洗衣机自动控制电路设计

1、毕业论文题 目 洗衣机自动控制电路设计院 系 自动控制系 专 业 电气工程与自动化 学生姓名 蒋德锋 学 号 20072340940 指导教师 钱承山 职 称 副教授二一一年五月二十日目 录1 引言 . 12 全自动洗衣机电路设计 . 22.1 方案选择 . 22.1.1 全自动洗衣机的控制功能要求： . 22.1.2 实现方法 . 32.1.3 整机组成框图 . 32.2 硬件电路设计 . 42.2.1 全自动洗衣机的逻辑控制总电路 . 42.2.2 AT89C51单片机 . 52.2.3 数码管显示电路 . 82.2.4 电机控制电路 . 92.2.5 进水阀控制电路 . 112.2.6

2、排水阀控制电路 . 112.2.7 按键及报警电路 . 122.2.8 洗衣机的暂停功能采用中断处理方式电路 . 142.3 软件设计 . 143 Proteus仿真 . 164 结论 . 21参考文献： . 21致谢 . 22I洗衣机自动控制电路设计蒋德锋南京信息工程大学自动控制系，南京 210044摘要:本文介绍了全自动洗衣机控制电路的设计，是以AT89C51作为核心元件，设计出了洗衣机的控制电路，特别是进行洗衣程序的控制设计。从这一角度出发，对洗衣机的功能进行分析，设计的全自动洗衣机的主要功能有一下七项：具有强、弱洗涤功能；四种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序；进、

3、排水系统故障自动诊断功能；脱水期间安全保护功能；间歇驱动方式；暂停功能；声音显示功能。最后对设计的电路进行了仿真，仿真的结果证明了该电路的可行性、合理性，并且给出了图。关键词：AT89C51；全自动洗衣机；控制电路；Proteus仿真1 引言洗衣机市场经历了最初单杠洗衣机，随后又发展了双杠洗衣机，半自动洗衣机，全自动波轮式洗衣机，滚筒式洗衣机，模糊全自动洗衣机等等，技术发展越来越成熟和稳定，但是也是存在着各自的缺陷。在国内，双缸洗衣机购买的人已经是越来越少了，滚筒洗衣机和波轮洗衣机将成为市场的主流，使用洗衣机就是图个方便省力，现在的全自动洗衣机都符合人们的要求。全自动洗衣机的发明是洗衣机技术的

4、一个重大革命，设计人员设计的洗衣程序使这款洗衣机更加智能化。它不仅大大节省了人力，而且还进一步扩大了机洗衣物的范围。羽绒服、羽绒被、面料结实的棉服等等都可省去手洗的麻烦和送到洗衣店干洗的费用。使用全自动洗衣机洗衣时可以根据衣物的质地、体积，在微电脑控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。所以从问世至今，全自动洗衣机一直都受到消费者的偏爱。 但是，由于全自动洗衣机的缸体仍旧以波轮式为主，所以在衣物甩干后极易发生缠绕，像羊毛、丝绸类的衣物则不能用此种洗衣机洗涤。此外，这类洗衣机对衣物的磨损程度也大于其他洗衣机。在国外据说，欧美几乎100的家庭使用的都是滚筒洗衣机。与中国消费者偏爱的波轮式

5、洗衣机相比，滚筒洗衣机洗衣范围广，能够洗涤羊毛、丝绸之类的高档衣物，洗好的衣物不缠绕，对衣物磨损小。如春兰滚筒洗衣机衣物磨损率仅为普通波轮洗衣机的130；滚筒洗衣机转速快，最高每分钟可达1000转，还可将水加热，衣物洗净度很高；滚筒洗衣机同时利用特有的减震、平衡系统，将噪声降到了最低；因为技术先进、做工精湛，滚筒洗衣机的使用寿命是波轮洗衣机的2倍。滚筒洗衣机有两大优点：其一是省水。波轮洗衣机要在桶中注入大量的水来带动衣物；而滚筒洗衣机是使衣物落下与水拍打，需要水量较小。其次滚筒洗衣机对衣物的磨损度要低。滚筒洗衣机洗衣时颇似南方人洗衣用棒槌敲打衣物，而波轮洗衣机是使衣物来回搅动，因此，滚筒洗衣机

6、对衣物的磨损度更低。此外，滚筒洗衣机还是环保先锋，这或许是它们在欧美大受欢迎的另一个重要原因。滚筒洗衣机不仅能节省一半以上的水，还能大量节约洗涤剂，减少生活污水的排放1。 尖端洗涤技术的革新，一直是洗衣机行业发展的主导力量。首先表现在洗涤方式发生巨大变化。原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在，超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运用，使洗衣机的去污 1能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用，向更高层次的健康、环保洗涤方式转变，特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历史洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂，减少化学品对皮肤的损害和对环境的污染。电解水、臭氧

7、、蒸汽的杀菌除味及消毒功能倍受青睐，引发了洗衣机消费健康潮。另一变化就是高度自动化、智能化、人性化。从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按钮一切搞定！同时，用户可以按照自己的洗衣习惯，自主选择时间和方式，自编和记忆程序让用户真正做到随心所欲。人性化还表现在使用的方便和舒适，如子母分洗洗衣机可以做到不同衣物分开洗；斜桶和顶开滚筒可以做到取放衣物方便不需深弯腰；蒸汽烘干功能使得晾晒更加方便，DD直驱电机在节能降噪方面效果更加突出，等等。另外，大容量成为不变的消费趋势。前几年，洗衣机容量多为4-5公斤，6公斤的大容量尚很少见。现在，7公斤的容量已经很普遍，8公斤也正常。现代人居

8、空间不断扩大，对宽敞、舒适、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣机一台可顶一套。业内人士表示，尖端洗涤技术的革新，所表现出的洗衣方式更加注重健康和个性化，已在市场发展中倍受欢迎。 本设计采用物美价廉的ATMTEI单片机AT89C2051为控制核心,为保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣报警电路。因本设计输入按键较少,所以采用直接输入方式,使电路简单化。电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源。功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制。为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的电子元器件的基本功能。本设计只设计了全自动洗衣机的基本功能,

9、其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善。22 全自动洗衣机电路设计2.1 方案选择2.1.1 全自动洗衣机的控制功能要求：洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。对于一台套桶式单缸低波轮全自动洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户的不同设置几种不同的洗衣程序；还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情况；另外，还要对洗衣过程出现的故障进行诊断；保证高速运转时脱水的安全性等。所以，对全自动洗衣机，一般要求具有如下基本功能。1强、弱洗涤功能。要求强洗时正、反转驱动时间各为4s，

10、间歇时间为1s，弱洗是正、反转驱动时间各为3s，间歇时间为2s。24种洗衣工作程序，即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序。标准程序是进水洗涤漂洗排水脱水，如此循环3次，每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2min，具体 2是：第一循环为洗涤，时间为6min，第二，第三次循环为漂洗，时间分别为4min和2min。排水时间采用动态时间法确定，脱水时间为2min。经济程序与标准程序一样，只是循环次数为二次。单独次序是进水洗涤（6min）结束（留水不排不脱）。排水程序是排水脱水结束，时间确定与上述程序相应环节相同。3进、排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或者排水过程中，若在一

11、定的时间范围内进水或排水未能达到预定的水位，就说明进、排水系统有故障，此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号，提醒操作者进行人工排除。4脱水期间安全保护功能。洗衣机在脱水期间若打开机盖时，洗衣机就会自动停止脱水操作。脱水期间，如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡，洗衣机也会自动停止脱水，以免振动过大，待人工处理后恢复工作。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动5s，间歇2s，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。5暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机须停止工作，待驱动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。6声音显示功能。洗衣机各种工作

12、方式的选择和各种工作状态均有声提示或显示。32.1.2 实现方法基于上述要实现软硬件结合，软件控制硬件电路，考虑到AT89C51的特点，完全有能力控制实现上述功能，所以以AT89C51作为核心器件，控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块组成，电源电路为数字控制电路提供稳定的+5V直流电压，为电动机提供220V市电；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89C51单片机、两位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现水位监测、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、进水排水电磁阀组成。42.1.3 整机组成框图针对上述，

13、一方面涉及到硬件电路，另一方面要配合相应的软件，才能完成上述功能。下面为本设计的整机框图如图1所示。3数码管显示电路单AT89C51电机控制电路片机进水阀控制电路按键控制及报警电路洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式出水阀控制电路图1 整机电路组成框图2.2 硬件电路设计2.2.1 全自动洗衣机的逻辑控制总电路全自动洗衣机的逻辑控制总电路如图2所示。它由单片机AT89C51为核心加上有关集成电路及元器件组成。从图中看出，这个全自动洗衣机控制逻辑电路相当简单。全自动洗衣机的工作部件有3个，这就是电机、进水阀和排水阀。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和波轮的转动，从而时现

14、对衣物的洗涤。进水阀用于控制洗衣机的进水量。排水阀用于控制排水。电机在脱水时还高速旋转带动衣物脱水。电机的状态有3种，即正转、反转及停止状态。电机一般工作在这三种状态的不断转换之中，从而实现洗涤。但在脱水时，只工作在正转高速状态。进水阀和排水阀则只有开、关这两种状态。从图2的控制电路中可以看出，控制要求可知，洗衣机有4种不同的显示来加以区别。分别用了AT89C51的四个接口供4种不同显示的驱动，其逻辑关系是：P1.0为LED1亮，指示标准程序；P1.1为LED2亮，指示经济程序；P1.2为LEDD3亮，指示单独程序；P1.3为LED4亮，指示排水程序。暂停功能采用中断处理方式。这个中断对应于C

15、PU的外部中断“0”。中断信号直接通过K4加到CPUP3.2口线直到CPU响应中断为止。本系统对开盖和不平衡中断采取相同的处理方法，因此，共用外部中断“1”。为了充分利用CPU的I/O口线，P3.2口线集中了运行，暂停和解除警报功能。在洗衣机未进入工作状 4态或洗衣机处于暂停状态期间，P3.2为输入线，用于检测启动键的状态，当启动键按下时，洗衣机即进入工作状态或从暂停状态恢复到原来的工作状态；在洗衣机暂停中断响应期间，P3.2为输出线，用于撤消暂停中断请求。在洗衣机进水或排水期间，P2.2被用作输入线，用于监测水位开关状态，为CPU提供洗衣机的水位信息；在洗衣机高速脱水期间，当发生开盖和不平衡

16、中断时,P2.3为输出线，用于撤消中断请求信号。CPU的P2.1线用于驱动蜂鸣器发出各种报警信号。K1为强制复位键。洗衣机的强、弱洗可通过K3键进行循环选择。K4还具有第二功能，当洗衣机发生故障转入报警程序后，按下K4键可使洗衣机退出报警状态回到处始待命状态。洗衣机工作程序可通过K2键循环选择。洗衣机的工作状态可通过LED2LED5进行显示。脱水期间系统在响应开盖终止后，脱水指示灯LED10就会亮，这时表面洗衣机进行脱水操作。图2 全自动洗衣机的逻辑控制总电路2.2.2 AT89C51单片机各类单片的指令系统各不相同，功能各有所长，而市场占有率最高的是MCS-51系列，并且还在不断推出功能更强

17、的新产品，因此基于学习与实际设计的需要本次设计我选用MCS-51系列单片机作为洗衣机控制器的主控芯片。MCS-51系列单片机泛指以8051为内核的MCS-51。主要产品有8051、8751、89C51、8031。8051是ROM型单片机，内部有4KB掩膜编程的ROM程序存储器；8751是EPROM型单片机，内部有4KB可编程的程序存储器；而AT89C51是Flash型单片机，即把快擦等存储器应用于单片机中，可以对ROM中程序进行多次修5改，使用方便；8031是内部无ROM程序存储器的单片机，必须外接程序存储器，这样使用起来就很不方便。基于上述的分析，本次设计选用AT89C51作为控制的核心。A

18、T89C51单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，它采用了CMOS和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是一种功能强、灵活必高而且价格合理的单片机，可方便应用于各种控制领域。5图3 AT89C51AT89C51单片机主要包括以下几个功能： （1）8位的CPU（2）4KB可改编的片内程序存储器 （3）128B的片内数据存储器 （4）32条可编程的I/O口 （5）2个16位定时/计数器 （6）5个中断源 （7）21个专用寄存器（8）1个全双工串行I/O，可实现多机通信 （9）三级程序存储器保密 （10）片内时钟振荡器（11）具有两种省电

19、方式：空闲方式和掉电该方式6引脚定义及功能：AT89C51有实际有效引脚40条，有3种封装形式，一种是DIP封装形式，另外两种从外形看均为方形封装，但引脚排列是有区别的，分别是称为PLCC封装和POFP/TOFP封装。各引脚的功能描述如下：（1）主电源引脚VCC、GND：单片机电源输入引线。VCC为+5V，VSS为接地线。（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。XTAL2 ：接外晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的

20、反相放大器的输出端。当彩外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。（3）控制引脚 RET：复位输入引脚.当振荡器运行时, 该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位. ALE：地址锁存允许/编程线。在访问片外存储器时，CPU在P0.7P0.0引脚线上输出片外存储器低8位地址的同时还在ALE上输出一个高电平，用于把这个片外存储器低8位地址锁存到外部专用地址锁存器，以便空出P0.7P0.0 各引线去传送随后而来的片外存储器读写数据。在不访问片外存储器时，CPU自动在ALE线上输出频率为fosc/6的脉冲序列。需注意的是：当访问外数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。在程序存储器编程期间，用于输入编程。 E

21、A/VPP：当保持高电平时，单片机访问内部程序存储器，但在PC超过片内最大程序存储器地址时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器。如果保密位LBI被编程，复位时在内部会锁存EA状态。 PSEN：外部程序存储器通用信号引脚。读程序存储器时每个机器周期两次有效，访问数据存储器时，无脉冲输出。（4）输入/输出端口线 P0是一个8位漏极开路型双向I/O口，在不访问外部存储器时，作通用I/O口使用，用于C传送CPU的输入/输出数据，当访问外部存储器时，此口作为地址/数据总线，分时复用，作为输出口用时，能吸收8个TTL电平输入的电流，对端口写1时，又可作为高阻抗输入

22、端使用。 P1口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到电位，这时可用作输入口。 P2口是一个内部带有上拉电阻的8位准双向IO口，P2的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口写1时，通过内部上拉电阻将端口拉到高电位，这时可用作输入口。在访问外部程序存储器和16位地址的外部存储器时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口引脚上的内容在整个访问期间不改变。 P3是一个内部带有上拉电阻的8位准双IO口，P3的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到电位，这时可用作输

23、入口，在89C 51中，P3口还有一些专门功能，如6 7表所示。表1 P3口各位的第二功能72.2.3 数码管显示电路本电路抱括两部：一部分为LED显示，主要显示：进水时间、排水时间、洗涤时间，另一倍分为各状态显示：标准、快速、慢速、强洗、弱洗等工作状态。+5V+5V+5V图4 数码管显示电路图如图4LED显示由发光二极管组成。由于本电路CPU管脚完全可以实现这么多发光二极管的显示，我们直接通过P1.0到P1.7和P2.0来实现，如图5所示。本设计主要是显示分钟数、洗涤、进水、排水时间。8+5V图5 数码管指示电路数码管指示电路如图5所示 ,从控制要求可知，洗衣机有4种洗衣工作程序，因此须有4

24、种不同的显示来加以区别。那么由于AT89C51单片机管脚齐全，完全有能力实现。P1.0为LED1亮，指示标准程序；P1.1为LED2亮，指示经济程序；P1.2为LED3亮，指示单独程序；P1.3为LED4亮，指示排水程序。发光二极管简称为LED，如图6所示。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

25、当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号

26、显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示09十个数字。82.2.4 电机控制电路电机控控制电路如图7所示，由电路中可以看出：AT89C51的P2.3和P2.4端口共2条I/O线通过2块NPN型三极管经过两个相同型号的固态继电器连接电机驱动芯片L298来控制电机。9图7 电机控制电路电机是接在+5v直流电源电压上的，通过电机驱动芯片L298来开通。如图7所示，我们只要给电机驱动芯片通上+5V电压，电机就会转动起了，由单片机来控制端口脉冲，即可启动，另外电机的方向控制，主要是改变绕组的电流方向，即可实现。三极管按结构分，可分为NPN型三极管和PNP型三

27、极管。由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体组成的三极管，称为NPN型三极管。如图7所示，也可以描述成,电流从发射极E流出的三极管。NPN型三极管集电极电位最高,发射极电位最低,UBE0。NPN型三极管的工作原理：三极管除了有对电流放大作用外,还有开关作用(即通、断作用),当基极加上正偏压时,NPN型三极管即导通处于饱和状态及灯会亮,反之，三极管就不导通，灯不亮。继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热，又称激励量）达到一定值时，输出量将发生跳跃时变化的自动控制器件。如图7所示，继电器的输入信号的值假设为x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值为xx,继电器的输出信号假设为y立刻从y=0跳跃到

28、y=ym，即常开触点从断导通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于动作值假设为xx下降到释放值假设为xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。工作原理： 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合

29、、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”10。109L298 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver )11。如图7所示，内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准：TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机

30、，且可以直接通过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号。本电路中就充分运用了该器件实现了电机的正转与反转。2.2.5 进水阀控制电路进水阀控制电路如图8所示。 和电机控制电路一样，通固体继电器来实现隔离，NPN型三极管实现缓冲，发光二极管，指示工作状态，进水阀门的开关，由继电器来控制，当继电器线圈中有电流流过时，继电器开关吸合，反之，就断开，利用这一特性和单片机P2.4端口相连来控制，给这个端口加低电平，反相缓冲后变成高电平，双向可控硅断开，线圈中没有电流流过，阀门打开；当给端口加高电平时，给反相倒相后变成低电平，点亮发光二极管，双向可控硅开通，继电器线圈绕组中有

31、电流流过，产生磁场，吸合开关，阀门关闭。进水阀门的操作主要有两个参数，一个为开关，另一个不开关时间，这两个参数都是很容易通过单片机实现的。图8 进水阀控制电路2.2.6 排水阀控制电路排水阀控制电路如图9所示。和进水阀电路一样，通过固体继电器来实现隔离，NPN型三极管实现缓冲，发光二极管，指示工作状态，进水阀门的开关，由继电器来控制，当继电器线圈中有电流流过时，继电器开关吸合，反之，就断开。利用这一特性和单片机P2.4端口相连来控制，给这个端口加低电平，反相缓冲后变成高电平，双向 11可控硅断开，线圈中没有电流流过，阀门打开；当给端口加高电平时，反相倒相后变成低电平，点亮发光二极管，双向可控硅

32、开通，继电器线圈绕组中有电流流过，产生磁场，吸合开关，阀门关闭。排水阀门的操作同样也有两个参数，一个为开关，另一个不开关时间，这两个参都是很容易通过单片机实现的。两电路都有共同点，都是需要软件进行处理，什么时候开，什么时候关，开多长时间，关多长时间等，都是通过软件控制来自动完成的。2.2.7 按键及报警电路图9 排水阀控制电路 图10 按键电路 12图11 报警电路CPU的P2.1线用于驱动蜂鸣器发出各种报警信号。K1为强制复位键。洗衣机的强、弱洗可通过K3键进行循环选择。K4还具有第二功能，即当洗衣机发生故障转入报警程序后，按下K4键可使洗衣机退出报警状态回到初始待命状态。洗衣工作程序可通过

33、K2键循环选择。洗衣机的工作状态可通过LED2LED5进行显示。P3.6接口是水位开关接口，CPU采取软件查询的方式通过P3.7线对盖开关进行检测以确定洗衣机是否继续进行脱水操作。蜂鸣器的介绍121蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。2蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3蜂鸣器的电路图形符号 蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。蜂鸣器的结构原理1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振

34、荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5KHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。132.2.8 洗衣机的暂停

35、功能采用中断处理方式电路基于AT89C51单片机是结合了MCS-51内核和ATMEL公司FLASH闪存技术的AT89系列单片机，应用十分广泛。中断系统是计算机的重要组成部分，起着十分重要的作用，是现代计算机系统中广泛使用的一种实时控制技术，能对突发事件进行及时处理，如实时控制，故障自动处理，计算机与外围设备间的数据传送等。中断系统的应用大大提高了计算机系统的实时性以及工作效率，使计算机的功能更强，效率更高。本设计中直接用P3.2接口INT0接口连接K4解决了洗衣机暂停功能的中断处理方式，处理简单，但是实现了其功能13。2.3 软件设计由AT89C51控制的全自动洗衣机的工作程序框图如图13所示

36、。从程序框图可以看出，这个控制程序也较为简单，所以，占用的存储器容量不大14。N图 13 程序流程图14从程序框图中可以看出程序的基本流程，系统上电复位后，首先进行初始化，默认标准洗衣工作程序和强洗方式，然后扫描K2、K3和启动键K4，这时洗衣机处于待命状态。通过K3、K2可分别修改强、弱洗方式和洗衣工作程序。扫描过程中当发现启动键K4按下时，洗衣机即从待命状态进入工作状态。 洗衣机进入工作程序后，系统首先根据特征b字判断洗衣机的洗衣工作程序，若特征字为（单独程序，经济程序，标准程序），这时程序直接跳转至排水操作程序段，执行单独的排水操作，否则进入进水操作程序。进水操作P1.0置位驱动进水阀开

37、启。进水期间系统不断检测水位开关K5的状态，当检测到K5闭合时，说明进水以达到预定水位。若在规定的4分钟极限内未检测到K5闭合，说明进水系统发生故障，此时洗衣机退出工作状态，程序跳转到FW为标号地址的故障处理程序段进行报警，其处理方法是：将P1.0P1.3位全部置“1”，中止洗衣机的各种操作，然后蜂鸣器以响1秒、停2秒的规律不断地发出报警信号，直到人工干预即按下K1键后为止（按下K1后，程序跳转回主程序起始地址，洗衣机又回到待命的初始状态0）。在正常情况下，进水期间检测到K5闭合时，说明进水以达预定水位，这时洗衣机进入下一程序即洗涤工作。因为电机在洗涤或漂洗工作时有正、反转和间歇三种状态，所以

38、用P1.2、P1.3两线才能实现电机对这三种状态的控制。其逻辑关系是：P1.3、P1.2为“00”时电机间歇，为“01”时正转，为“10”时反转。洗涤时间为6分钟。洗涤结束后，系统通过一条判断指令，判断是否排水。由控制要求可知，若不排水则为单独程序，这时程序直接跳到结束报警程序段，报警三声后跳回主程序，洗衣机进入初始待命状态，单独洗衣工作程序结束，否则，进入排水进程。排水时间采用动态时间法确定，其原理是：根据常用的空气压力水位开关的特性（即在进水中当水位达到预定水位时水位开关就接通；在排水中当桶内水位下降11厘米后，水位开关才断开），在排水过程中若从开始到开关断开所需时间为D，则整个排水所用时

39、间为2D+50（经验值）秒。若在规定的1分钟极限时间内，系统检测不到水位开关K5断开，说明排水系统有故障，程序跳转至故障处理程序段发出告警信号，其处理方法与进水系统故障相同。排水结束后，洗衣机接着执行脱水操作，P1.1维持置位状态，保持排水阀开启，P1.2按5秒置位、2秒清零的规律连续驱动电机高速旋转2 分钟，然后脱水结束。脱水结束后系统通过一条判断指令判断整个洗衣工作是否结束。其原理是：洗衣机在每次洗涤或漂洗工作环节结束之后，洗衣工作程序标志57H单元减1一次，在脱水工作环节结束，系统即对该单元进行检测，当检测到57H单元为0值时，说明整个洗衣工作结束，报警三声后，即返回初始待命状态。若洗衣

40、工作尚未结束，洗衣机再次执行进水操作，进入下一循环。以上是洗衣机工作的大概流程，工作过程中所需的各种计时，均由定时器“0”定时中断服务程序提供。定时器“0”设置为定时方式1，每100 毫秒产生一次中断，因此，TL0、TH0装入的时间常数分别为0B0H、3CH。定时器“0”中断服务子程序入口地址放在0BH单元中，洗衣机进入工作状态后定时器即被启动。每中断一次，70H单元累加1一次，累加到0AH时，为1秒钟,因此71H单元累加1一次，该单元累加至3CH时，为1分钟,这时72H单元累加1一次。系统根据这几个内存单元中的数据就可以确定洗衣机工作各个进程的时间。在暂停中断以及开盖或不平衡中断响应期间，定

41、时中断被禁止，计时各单元内容不变。洗衣机的暂停中断在洗衣机进入工作状态后，中断请求即被设置为允许，中断请求有效；而开盖或不平衡中断只有在洗衣机进入高速脱水的工作进程时，中断请求才被设置为允许，请求信号有效。这两个中断服务程序比较简单。15所以套桶式单缸低波轮电脑全自动洗衣机的工作原理基本是一样的15。然而，不同的厂家不同型号的这类洗衣机其电器控制系统电路的组成和原理是有区别的。本文所介绍的电路有别于以往的这类电路，是AT89C51新型单片机应用的一个实例。3 Proteus仿真Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可

42、以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，

43、因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大16。在绘制好Proteus硬件电路图，建立好工程DSN文件之后。打开Proteus，将程序运行生成的JDF.hex文件添加到单片机，可以看到洗衣机的各种显示状态和功能的实现如下：1.初始运行显示当点击Proteus运行按钮后，电源启动，电源灯亮，初始默认为标准程序，标准显示灯亮，默认为强洗设置，强洗显示灯亮。如图14所示图14 初始运行显示162.洗衣程序的选择和强、弱洗涤

44、功能的选择显示当点击Proteus运行按钮后，此时水位开关断开状态，可以按下K2键来选择洗衣的4种程序：标准，经济，单独，排水，按一下K2键和K3键分别变成了经济程序和弱洗程序，再按下K2键又变成了单独程序和弱洗程序，再按下K2键又变成排水程序和弱洗程序。如图1517所示。图15 经济程序和弱洗程序显示图16 单独程序和弱洗程序显示17图17 排水程序和弱洗程序显示由上面几幅图可以看出，本仿真程序可以正确的选择和显示洗衣机的各种不同的洗涤程序和强，弱洗涤功能。3.洗衣工作过程的显示以选择标准程序为例子，我们通过按下K2键使标准程序显示灯亮，同时选择强洗洗涤程序，强洗洗 涤显示灯亮。当我们按下运

45、行开关K4键时，洗涤显示灯，漂洗显示灯，排水显示灯同时亮起，进水阀开启，进水状态显示灯亮起，此时说明洗衣机已经进入了标准工作状态，目前是在进水操作，如图18所示图18 标准程序进水状态显示此时我们等待进水时间，水位开关的控制我们完全是可以依靠人工完成，若这时认为水位已经能达到18预定的水位，我们按下K5即闭合了水位开关，这时，洗衣机进入了完全工作状态，进水状态显示灯灭，洗涤显示灯闪烁，表明这时洗衣机已经在开始运作，正在进行洗涤工作，同时可以看见电动机开始高速运转，并且正，反转驱动时间各为4s，间歇时间为1s。如图19所示图19 洗涤工作状态显示当达到指定时间之后洗涤工作结束，洗涤指示灯灭，同时

46、排水阀开启，排水状态显示灯亮，电动机慢慢停止转动。如图20所示图20 洗涤工作结束进行排水这时再断开水位开关K5键，排水工作结束，排水状态显示灯灭，同时洗衣机内没有水，进水阀开启，进水状态显示灯亮，此时又再一次向洗衣机内注水。等到水位到达指定位置，人工再次闭合K5键即水位19开关后，系统将进入下一程序，漂洗状态，这时漂洗显示灯开始闪烁，电动机又开始了转动。如图21所示。图21 漂洗工作状态等到再次到了指定时间，漂洗工作就结束了，电动机慢慢停止了转动，排水阀打开排水，排水状态显示灯亮起，由于标准程序中设置的漂洗循环次数为两次，按上面操作进行，再次断开K5键，又会再一次重复漂洗这个过程，当时漂洗时

47、间达到后，排水阀就又一次打开排水，此时两次漂洗工作全部结束，进入了最后一道工作程序就是脱水工作状态。这次不仅排水阀一直打开，而且电动机保持运转，同时由于洗涤程序和漂洗程序都已经结束了，洗涤显示灯和漂洗显示灯都灭，只有脱水显示灯保持闪烁状态。当脱水工作结束之后，蜂鸣器就自动报警表示洗衣标准程序已经全部完成了。如图22所示图22 脱水工作状态显示20至此，我们已经完成了本次毕业设计洗衣机标准程序部分的全部仿真分析与实践，其他部分程序比如经济程序的运行过程与上述工作过程完全一致。这证明了本方案完全有效可行，没有出现大的错误，是可以付诸于实践的一个方案。4 结论本设计以数字集成电路技术为基础，单片机技

48、术为核心。主导思想是软硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。首先描述系统硬件工作原理，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程,其次，详细阐述了程序的各个模块和实现过程。采用AT89C51单片机对洗衣机进行智能控制,通过电机控制电路，数码管显示电路，进水阀控制电路，排水阀控制电路，按键控制及报警电路，洗衣机的暂停功能和安全保护及防振动功能采用中断处理方式电路等硬件电路设计实现了洗衣机工作过程的自动化应用，使得该系统具有强、弱洗涤功能，实现4种洗衣工作程序（即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序）功能，声光显示功能等功能,进、

49、排水系统故障自动诊断功能，暂停功能，脱水期间安全保护和防振动功能，从而极大地提高效率、降低功耗、减少噪声。通过对毕业设计论文的方案设计与提出，产品的制作与调试，程序的设计与编程。使我对四年来所学的知识有了一个清晰明确的总体概括，具体体现在：通过本次毕业课题设计，我了解到洗衣机控制器的主要设计思路，巩固了自己所学电气控制方面的大量学科知识，也加深了诸如Visio绘图软件、Office办公软件、Protus特殊功能等一系列设计毕业课题论文所需要的必须辅助技能的使用熟练程度，另外还有专门值得一提的是对新生事物的熟悉和迅速掌握其特性规律、结构原理及相关功能作用的认知能力有了大幅提高，这是关键的，也是我

50、最看重的，最珍惜的。同时，也了解到洗衣机控制器系统具体步骤措施、这其中的要点难点、技术处理，和作为主控制器的AT89C51单片机的工作原理以及电源电路的内部功能结构，完成毕业课题设计后，不但明显感到自己在大学求学期间的充实、激情以及钻研精神，也使自己多年来所学的理论知识和实践有了一次有机结合充分发挥的绝好机会，进一步深化巩固了自己的专业知识。当然在本次毕业设计中，同时也不可避免地认识到自身某些方面的不足之处，例如所学专业知识不够全面平衡，有的相当熟练，有的则略显生疏，这样就给本次毕业课题设计带来一定难度，以至于初稿反复修改重拟好几次，耽误了办事进度与效率。在当今科技发达日新月异的现代社会，电气

51、行业类的产品与技术其更新换代的脚步相当快，所以作为一名电气工程专业的本科生一定要本着“活到老，学到老”、“学无止境”的人生态度，随时有着警惕感，保持不断积极“充电”的心态，丝毫不能松懈，以迎接新的挑战。因为时间仓促，笔者水平有限，故论文中所述内容如有不够详细、明确的地方还请各位老师领导批评指正，笔者再次表示虚心接受和聆听教诲，诚谢！参考文献：1 周向红.51系列单片机应用与实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2008212 周德林.洗衣机结构原理详解及电路选编M.北京：人民邮电出版社，19963 何立民.MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京航空航天大学出版社，1996

52、4 谢家仁.谢炜，谢东辰. 单片机实用技术问答M.人民邮电出版社，20035 克强. 用AT89C2051 单片机制作洗衣机控制电路J.电子世界.2001.36 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津：天津大学出版社，2001.37 李广第单片机基础 第1版北京：北京航空航天大学出版社，19998W.KurdthogmeeDesign and implementation of an FPGA-based Multiple-colour LEDdisplayboard.Microprocessors and MicorosystemsJ.20059Felice Balarin,Luci

53、ano Lavagno,Praveen Murthy, Alber to Sangiovanni-vincentelliIEEE Design and Test of Computers January 199810 徐惠民、安德宁单片微型计算机原理接口与应用 第1版 北京：北京邮电大学出版社， 199611 夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社, 200112 王治刚单片机应用技术与实训北京：清华大学出版社，200413 吴金戌等8051单片机实践与应用北京：清华大学出版社，200214 李勋单片机微型计算机大学读本北京：北京航空航天大学出版社，200215 O.S.Turkey,I.T.Sumer,A.K.Tugcu B.Kiray.Modeling and Experimental Assessment ofSuspension Dynamics of Horizontal-Axis Washing Machine.Journal of Vibration andAcousticsM.1998(4),Vol 120:534-54316 Philips semiconductors DATA SHEET,PCF8583 clock/calendar with 2