基于单片机的洗衣机设计

单片机原理及系统课程设计单片机原理及系统课程设计 专专 业 业 自动控制 班班 级 级 姓姓 名 名 学学 号 号 评语 考勤 10 分守纪 10 分过程 30 分设计报告 30 分答辩 20 分总成绩 100 分 精品文档 1欢迎下载 指导教师 指导教师 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014 年年 1 1 月月 12 日日 基于基于 AT89C51AT89C51 单片机的全自动洗衣机设计单片机的全自动洗衣机设计 1 1 设计目的及要求设计目的及要求 1 11 1 设计目的设计目的 洗衣机已成为人们日常生活中必不可少的一部分 但是传统的基于继电器 的控制 已不能满足人们对洗衣机的要求 因此设计了基于单片机的洗衣机控 制电路系统 由单片机控制实现洗衣机的各项功能 单片机的体积小 控制功 能灵活 因此 设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实 用性 由于个人能力有限 所设计的洗衣机比前沿科技产品要差很远 所以这 次课程设计的主要目的在于通过亲手操作 查找资料 培养自己的分析设计能 力 把这学期课程中零散的知识进行整合 将理论的知识联系到实际的生活中 在实例中深入理解一些理论知识 并从中有所收获 1 21 2 设计要求设计要求 模拟全自动洗衣机工作过程 以电机替代洗衣机电机 显示洗衣机工作的 状态 进水 浸泡 洗衣 脱水 结束 显示工作剩余时间 洗衣程序可自定 义 时间精度 秒 洗衣时交替正 反转 2 2 设计方案及原理设计方案及原理 2 12 1 设计方案设计方案 利用 AT89C51 单片机的 P0 P1 P2 P3 串行口的输入输出功能 控制数码 管 电动机 发光二极管的工作状态 进而模拟洗衣机的基本工作过程 精品文档 2欢迎下载 洗衣机的主要工作过程是 进水 洗涤 漂洗 换水 漂洗 换水 漂洗 换水 脱水 结束 上述工作过程中 包含三个过程 洗涤过程 漂洗过程 脱水过程 1 洗涤过程 放好待洗物 启动开关 进水阀通电 向洗衣机供水 供 水结束后 洗涤电动机接通电源 通过电机不停的正转 反转 形成洗涤水对 洗涤物产生强烈的翻滚作用 同时衣物之间 衣物与四周桶壁之间产生互相摩 擦和撞击力 达到洗涤衣物的目的 2 漂洗过程 漂洗的目的在于清除衣物上的洗涤液 因此 漂洗过程与 洗涤过程的电机动作是完全相同的 3 脱水过程 漂洗过程结束后 电动机停止转动 排水阀通电 打开排 水阀门排水 当排水到一定程度 满足安全条件时 脱水电动机接通 电机带 动脱水桶高速旋转 利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出 全部洗衣工作完成后 结束指示的 LED 灯点亮 表示衣物已经洗好 洗衣 机就会自动停止工作 2 22 2 设计原理设计原理 系统设计包括晶振和复位模块 电机驱动模块 LED 显示模块 按键控制 模块以及数码管显示模块五部分 利用 AT89C51 单片机芯片 芯片左排引脚外接 晶振和复位电路 通过 74LS245 锁存器连接至数码管 控制数码管稳定显示 右排引脚外接电机驱动电路和各开关以及 LED 灯 通过人工按压相应的开关 接通电机驱动电路相应的接线端子 实现电机正反转以及 LED 显示 总体设计 原理框图如图 1 所示 AT89C51 电机驱动模块 LED显示模块 按键控制模块 数码管显示模块 晶振 复位电路 图 1 系统原理框图 精品文档 3欢迎下载 通过对开关的操作实现选择想要进行的任何操作 当选择好模式后进入该 模式 该模式的参数已装入在单片机中 在单片机中程序的控制下进行工作 程序实现的主要功能是洗涤 漂洗和脱水的控制 其中洗涤时间设初值为 136s 由于洗衣过程中电机要不停的正反转 所以用 P3 2 和 P3 3 控制 通过流 经电机两端电平的高低控制电流的流向 从而改变电机的转向 实现正反转 漂洗过程和洗涤过程较为相似 由于漂洗要多次进行 所以用进水次数标志位 flag1 控制 当 flag1 为 2 3 4 时为漂洗过程 脱水过程是在出水次数 flag2 的控制下进行 当 flag2 为 4 时脱水 当脱水时间到达 0 后 脱水结束 洗衣 结束 上述三个过程中电机工作利用晶体管组成的驱动电路进行驱动 3 3 硬件设计硬件设计 3 13 1 主要元器件主要元器件 在本设计中主要使用了以下元器件 AT89C51 单片机芯片 74LS245 芯片 晶体振荡器 数码管 发光二极管 直流电动机 三极管 3 23 2 硬件连接图硬件连接图 该设计主要应用 80C51 单片机 外接一些必要的扩展电路 构成系统电路 原理图 如图 2 所示 精品文档 4欢迎下载 mo B anther other mo B mo A a dp b c d e f g a dp c d e f g 1 4 1 4 2 3 2 3 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P00 P05 P01 mo A P02 P03 P04 P06 key1 key4 key2 key3 key1 key2 key3 key4 other anther b XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 C1 22PF X1 CRYSTAL R1 10k C3 10uF A0 2 B0 18 A1 3 B1 17 A2 4 B2 16 A3 5 B3 15 A4 6 B4 14 A5 7 B5 13 A6 8 B6 12 A7 9 B7 11 CE 19 AB BA 1 U2 74LS245 88 8 R2 1k R3 1k R4 1k R5 1k Q9 NPN Q10 NPN R6 220 R7 220 D7 LED YELLOW R8 220 D1 LED RED D2 LED RED D3 LED RED D4 LED RED D5 LED RED D6 LED RED R9 220 R10 220 R11 220 R12 220 R13 220 R14 220 C2 22PF R15 220 Q5 TIP31 Q1 TIP31 Q6 BC184 Q2 BC184 Q7 BC184 Q3 BC184 Q8 TIP32 Q4 TIP32 D8 LED YELLOW 15V 3V 图 2 硬件连接图 3 33 3 系统设计原理系统设计原理 该设计采用模块化的方法 系统原理图分为五个模块 分别为晶振和复位 模块 电机驱动模块 LED 显示模块 按键控制模块以及数码管显示模块 晶振和复位模块主要通过 51 单片机的内部振荡方式 产生原始的时钟频率 电机驱动模块主要包含电阻 三极管放大器和一个电机 通过与 51 单片机的 P3 0 P3 3 引脚连接 用于驱动相应的洗衣 漂洗和脱水程序 LED 显示模块主 要通过与 51 单片机的 P0 口 8 个引脚连接 当按下相应按键时 对应的 LED 指 示灯点亮 实现对洗衣机控制过程的指示 按键控制模块 其连接于 P3 口部分 引脚上 实现对洗衣过程的选择及控制 数码管显示模块 其直接与单片机的 P2 口相连 4 4 软件设计软件设计 4 14 1 主程序流程图主程序流程图 精品文档 5欢迎下载 按下 K1 键 洗衣机进入待命状态 当按下 K2 键后 洗衣机才进入工作状 态 其主程序及流程图见附录 2 1 4 24 2 洗涤过程流程图洗涤过程流程图 电机正反转均为 15s 程序及流程图见附录 2 2 4 34 3 漂洗过程流程图漂洗过程流程图 漂洗前先打开排水阀排水 5s 然后启动电动机漂洗 一次漂洗结束后 接 着判断漂洗次数即 flag3 的值 若 flag3 为 3 则漂洗结束 若 flag3 不为 3 则再次执行漂洗操作 进入下一循环 程序及流程图见附录 2 3 5 5 系统仿真及实际调试系统仿真及实际调试 系统仿真结果图如图 3 所示 mo B anther other mo B mo A a dp b c d e f g a dp c d e f g 1 4 1 4 2 3 2 3 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P00 P05 P01 mo A P02 P03 P04 P06 key1 key4 key2 key3 key1 key2 key3 key4 other anther b XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 C1 22PF X1 CRYSTAL R1 10k C3 10uF A0 2 B0 18 A1 3 B1 17 A2 4 B2 16 A3 5 B3 15 A4 6 B4 14 A5 7 B5 13 A6 8 B6 12 A7 9 B7 11 CE 19 AB BA 1 U2 74LS245 17 5 R2 1k R3 1k R4 1k R5 1k Q9 NPN Q10 NPN R6 220 R7 220 D7 LED YELLOW R8 220 D1 LED RED D2 LED RED D3 LED RED D4 LED RED D5 LED RED D6 LED RED R9 220 R10 220 R11 220 R12 220 R13 220 R14 220 C2 22PF R15 220 Q5 TIP31 Q1 TIP31 Q6 BC184 Q2 BC184 Q7 BC184 Q3 BC184 Q8 TIP32 Q4 TIP32 D8 LED YELLOW 15V 3V 图 3 系统仿真结果图 6 6 总结总结 经过一个学期的时间完成了基于单片机的洗衣机控制系统的设计 本系统 精品文档 6欢迎下载 是基于单片机及其接口技术 计算机技术 微电子技术综合应用的设计 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 脱水和结束演奏四 个阶段 控制系统主要由电源电路 控制电路两大模块构成 电源电路为控制 电路提供稳定的 5V 直流电压 为电动机提供电 控制电路负责控制洗衣机的工 作过程 主要由 AT89C51 单片机 四位共阳数码管 按键 LED 指示灯 电动 机 进水排水电磁阀组成 在系统设计中查阅了大量相关的中文和外文资料以 及各芯片的厂家技术资料手册借鉴了很多前人成熟的经验 对于以上之粗浅体会进一步的总结和提高 需要有更多的社会实践来提供 我也相信在不久的将来踏入社会 类似这样的设计绝不在少数 只要我们努力 学习 勇于实践 勤学好问我们就会懂得以前不明白或不懂的道理 就会很快 地成长和成熟起来 我也相信凭着我自强不息勇于拼搏的精神一定能够很快的 适应类似设计的需要 适应这个多变的社会 充分发挥长处朝我们的方向不断 前进前进再前进 参考文献参考文献 1 王思明 张金敏 苟军年等 单片机原理及应用系统设计 M 科学出版社 2012 176 189 2 谭浩强 C 程序设计 第四版 M 清华大学出版社 2010 36 60 精品文档 7欢迎下载 附录附录 附录一附录一 源程序 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit mo r P3 2 电机右控制线 sbit mo l P3 3 电机左控制线 sbit key menu P3 4 菜单按键 精品文档 8欢迎下载 sbit key on P3 5 开始按键 sbit key off P3 6 结束按键 sbit key se P3 7 菜单选择按键 sbit led in P0 0 进水指示灯 sbit led xi P0 1 洗衣指示灯 sbit led pao P0 2 泡洗指示灯 sbit led xx P0 3 脱水指示灯 sbit led out P0 4 出水指示灯 sbit led over P0 5 洗衣结束指示灯 sbit led work P0 6 电机工作指示灯 sbit other P3 1 脱水电源控制开关 sbit anther P3 0 洗衣电源控制开关 uchar code num 10 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x90 char sec 0 时间秒 char min 0 时间分 uchar count 0 中断计数 uchar flag0 0 洗衣机工作状态标志 uchar flag1 0 进水次数标志 uchar flag2 0 出水次数标志 uchar flag3 0 泡洗次数标志 uchar quan 0 正反转计数 精品文档 9欢迎下载 void delay 延时函数 void in 进水子程序 void out 出水子程序 void over 结束子程序 void xi 洗衣子程序 void pao 泡衣子程序 void xx 脱水子程序 void on 工作 on 处理子程序 void se 显示菜单选择 void SEG display 显示时间子程序 void key scan 按键扫描子程序 void delay uint i uint x y for x i x 0 x for y 120 y 0 y 工作 on 处理子程序 void on TMOD 0 x01 TH0 65536 50000 256 TL0 65536 50000 256 精品文档 10欢迎下载 EA 1 ET0 1 TR0 1 P0 0 xff if flag0 0 in if flag0 1 xi if flag0 2 pao if flag0 3 xx if flag0 4 out 结束子程序 void over other 0 anther 0 P0 0 xff mo r 0 mo l 0 led over 0 EA 0 精品文档 11欢迎下载 进水子程序 void in anther 0 other 0 P0 0 xff led in 0 flag1 mo r 0 mo l 0 min 0 sec 8 洗衣子程序 void xi anther 1 other 0 P0 0 xff led work 0 led xi 0 mo r 1 mo l 0 min 1 精品文档 12欢迎下载 sec 36 quan 0 泡衣子程序 void pao anther 1 other 0 P0 0 xff led pao 0 led work 0 flag3 mo r 1 mo l 0 min 1 sec 35 quan 0 脱水子程序 void xx other 1 anther 0 P0 0 xff 精品文档 13欢迎下载 led xx 0 mo r 0 mo l 1 min 0 sec 50 出水子程序 void out anther 0 other 0 P0 0 xff led out 0 flag2 mo r 0 mo l 0 min 0 sec 5 显示菜单选择 void se P0 0 xff if flag0 5 精品文档 14欢迎下载 flag0 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20欢迎下载 case 15 mo r 0 mo l 1 break case 25 mo r 0 mo l 0 break default if quan 30 quan 0 if sec 0 sec 59 if sec 0 xi break case 2 flag0 2 pao break case 3 flag0 2 pao break case 4 flag0 2 pao break 精品文档 21欢迎下载 if sec 0 out if sec 0 out break case 2 flag0 4 out break case 3 flag0 4 out break if sec 0 in break case 2 flag0 0 in break case 3 flag0 0 in break 精品文档 22欢迎下载 case 4 flag0 3 xx break if sec 0 over 附录附录 2 2 附录 2 1 主程序 void main led in 0 anther 0 other 0 while 1 SEG display key scan 定时器 0 中断处理程序 精品文档 23欢迎下载 void timer0 interrupt 1 TH0 65536 50000 256 TL0 65536 50000 256 count if count 20 count 0 sec if flag0 1 flag0 2 quan switch quan case 1 mo r 1 mo l 0 break case 10 mo r 0 mo l 0 break case 15 mo r 0 mo l 1 break case 25