虽然没有做实物，但是在写作的整个过程中有很大一部分时间是画图通过软件来实现的，对他有了更加深入的学习！在电路设计的过程中，在内容上不仅从理论方面有了深入的学习，尤其是在进行设计的过程中对电路的搭接，参数的计算和电子元器件的选择尤其是在调试程序的时候有很大的挑战性，程序是整个设计过程的灵魂所在，在计算过程中不仅学习到一些计算方法，程序的设计理念，更重要的是将其实践的过程融入到设计之中，这样就使得理论知识与实际很好的结合在一起！在做论文的过程发现设计程序时，代码调式过程中还存在一定的难度，非常具有脑力挑战性，花费的时间稍微比较多。但是由于时间短，对系统的整体内容的完善还不够，系统的实际应用也有一定的限制致 谢在论文的最后，我要对在我毕业论文中给予我关心和帮助的老师和同学表示感谢。感谢我的指导教师胡智霖老师，她认真负责的工作态度。这将是我以后工作中学习的榜样，她在论文的整体构架，系统的实现等方面都给予了一定的指导。还感谢陈斌同学，是他在我设计电路图出现问题的时候，和我一起研究探讨，最后终于将电路设计完成。在这里还要感谢三年来曾教过我的所有的老师们，是他们认真的备课、严谨的教学让我尝到了许多知识。在这大学三年的时间里学到了在以后的工作中强有力的理论知识，为我后的工作奠定了良好的基础。再次感谢评委老师们辛勤的评阅工作！参考文献1.孙立群，洗衣机维修从入门到精通，人民邮电出版社，20102.童诗白，模拟电子技术基础高等教育出版社，20003.阎 石，数字电子技术基础高等教育出版社，19984.张毅刚，单片机原理及应用高等教育出版社，20035.周立功，单片机实验与实践教程北京航空航天大学出版社， 20066.江志红，51单片机技术与应用系统开发清华大学出版社，20087.蔡朝洋，单片机控制实习与专题制作北京航空航天大学出版社，20068.何立民，单片机高级教程北京航空航天大学出版社,，20069.郭天祥，新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略，200910.魏涤非，电机技术，水利水电出版社，200411.薛承基，电机传动系统控制机械工业出版社，201312.王成元，现代电机控制技术，200913.方大千，电机维修实用技术手册，201214.张兴，PWM整流器及其控制，201215.王水平，PWM控制与驱动器使用指南及应用电路，200516.孙孝峰，高频开关型逆变器及其并联并网技术，201117.王久和，电压型PWM整流器的非线性控制，200818.孙立群，小家电维修从入门到精通，201219.胡斌，电子工程师必备:元器件应用宝典，201220.刘祖明，图解LED应用从入门到精通，201321.房海明，LED照明设计与案例精选，2012附录一（主原理图）附录二（源程序）#include #define uchar unsigned charsbit power_on_led=P10;sbit water=P11;sbit motor_move_flag=P12;sbit water_go=P13;sbit beer=P35;sbit w1=P36;sbit w2=P37;sbit int1=P15;sbit int2=P16;sbit ENA=P17;sbit sw1=P32;sbit sw2=P33;sbit water_tuo=P14;unsigned char code tab=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71;#define water_in1/进水状态#define motor_move2/电机转动状态#define WATER_GO3/放水状态#define WATER_tuo5/脱水状态#define finish4/完成状态unsigned int all_time= 0;/ 总的时间（自动计算）unsigned int water_in_time=10 ;/ 进水时间unsigned int motor_move_time=10;/ 电机转动时间unsigned int water_go_time=10;/ 放水时间unsigned int water_tuo_time=5;/脱水时间unsigned int beer_time=5;/ 蜂鸣器unsigned int water_in_time_temp=0;unsigned int motor_move_time_temp=0;unsigned int water_go_time_temp=0;unsigned int beer_time_temp=0;unsigned int water_tuo_time_temp=0;unsigned char run_time=2;unsigned int time=0;unsigned char current_state=0;void InitTimer0(void) TMOD = 0x01; TH0 = 0x0D8; TL0 = 0x0F0; EA = 1; ET0 = 1;/ TR0 = 1;void delay1ms(void) /? 0us unsigned char a,b,c; for(c=1;c0;c-) for(b=142;b0;b-) for(a=2;a0;a-);void delayms(unsigned int num)for(;num0;num-)delay1ms();void display(unsigned int num)uchar shi,ge;P2=0X00;num=nu