基于MCS-51的全自动洗衣机控制系统的模拟设计与实现

本科毕业设计论文题 目 基于 MCS-51 的全自动洗衣机控制 系统的模拟设计与实现 专业名称学生姓名指导教师毕业时间 2014.6 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文I毕业 任务书一、题目基于 MCS-51 的全自动洗衣机控制系统的模拟设计与实现二、指导思想和目的要求本题目可锻炼学生对计算机应用系统的设计与调试能力、绘制电路图的能力和程序设计能力。要求能用 Proteus 软件绘制基于单片机的全自动洗衣机系统硬件电路，在 keil 软件下用 C 语言编写自动洗衣控制程序，将软硬件进行关联，实现全自动洗衣机的系统模拟。三、主要技术指标1掌握 MCS-51 单片机的工作原理和单片机应用系统的开发过程和系统模拟调试方法。2掌握 keil 软件的应用方法，熟练应用 C51 软件编写应用程序代码。3掌握 Proteus 软件，熟练绘制全自动洗衣机系统原理图，能将目标程序与硬件关联，进行系统的模拟调试。4掌握 LED 等、电机、键盘等常用设备的工作原理，绘制单片机对这些设备控制的原理图，编写控制程序并进行模拟调试。5掌握全自动洗衣机的工作原理，设计洗衣机控制系统原理图，用 C51进行编程，实现自动洗衣功能。6. 按时、按质、按量完成论文撰写，按标准格式装订成册。四、进度和要求第 1 周：布置任务，熟悉 Proteus 软件和 keil 软件环境。第 2 周第 3 周：熟悉单片机最小系统工作原理，用单片机控制 LED 灯实现流水灯效果。第 4 周：熟悉七段数码管显示原理，用单片机控制实现静态和动态两种显示效果。第 5 周：熟悉直流电机的工作原理和调速方法，用单片机控制电机以不同设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文II速度和方向进行工作。第 6 周第 7 周：熟悉键盘输入方法，用单片机控制接收洗衣机上的按键值，并将接收值进行显示。第 8 周第 9 周：熟悉全自动洗衣机的工作原理，绘制洗衣机系统电路图，编写用按键控制洗衣流程。第 10 周第 11 周：进行设备联调，实现全自动洗衣功能。第 12 周第 13 周：总结设计内容，完成毕业论文初稿。第 14 周：修改论文，完成正式稿。第 15 周：提交毕业设计论文，准备答辩工作。第 16 周：毕业答辩。五、主要参考书及参考资料1 王守中，聂元铭 .51 单片机开发入门与典型实例M .人们邮电出版社，2009 2 张毅刚.单片机原理及应用M .高等教育出版社，2003. 3 韩全立. 单片机控制技术及应用.电子工业出版社，2004.4 宋浩，田丰 .单片机原理及应用M .清华大学出版社，2005 5 童诗白，华成英 .模拟电子技术基础M .高等教育出版社，2006 6 刘竺仁，韩保君，刘锗.传感器原理及应用技术.西安电子科技大学出版社，20087 宋雪臣. 传感器与检测技术.人民邮电出版社，20098 李华.MCS-51 单片机实用接口技术M .人民邮电出版社，2005.69 张毅刚. 单片机原理及应用M .高等教育出版社，2003.10 宋浩，田丰 .单片机原理及应用M .清华大学出版社，200511张兵,袁寿其 ,成立,将惠凤;基于 PLC 的全自动灌溉控制系统的设计 J;广西水利水电 2004 年 03学生 指导教师 系主任 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文III摘要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的应用。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，目前的洗衣机主要由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，大多洗衣机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。关键词：单片机、洗衣机、控制器。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IVABSTRACTWith the development of SCM technology change rapidly, its characteristics of high integration, fast operation, small volume, reliable operation, low price, has been widely used in process control, mechatronics, intelligent instruments,household appliances etc. At present Chinese washing machine market is to enter thereplacement period, the market potential is enormous, people have more and more requirement for washing machine, washing machine is currently the main from the drainage system of automatic fault diagnosis of several majorfunction, pause, in many ways cant meet peoples needs. This requiresdesigners have higher professional and technical level, can give more good suggestions and new topic, peoples need to become a reality, design moreenergy-efficient, function more comprehensive, more human nature is full automatic washing machine. Washing machine at present are not compatible with all aspects of the washing machine, washing machine manufacturers are mostly focused on their own brand of specialty, highlighting one or two differentpersonality and other washing machine function, various functions of washing machine is realized by microcontroller, monolithic body small, flexible control functions, therefore, design the washing machine control system based on MCUis very practical. Washing machine controller and the design is in order to meet the different needs of some users. At the same time the single-chip microcomputer control technology used in real life, the most important is to use what they have learned.KEY WORDS:single chip microcomputer 、washing machine.、the controller.西北工业大学明德学院本科毕业设计论文V目录第一章 绪论 .71.1 选题的背景 .71.2 选题的意义 .91.3 本课题的主要任务和要求 .9第二章 系统实现的核心元件与技术 .102.1 单片机 AT89C51 基本知识 .102.1.1 单片机 AT89C51 管脚说明 .102.1.2 单片机最小系统电路 .132.2 数码显示器简介 .132.2.1 数码显示器的分类 .132.2.2 LED 显示器的结构与原理 .152.2.3 LED 显示器的扩展 (显示方式) .152.2.4 LED 液晶显示屏与单片机接口电路设计 .162.3 水位传感器 .162.4 洗衣机电机简介 .172.4.1 定速电机 .172.4.2 变速电机 .182.4.3 变频感应电机 .192.4.4 永磁无刷电机 .192.4.5 开关磁阻电机 .202.5 本章小结 .20第三章 系统的总体设计 .213.1 控制系统的硬件组成 .213.2 系统硬件设计 .223.3 单片机外围电路设计 .233.3.1.电源电路 .233.3.2 振荡电路 .233.3.3.复位电路 .23西北工业大学明德学院本科毕业设计论文VI3.3.4.低电压保护电路 .243.4 洗衣机的实际控制电路设计 .253.4.1 显示电路 .253.4.2 开始/暂停按键 .253.4.3 水位、安全开关电路 .253.4.4 外接蜂鸣器电路 .263.4.5 进出水阀电路 .273.4.6 洗衣机电机控制电路 .273.5 系统的工作过程 .283.5 本章小结 .29第四章 系统硬件仿真及程序设计 .304.1 控制系统程序编写 .304.1.1 系统的运行分析 .304.1.2 初始定义程序 .314.1.3 延时程序 .344.1.4 电机初始化程序 .344.1.5 电机控制程序 .344.2 程序调试 .404.3 系统硬件仿真 .414.3.1 仿真软件简介 .414.3.2 硬件仿真 .414.4 本章小结 .44第五章 总结 .45参考文献 .46致 谢 .47毕业设计小结 .48附录一程序源代码 .49附录二电路图 .59西北工业大学明德学院本科毕业设计论文7第一章 绪论简要介绍洗衣机的发展历史以及更新换代的情况，分析人们对洗衣机功能的现实需要，最后，简要介绍了本论文的主要工作。1.1 选题的背景从古到今,洗衣服也都是一项繁重的家务劳动,需要手搓、棒击、冲刷、甩打而这些不断重复的简单的体力劳动,留给人的感受常常就是:辛苦劳累 而且在洗衣机出现以前,对于大部分的人毫无乐趣可言。到了 1874 年,有人发明了用木制手摇洗衣机。它的发明者是美国人比尔布莱克斯。布莱克斯所发明的洗衣机只是在木筒里装上 6 块叶片,使用用手柄和齿轮传动,构造却极为简单,通过叶片来使衣服在筒内翻转,从而达到是衣物洁净的目的。而这套装置的问世,可以使那些为了冥思苦想提高生活效率的人们很受启发,这开始大大加快了洗衣机的改进过程。到了 1880 年,美国又发明了蒸气洗衣机,开始使用蒸气动力取代人力。之后,随着水力洗衣机以及内燃机洗衣机的相继出现。到了 1911 年,世界上第一台的电动洗衣机在美国试制成功。而电动洗衣机的问世,则标志着人类家务劳动的自动化开端。电动洗衣机经过不断的改进与完善,在 1922 年美国玛依塔格公司所研制成功一种新的洗衣方式称之为“搅拌式”的机器搅拌式洗衣机。这种洗衣机的构造是在筒的中心位置装上一个立轴,而立轴的下端有一个装置叫搅拌翼,并通过电动机来带动立轴工作,进行周期性的正反方向的摆动,通过这种方式来驱使衣物和水流之间进行不断翻滚和相互摩擦,以此来去除衣物上的污垢。因为搅拌式洗衣机从结构和洗衣功能相对来说更加科学合理和具有更好的洗涤效果,从而受到人们的普遍欢迎。但是不过很快不到 10 年的工夫,美国的本德克斯航空公司又宣西北工业大学明德学院本科毕业设计论文8布,他们公司所研制成功了第一台的前装式滚筒洗衣机,这种机器可以实现洗涤和漂洗以及脱水功能在同一个滚筒内完成。这就意味着电动洗衣机在型式上又前进了一步,在自动化方向又跃进了一个台阶!直到今天,滚筒式洗衣机仍然在很多地区和国家得到广泛的应用。随着工业化的加速发展,在世界上各个国家都加快了洗衣机研制的进程。起初英国研制并推出了一种叫做为喷流式洗衣机,它就是靠筒体一侧来运转波轮从而产生强烈涡流,来促使洗涤液和衣物共同在滚筒之内不断翻滚旋转,达到洗净衣物的效果。到了 1955 年,另具风格、并且至今都在流行的波轮式洗衣机在日本研制出来。此时,搅拌式和滚筒式以及波轮式这三种类型的洗衣机共同占有了洗衣机市场的大部分江山。到了 20 世纪 60 年代之后,许多发达国家在洗衣机的消费市场开始形成一系列的产品,洗衣机的家庭普及率急速上升。在此期间日本在洗衣机的发展领域备受瞩目。60 年代在日本出现了能带干桶的双桶洗衣机,也就是人们所谓的“半自动型洗衣机” 。到了 70 年代,日本又生产了出波轮式套桶全自动洗衣机。而到了70 年代后期随着计算机技术的发展,通过单片机控制(即微电脑控制)的全自动洗衣机横空出世。而到 80 年代,通过所谓的“模糊控制,使洗衣机功能更加完备,操作更加简便,外观造型更加为时尚,洗衣程序更加随人意。进入了 90 年代以后,由于电机调速技术水平的提高,宽范围的转速变换以及调节在洗衣机上的实现,从而诞生了许多的新水流洗衣机。在此以后,在电机驱动技术的发展和提高的基础上,日本又开发和生产出了电机直接驱动式洗衣机,这中洗衣机直接省去了齿轮传动和变速机构,这是洗衣机驱动方式上的一场革命。但是在中国,由于历史的原因,洗衣机工业的起步非常的晚,一直到 1978 年才开始正式生产家用洗衣机。但是,随着改革开放的不断深化,随着人们认识水平的提高以及经济实力和收入的增长,进入 80 年代后中国的的洗衣机工业持续保持着旺盛的发展势头。从 1978 年到 1983 年洗衣机的产量由 400 台急剧飘升到了 365 万台,在此以后大规模的技术引进的热潮在全国各地掀起,大约有数十个厂家不分先后从先进国日本、英国、法国、意大利、澳大利亚等国把把洗衣机先进技术引进了数十项。相关技术的大规模引进和吸收甚至创新,从而极大的提西北工业大学明德学院本科毕业设计论文9升了我国的国产洗衣机的生产能力质以及产业素,从而大大缩短了同发达国家之间的技术差距。到了今天,我国洗衣机的年产销量大概占据了世界年产量的四分之一,从而跃居世界首位。伴随着科学技术的的进一步发展,相信新的更适合人们使用的洗衣机能够给我们的生活带来新的方式。1.2 选题的意义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的应用。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，目前的洗衣机主要由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，大多洗衣机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。1.3 本课题的主要任务和要求本论文是基于AT89C51单片机设计洗衣机的核心控制模块，主要分为硬件设计和软件设计调试。硬件设计利用Protues软件完成，主要完成各个外围辅助电路的设计，最后完成仿真。而软件设计调试则是利用C语言编程实现洗衣机各个状态的自动控制。主要实现以下任务：（1）设计硬件电路和控制电路，搭建仿真模型，并用Protues上电仿真。（2）利用C 语言编写单片机的控制程序，设计电机控制程序，来完成洗衣西北工业大学明德学院本科毕业设计论文10过程的各个环节。（3）最终实现洗衣过程的自动控制。第二章 系统实现的核心元件与技术详细介绍了系统实现过程中使用到的关键元件的引脚与功能，本文实现洗衣机自动控制的核心是 AT89C51 单片机，还要用到的包括水位传感器以及洗衣机电机，本章将详细介绍这些核心器件的具体功能。2.1 单片机 AT89C51 基本知识AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 (FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51 与 MCS-51 兼容，4K 字节可编程闪烁存储器，寿命：1000 写/ 擦循环，数据保留时间：10 年，全静态工作：0Hz-24Hz，三级程序存储器锁定，128*8 位内部 RAM，32 可编程 I/O 线，两个 16 位定时器/计数器，5 个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。AT89C51 芯片引脚布局如图 2.1 所示。2.1.1 单片机 AT89C51 管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文11P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。图2.1 AT89C51芯片P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文12P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入“1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流 (ILL)这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下：口管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断 0)P3.3 /INT1(外部中断 1)P3.4 T0(记时器 0 外部输入)P3.5 T1(记时器 1 外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为RESET;当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，西北工业大学明德学院本科毕业设计论文13此引脚也用于施加 12V 编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.2 单片机最小系统电路本文采用 51 单片机最小系统作为控制核心，设计的最小系统如图 2.2 所示。图 2.2 单片机最小系统电路图晶振采用 12MHZ。由于单片机只访问片内 Flash ROM 并执行内部程序存储器中的指令，因此单片机的 31 脚接高电平 VCC。2.2 数码显示器简介2.2.1 数码显示器的分类通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、西北工业大学明德学院本科毕业设计论文14符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。（一）LED 显示器结构 基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图 12 排列而成的。可实现 09 的显示。其具体结构有“反射罩式” 、 “条形七段式”及“单片集成式多位数字式 ”等 （1）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED 贴在与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是 LED 芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好 30m 的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。 反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。实封方式采用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方式是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提高器件的可靠性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以提高光效率。这种方式一般用于四位以上的数字显示（或符号显示） 。（2）条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只 LED 发光条，然后把同样的七条粘在日字形“ 可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。 （3）单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片） ，利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上“鱼眼透镜” 外壳。它们适用于小型数字仪表中。 （4）符号管、米字管的制作方式与数码管类似。 （5）矩阵管（发光二极管点阵）也可采用类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制作。 （二）LED 显示器分类 （1）按字高分：笔画显示器字高最小有 1mm（单片集成式多位数码管字高一般在 23mm） 。其他类型笔画显示器最高可达 12.7mm（0.5 英寸）甚至达数百mm。 （2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文15（3）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。（4）从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。（三）LED 显示器的参数 由于 LED 显示器是以 LED 为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。但由于 LED 显示器内含多个发光二极管，所以需有如下特殊参数： （1）发光强度比 由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在 1.52.3 间，最大不能超过 2.5。（2） 脉冲正向电流 若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为 IF，则在脉冲下，正向电流可以远大于 IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。2.2.2 LED 显示器的结构与原理LED显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称为共阴极LED显示器,我们选择其中一种共阳极.如图2.3所示。图 2.3 LED 显示器的机构与原理图单片机系统扩展 LED 数码管时多用共阳 LED:共阳数码管每个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱动功率很小；而共阴数码管段笔画是用高电平(“1”)点亮的，要求驱动功率较大。 通常每个段笔画要串一个数百欧姆的降压电阻。在本次设计中我们采用共阳数码管。d1234abcdpfecdpdegfbaGNDGND abcdefgdp abcdefgdp +5v8R 8Rg西北工业大学明德学院本科毕业设计论文162.2.3 LED 显示器的扩展 (显示方式)LED 数码管的显示方式：静态与动态静态显示: 各数码管在显示过程中持续得到送显信号，与各数码管接口的I/O 口线是专用的。动态显示: 各数码管在显示过程中轮流得到送显信号，与各数码管接口的I/O 口线是共用的。静态显示特点: 无闪烁，用元器件多，占 I/O 线多，无须扫描，节省 CPU时间，编程简单。动态显示特点: 有闪烁，用元器件少，占 I/O 线少，必须扫描，花费 CPU时间，编程复杂。(有多个 LED 时尤为突出）在本次设计我们采用动态显示。2.2.4 LED 液晶显示屏与单片机接口电路设计LED 液晶显示屏与单片机接口电路设计如图 2.4 所示。P0.0/AD0-AP0.1/AD1-BP0.2/AD2-CP0.3/AD2-DP0.4/AD4-EP0.5/AD5-FP0.6/AD6-GP0.7/AD7-DPP10-1P11-2图 2.4LED 液晶显示屏与单片机接口电路设计2.3 水位传感器水位传感器就相当于压力开关。当你设定好一个压力值以后,注水后产生水西北工业大学明德学院本科毕业设计论文17压,达到压力值后就自动通电,达到了开关的作用洗衣机水位开关分为电子式(可调电阻式)和开关式两种,它们都是通过水位上升时所产生的空气压力通过管传递到传感器使电阻发生变化或内部开关接通来使电脑产生动作的,它损坏后都会产生注水不准,长注水不动作(运转),排完水后不甩干(此情况比较少见,原因是传感器不复位)。检修时应注意检查管道是否破裂,两端密封是否良好,传感器是否漏气,检查传感器时可用嘴从空气入口处吹入空气同时用表测量传感器两端阻值是否发生变化或开关是否接通,开关式传感器上面的螺钉是用来调整水位注入高低用的,水位不准时可调整。水位传感器示意图如图 2.5 所示。图 2.5 水位传感器2.4 洗衣机电机简介目前国内市场上比较多的洗衣机主要有以下两种:波轮式和滚筒式洗衣机。这两种洗衣机,它们的基本原理都是通过电机来带动波轮或者滚筒旋转,从而通过通过水流和衣物之间的冲击来洗涤衣服,电机的性能好坏决定了洗衣机的运行情况以及洗涤的效果,也就是说决定了振动的大小以及洗涤、甩干的质量等。现在在波轮洗衣机一主要使用的电机有:单相感应电机、用变频电机和无刷电机,而串激电机重要用在滚筒洗衣机上,另外还有无刷电机、变频电机、开关磁阻电机等等。总的来说,可以将他们分为两大类:变速电机以及定速电机 ,下面对以上电机进行简单的介绍。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文182.4.1 定速电机定速电机属于感应电机的一种,其基本原理是通过电容进行运转的单相异步电机,就此可以分为单速电机和双速电机两种类型。单速电机:是指电机在定子上有二相绕组在空间上相互垂直 ,其中的一相通过移相电容和电源相连接,而转子则由鼠笼和铁心组成,转子以及定子之间在电路上没有直接联系,而是通过磁场祸合在一起实现能量的传递,在定子绕组上通电则产生旋转磁场,通过旋转磁场切割转子鼠笼从而产生感应电流,二者之间又相互作用产生电磁力。通过产生的电磁转矩带动电机旋转,它具有感应电机所具有的结构简单和成本低的优点,运行性能较好,但缺点是起动性能稍差和无法调速。波轮洗衣机上一般使用单速电机。双速电机:从原理上来说基本与同单速电机相同,但是两者也有不同之处 ,电机的变速采用改变绕组的连接方式,也就是说采用改变电机旋转磁场的磁极对数来改变它的转速。双速电机,平时的转速低,有时风机就高速转,主要是通过外部控制线路的切换来改变电机线圈的绕组连接方式来实现。按照绕组结构的不同一般可以分为共享绕组和分离绕组两种电机。双速电机目前主要用于波轮洗衣机,其中也有一部分用在滚筒洗衣机上,但是其缺点就在于用于滚筒洗衣机时甩干转速不能很高。2.4.2 变速电机随着科学技术水平和人们生活水平的提高,不同材质的衣物也越来越多,对洗衣机的要求也越来越高,比如可以根据不同的衣物选择相对合适的洗涤方式,这可以使得衣物既能洗干净又能磨损少,而且还要具备省电和省水以及噪声低的优点。这就要求洗衣机的电机能根据不同的情况和需要提供不同的转速和转矩,而单速电机很显然不能满足这一较高的要求,只能通过变速电机来解决。常用的变速电机主要有串激电机、变频感应电机和永磁无刷电机以及开关磁阻电机几种。串激电机:它的原理和基本结构就是一台直流串激电机 ,之所以又叫通用电机或交直流两用电机是因为供给其交流电时也能工作。单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成,转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文19单相串励电动机属于交、直流两用电动机,它既可以使用交流电源工作,也可以使用直流电源工作。原理,通电导线在磁场中会到受力的作用。串激电机具有感应电机所无法达到的特点就是其调节特性和机械特性基本上都是平行的直线。另外,串激电机还具有起动力矩大、效率较高、调速方便、动态性能好等优点。但是,串激电机的缺点是结构复杂,转子的电流需要经过换向器和电刷共同作用来进行机械式换向,电机可靠性低、寿命短。另外由于控制电路简单,串激电机成本也较其他变速电机要低。串激电机一般主要用在滚筒洗衣机上,其甩干时电机的最高转速甚至可以达到每分钟 1600 转。2.4.3 变频感应电机近两年发展起来的变频感应电机主要是由电机和控制器两部分组成。我们都知道,感应电机在电机极数已定的情况下要想得到不同的电机转速只能通过控制电路改变电机的供电电源频率来实现。现在比较常用的是采用变频控制方式。变频电机具有异步电机所具有的结构优点,同时又能达到串激电机的调速范围,另外