全自动洗衣机控制系统的设计

1、物理与电子工程学院单片机原理与接口技术课程设计报告书 设计题目： 洗衣机水位控制系统的软件设计 专 业： 自动化 班 级： 一班 学生姓名: 乔彬 学 号: 2010341121 指导教师： 尹世忠 2013年 12月 16 日物理与电子工程学院 课程设计任务书专业： 自动化 班级： 一班 学生姓名乔彬学号2010341121课程名称单片机设计题目洗衣机水位控制系统的软件设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求设计目的：巩固单片机原理与接口技术课程中所学的知识，提高学生的动手能力和创新能力，培养学生查阅资料和阅读文献的能力，培养学生初步的科研能力，为毕业设计奠定基础。主要内容：本课程设计主要

2、是利用单片机原理与接口技术课程中所学的知识，完成一个洗衣机水位控制系统的软件设计。设计内容包括洗衣机水位控制的原理说明、给出水位控制程序的流程图的设计、用汇编语言给出水位控制的程序清单、上机运行程序保证程序的正确无误。设计要求：1、用汇编语言设计洗衣机水位控制程序，要求根据洗衣量的多少有3个不同的水位选择。2、完成该课题的程序设计、提交程序设计框图及程序设计清单。3、上机运行所设计的程序，确保程序无误。4、通过老师审核，提交课程设计报告。工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1-3天：根据任务书的要求查阅相关资料。阅读相关文献。搞清楚本课题的设计内容，对本课题的设计有个初步的设想。

3、第4-5天：完成本课题设计的基本设计方案，通过指导老师的审核。第6-7天：完成课题的硬件电路的设计,完成程序设计。第8-9天：进行调试。第10-11天：撰写课题设计报告书，并根据指导教师的意见进行修改。第12天：完成课程设计报告书。第13天：提交报告书。第14天：指导教师批阅课程设计报告书。主要参考资料1韩志军，沈晋源，王振波.单片机应用系统设计M机械工业出版社，2005年2李全利.单片机原理与接口技术M高等教育出版社，2009年第二版3马淑兰.单片机技术及应用实例分析M西安电子科技大学出版社，2009年指导教师签字教研室主任签字摘 要本文以AT89S51单片机为核心，设计了滚筒洗衣机模型系统

4、。从洗衣机的控制要求及功能出发，采用 AT89S51单片机设计滚筒洗衣机的模型。介绍该洗衣机的控制系统、硬件电路、程序设计以及总体工作过程。控制系统主要由电源电路、水位检测电路、电机正反转驱动电路、数码显示电路以及进出水控制电路等五大模块。对单片机进行编程，由程序执行相关过程的控制操作，四个I/O口充分指派给水位检测控制、电机正反转控制、进水与排水控制、数码显示等模块电路，各电路部分相互区分又构成统一整体，外加水容器、器件等形成最终的滚筒洗衣机控制模型。该洗衣机装水容量为1-2升，控制器可设定高、中、低水位和洗衣过程，控制电动机的正反转，自动进水和排水。关键词：洗衣机控制系统；单片机；水位控制

5、目 录前言51 方案选择51.1控制系统的选择51.2水位检测61.3电动机驱动电路61.4显示模块61.5进水与出水电路62 系统组成与设计72.1系统的组成72.2系统结构框图73 硬件电路部分73.1单片机系统电路73.2水位检测电路83.3电机驱动电路93.4数码显示电路104 软件的设计4.1单片机I/O口分配4.2程序流程图4.3源程序心得体会参考文献前 言 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、功能全、价格低廉、开发方便的优势应用到生活的各个领域。本文以AT89S51单片机为核心，设计了滚筒洗衣机模型系统。本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，控

6、制系统主要由电源电路、水位检测电路、电机正反转驱动电路、数码显示电路以及进出水控制电路等五大模块构成。电源电路为控制电路提供稳定的5V直流电压，供电动机、电磁阀工作；控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、两位共阴数码管、按键等组成；水位控制电路实现水位检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水部件组成。本系统的电路并不复杂，给AT89S51单片机载入软件程序后，能够实现洗衣机的基本控制功能。虽然不能与电器市场上的洗衣机控制系统媲美，但也具有一定的实用性。1方案选择1.1控制系统的选择 选用单片机，它体积小、质量轻、使用不同的接口电

7、路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能；电路设计简单，使用方便，为学习、应用和开发提供了便利条件，且市场价格比较便宜、对于本洗衣机控制系统完全能满足要求。AT89系列单片机的基本特征： （1）、内部含Flash存储器，存储器容量可达20K （2）、程序易修改，信息可有效保存 （3）、与89C51插座兼容 （4）、静态时钟模式，低功耗 （5）、错误编程亦无废品产生 （6）、程序烧录方便、可进行反复系统实验 （7）、32个可编程I/O口线 （8）、2个可编程定时/计数器 （9）、5个中断源，2个优先级 （10）、单一+5V电源供电 （11）、一个全双工串行通信口1.2水位检测 利用74HC00逻

8、辑控制部件，根据与非门的特性，组成三种高低电平的信号，达到控制三种水位状态。且逻辑部件控制灵活，性能较稳定，能符合我们设计的要求。1.3电动机驱动电路 构造NPN和PNP组成复合管形式，采用达林管TIP122和TIP127组成H桥电路，输出电流可以达到3A，驱动能力够大，价格低，容易购买。1.4显示模块 用LED数码显示器，作数据显示，简单、直观，占用空间小，在本设计系统中显示水位数字模式和洗衣重复次数等已能满足要求。1.5进水与出水电路 利用12V的直流抽水泵进行进水与排水，由单片机调用程序控制继电器，从而控制抽水电动机的工作，效果较佳。2系统组成与设计2.1系统的组成本系统采用AT89S5

9、1单片机作为主控芯片，对单片机进行编程，由程序执行相关过程的控制操作，四个I/O口充分指派给水位检测控制、电机正反转控制、进水与排水控制、数码显示等模块电路，各电路部分相互区分又构成统一整体，外加水容器、器件等形成最终的滚筒洗衣机控制模型。该洗衣机装水容量为1-2升，控制器可设定高、中、低水位和洗衣过程，控制电动机的正反转，自动进水和排水。洗衣机的控制过程主要为：接通电源后，数字显示“0”，电动机进入准备运行状态。根据单片机程序设定高、中、低水位和洗衣重复次数（进水、排水次数），可在15次内任意预置。设定电动机的循环次数（四个节拍表示一个循环），可在19次循环周期内任意预置。按下起动开关，按设

10、定水位自动进水，到达设定水位后停止进水。紧接着电动机开始循环运行，每次循环由四个节拍组成：电动机正转，持续8秒；电动机停转，持续2秒；电动机反转，持续8秒；电动机停转，持续3秒。每个循环周期为20秒。数字显示电动机已经循环的次数。到达预定循环次数后，电动机停转。洗衣过程完成后，打开排水阀，自动排水和脱水。脱水时电动机正转10秒，停转2秒又正转10秒。然后重新进水和控制电动机循环运行，数字显示进排水已经重复的次数。到达洗衣重复次数后，发出5次蜂鸣声，洗衣过程结束。数码管显示出最终的循环洗衣次数。2.2系统结构框图设计如下图2-2-1 系统结构框图3硬件电路部分根据洗衣机的基本功能要求，硬件电路设

11、计需要整体考虑：洗衣机进水、排水问题；水位显示、水位控制；电动机状态切换、可能抖动的问题；工作过程中的启动、暂停、复位及结束等问题。采用51系列单片机作为控制核心，主要包括电源部分、水位检测及模式、电机控制电路、洗衣机洗衣状态、数码显示。主要组成部件有：51单片机、继电器、指示灯、数码管显示器、74HC000逻辑控制器、电动机、电磁阀、电动抽水机、蜂鸣器以及按键，还有自制洗衣机构架、滚筒及连接线路等。3.1单片机系统电路主控系统包括水位检测电路、电机正反转、数码显示以及进出水控制。各部分电路的运行状态由单片机AT89S51指派、调用。主控系统单片机控制电路如图3-1-1图3-1-1 主控系统单

12、片机控制电路 功能实现: 洗衣机控制系统,控制器可设定高、中、低水位，控制电动机的正反转，自动进水和排水。自动进水和排水次数为1-5次，设定电动机的循环次数为1-9次。3.2水位检测电路主要采用74HC000逻辑控制部件，以与非门接入的形式，设计成低、中、高水位三种功能要求，外加数码显示电路显示水位的模式，水位检测控制电路如图3-2-2所示图3-2-1 水位检测电路原理图3.3电机驱动电路电机控制电路采用H桥式电路，以达林管TIP122和TIP127组成复合管形式，提供稳定工作电源，能为电机驱动提供3A的电流，实现电机的正常工作环境，该部分主要原理图如图3-3-1所示 图3-3-1 电机驱动原

13、理图 3.4数码显示电路 LED数码管显示，为使数码管数字显示更亮、更清晰，在其前端加入了电流增强电路，即用锁存器74HC573连接单片机D0D7端口，经锁存器输出端口接上数码管。该部分原理图如图3-4-1所示 图3-4-1数码显示电路原理图4软件的设计4.1单片机I/O口分配单片机P0.0为水位模式键，实现水位模式选择，可预设低、中、高水位；P0.1为进排水次数键，可设定进水、排水次数为15次；P0.2为电机循环次数键，循环次数为1-9次；P0.3为低水位检测；P0.4为中水位检测；P0.5为高水位检测；P0.6控制进水，P0.7为出水控制；P1.0为电机控制，程序调用P1.2进行电机启动，

14、实现电机的正转、反转、停转等洗衣状态。蜂鸣器状态由P1.3指控，洗衣结束时，以报警的形式提示。P1.4、P1.5、P1.6和P1.7为数码管连接，指示水位模式、电机循环、洗衣次数和循环次数的直观状态。P2.7口控制个位数码管，即电机转动的次数，而P2.6口控制十位数码管显示。P3.0为水位模式选择，P3.1为准备排水端口，P3.2为进排水计数端口。4.2程序流程图图4-2-1 程序流程图4.3源程序ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0LED1 EQU 22H ； IED2 EQU 23H ； LED3 EQU 24H ； BOX1 EQU 25H ； BOX

15、2 EQU 26H ； BOX3 EQU 27H ； BOXES EQU 28H ； PARTS： EQU 2BH ； PRECNT EQU 2EH ； LEDADD1 EQU 8400H ； LEDADD2 EQU 8800H ； LEDADD3 EQU 8C00H ； BUFF EQU 2FH ； ORG 0100H ；控制主程序MAIN： MOV SP， #50H MOV R0， #22HMOV A， #00HMOV R1， #0DHCLRZERO： MOV R0， A ； INC R0DJNZ R1，CLRZEROMOV 20H， #00H ； MOV 21H， #00HMOV DPT

16、R， #8003H ； MOV A， #98H MOVX DPTR ， ASETB IT0 ； SETB EX0 ； SETB EA ；开中断MOV R0,#BOXESMOV DPTR, #LEDADD1 ; PUSH DPHPUSH DOLMOV DPTR, #8002HWAIT： MOV A, PRECNT ； CJNE A, #06H, WAIT ； WORK： SETB 00H ； SETB 03H ； MOV A, 20H ； MOV DPTR, #8002HMOVX DPTR， ALOOP1： MOVX A， DPTRJNB ACC.7， LOOP1 ； MOV LED1， #00

17、H ； MOV LED2， #00HMOV LED3， #00HLCALL DISPLAY ； CLR 00H ； SETB 01H ； MOV A，20H ； MOV DPTR， #8002HMOVX DPTR ， ALOOP2： MOV DPTR， #8002HMOVX A，DPTRJNB ACC.6， LOOP2 ； JNB ACC.4， STOP ； LCALL PARTADD1 ； LCALL DISPLAY ； LCALL PARTCOMP ； JB 08H,STOPM ； AJMP LOOP2 ； STOPM： LCALL BOXADD1 ； LCALL BOXCOMP ； JB

18、 09H, FINISH ； LJMP WORK ； FINISH： CLR 00H ； CLR 01HMOV A， 20HMOVX DPTR， AMOV BOX1， #00HMOV BOX2， #00HMOV BOX3， #00HLOOP3 MOV DPTR，#8002H ； MOVX A， DPTRJB ACC.5， LOOP3LJMP WORK ； STOP：CLR 00H ； CLR 01HMOV A， 20HMOVX DPTR，ALJMP MAIN ； INTO： MOV DPTR， #8000H ； MOVX A，DPTRMOV RO， A MOV DPTR， #8001H ； M

19、OVX DPTR， APOP DPL ； POP DPH MOVX DPTR， A ； MOV A ，DPHADD A ， #04H ； MOV DPH， APUSH DPH ； PUSH DPLINC R0 ； INC PRECNT ； REST DISPLAY： MOV A，LED1 ； MOV DPTR，#SEGTBLMOVC A，A+DPTR ； MOV DPTR， #8001H ； MOVX DPTR，AMOV DPTR，#LEDADD1 ； MOVX DPTR，AMOV A， LED2 ； MOV DPTR，#SEGTBLMOVC A，A+DPTRMOV DPTR， AMOVX D

20、PTR，AMOV DPTR，#LEDADD2 ； MOVX DPTR， AMOV A， LED3 ； MOV DPTR#SEGTBLMOVC A，A+DPTRMOV DPTR，8001HMOVX DPTR，AMOV DPTR， #LEDADD3 ； MOVX DPTR， ARETSEGTBL DB 3FH，06H， 5BH， 4FH， 66H，6DH，7DH，07H，7FH，67HPARTADD1： MOV R0， #LED3 ； MOV A，R0ADD A， 01HDA AJB 24H，ADD2RETADD2： CLR 24HDEC R0MOV A， R0ADD A， #01HDA AJB

21、1CH，ADD3RETADD3： CLR 1CHDEC R0MOV A，R0ADD A，#01HDA AJB 14H，ADD4RETADD4： CLR 14HMOV R0，#00HRET PARTCOMP： MOV R0，#PARTS ； MOV R1，#LED1 ； MOV R2，#03HCOMP1： MOV A， R0MOV BUFF，R1CJNE A，CUFF，COMP2INC R0INC R1DINZ R2， COMP1SETB 08H ； RETCOMP3： CLR 08HRETCOMP2： JNC COMP3LJMP ALARM ALARM： SETB 02HCLR 00HCLR 01HCLR 03HMOV A， 20HMOV DPTR，#8002HMOVX DPTR， ALJMP MAIN心得体会在设计之初，我们首先拿到了毕业设计的题目洗衣机水位控制系统设计，从中我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