智能滚筒式洗衣机设计毕业设计论文

本科生毕业设计(论文)-42--目录第一章前言 11.1概述 11.2.1 智能滚筒式洗衣机的特点 21.2.2 智能滚筒式洗衣机的洗涤原理 2第二章设计方案的确定 42.1洗衣机的技术参数和主要功能 42.1.1 主要技术参数 42.1.2 洗衣机的主要功能 42.2控制系统设计方案 4第三章洗衣机的硬件设计 63.1洗衣机的控制功能要求 63.2控制逻辑电路 63.3硬件描述 73.4电子元器件的计算与选型 83.4.1 时钟电路 83.4.2 复位电路 93.4.3 电源电路 93.4.4 指示电路 103.4.5 电机的正反转、进水阀和排水阀电路 113.4.6 显示电路 133.4.7 蜂鸣报警电路 14第四章系统软件设计 154.1洗衣机的控制功能要求 15第五章总结 18致谢 19参考文献 20附录A控制系统电路图 21附录B洗衣机的控制原理图 22附录C设备材料清单 23附录D软件程序 24第一章前言概述随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，智能洗衣机作为将人们从繁复的家务劳动中解放出来的好助手，愈来愈受到消费者的欢迎。洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。按其额定洗涤容量(一次可洗涤的最大干衣物重量,以kg计算)分为家用和集体用两类。中国规定洗涤容量在6kg以下的属于家用洗衣机。按结构原理分为3种：①搅拌式(又称摆动叶式)。通过搅拌叶的连续往复摆动，带动洗涤液和洗涤物互相作用而进行洗涤。②滚筒式（或称滚桶式）。在一个水平放置的盛水用圆柱形外筒中，套装一个可围绕水平轴正反向旋转的内筒，内筒壁上有许多小孔和几条凸筋；当内筒转动时,洗涤物随筒内的凸筋上升而后被抛下,不断翻滚摔打进行洗涤。按投放洗涤物的位置不同，分为上装入式和前装入式。③波轮式。通过洗涤桶内波轮的转动，推动洗涤液和洗涤物不断翻滚、磨擦而进行洗涤。波轮位于洗涤桶底部的称为涡卷式，位于洗涤桶侧面的称为喷流式。洗衣机主要由箱体、洗涤脱水桶（有的洗涤和脱水桶分开）、传动和控制系统等组成，有的还装有加热装置。洗衣机的洗涤、漂洗和脱水等过程的控制，常采用由定时器给定的时间程序控制方式；其动力来自驱动电动机。对于自动洗衣机，由定时器给出电动机正反转、进出水阀的开闭、洗涤和脱水的时间转换，全过程结束后，发出声响信号。定时器有发条驱动式、电动式及电子式。新型定时器是电脑智能型控制器，它不仅能智能地控制洗衣全过程，而且能够根据被洗衣物的质地、重量、脏污程度等自动地投放洗涤剂、选择洗涤方式和时间以及判断洗涤效果并调整之。洗衣机的发展趋势：①电脑化：采用电脑控制，实现洗涤、漂洗、脱水、烘干全过程自动化;利用传感器,根据洗衣量、洗涤物脏污程度，自动确定洗涤时间、漂洗时间和投入洗涤剂的数量，使洗涤过程最合理。①塑料化：已有全部使用塑料的洗衣机出现。③新型化：日本已有多种新水流和无波轮的洗衣机上市；苏联研制成功利用真空沸腾原理的不用洗衣粉的真空洗衣机；不用电动机的超声波洗衣机、蒸汽洗衣机等新型洗衣机也已有报道。③大容量化：为减少洗衣次数，洗衣机一次洗涤量已从2kg以下发展到3～5kg。智能滚筒式洗衣机的特点和洗涤原理智能滚筒式洗衣机的特点目前在整个家用洗衣机市场上，滚筒式、波轮式、搅拌式洗衣机三足鼎立，其中滚筒式占60%，在欧美国家可高达90%以上。滚筒式洗衣机80年代末开始进入中国，由于滚筒式洗衣机在许多性能上优于传统的波轮式，如对衣物的磨损小、洗涤量大、节水、不缠绕等，特别适合大批量及高档服装的洗涤，因而愈来愈受到广大家庭的青睐，所以本设计洗衣机的微机控制系统是往滚筒式洗衣机方向设计的。滚筒式智能洗衣机有如下特点：⑴自动化程度比较高：用户只需要插上电源，放入衣物，调好程序选项，以后一切任务则交于智能洗衣机了。预洗、主洗、漂洗、脱水及在主洗中加热，在漂洗中防皱等，洗衣机都将根据专家经验给以最好的洗涤效果。⑵对衣物的磨损率低；洗涤容量大，洗涤范围广，滚筒式洗衣机采用滚动加微摩擦方法的洗涤方式，洗涤中较为柔和，对衣物的磨损小，尤其适合洗涤毛料织物、羽绒织物及大件衣物。⑶节能节水节电：滚筒式洗衣机的耗电量小，洗一次最多耗电0.3kW/h~0.4kW/h,洗涤过程中进水次数不超过7次，每次进水为20千克左右，整个洗涤过程下来不超过140千克。⑷整机性能配置合理：机内筒采用整体吊装方式，内筒底由两个减振器支撑，工作稳定，性能好，震动小，无摆动且噪音低。采用单片机控制器控制方式，抗干扰能力强，使用寿命长。⑸使用寿命长：滚筒式洗衣机结构合理，用料讲究，并且由控制器统一控制。在整机性能上，具有使用方便，故障少，寿命长（可达15年）的优点。智能滚筒式洗衣机的洗涤原理滚筒式洗衣机的洗涤原理与其他类型洗衣机不同，其主要利用洗涤剂和加热手段来达到洗净衣物的目的。衣物放入洗衣机洗涤液中。加入洗涤剂，通过滚筒不同强度的正反转，在转动过程中可以对洗涤进行加热。充分地利用机械作用，化学作用，热作用，对衣物进行洗涤、漂洗。离心式脱水方式可以采用不同的转速度来合理的洗涤衣物。⑴机械作用：滚筒式洗衣机其洗涤容器为一卧式水筒，称为外筒或盛水桶，内筒壁上有许多小孔的不锈钢滚筒。通过小孔，洗涤液可以自由流入流出内筒。衣物装入内筒之中，洗涤液盛放在外筒里。水位高度大约在内筒的二分之一处，可使衣物处于半浸泡状态。滚筒在电机的带动下作有规律的正反转旋时，洗涤衣物在筒内翻转揉搓，其滚筒揉撮可通过内筒的凸筋以及内筒的旋转而摔打、揉搓衣物。⑵化学作用；现代洗涤剂（也称洗衣粉、洗衣膏）的化学成分较为复杂/洗涤剂主要起两个功能：一方面起保护衣物，减小洗涤时对衣物的磨损作用；再一方面还起到溶解衣物的污垢，产生膨胀浸润的作用，使洗涤衣物中的污垢脱落并使其悬浮于碱性溶液中的作用。洗涤剂一般含有费皂和洗涤活性物质，降低水中石灰质的聚磷酸盐，以及增加洗涤效果的碱，增加洗衣香味的添加香料，此外还可以加入漂白、稳定剂等。⑶热作用：智能滚筒式洗衣机可以对洗涤液进行加热选择。加热洗涤时，不但可以增加分子运动的活性，还可以使洗涤剂充分发挥作用，特别是让洗涤剂中的富氧物质（达硼酸盐）发挥作用。但高温则会对衣物有损害，一般在40℃~60第二章设计方案的确定洗衣机的技术参数和主要功能主要技术参数额定洗衣量：3kg电源：交流220V（50Hz）洗涤功率：250W脱水功率：250W进水阀：交流220V排水阀：直流220V洗衣机的主要功能⑴程序：具有标准、经济、单独和排水程序。⑵故障诊断、安全保护、防振。⑶暂停、间歇工作的功能。⑷声光显示功能。控制系统设计方案本设计智能洗衣机的总体方案如图2.1所示：图2.1智能洗衣机的总体系统方案图本设计洗衣机控制方案是依据技术参数要求，本着线路简单，可靠性高和成本低的原则选择的。根据洗衣机的技术条件和功能要求，选择51系列单片机AT89C2051。AT89C2051功能特性如下：AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，功能强大，但它只有20个引脚。其主要功能特性为：·兼容MCS-51指令系统·15个双向I/O口·两个16位可编程定时/计数器·时钟频率0-24MHz·两个外部中断源·可直接驱动LED·低功耗睡眠功能·可编程UARL通道·2k可反复擦写(>1000次）FlashROM·6个中断源·2.7-6.V的宽工作电压范围·128x8bit内部RAM·两个串行中断·两级加密位·内置一个模拟比较放大器·软件设置睡眠和唤醒功能按照功能可将硬件电路分为：⑴单片机最小系统：包括CPUAT89C2051，按键和显示接口电路⑵检测电路：包括水位检测电路和门状态检测电路⑶驱动电路：包括电动机正反转驱动电路，进水阀、排水阀驱动电路和蜂鸣器驱动电路⑷人机对话驱动电路：主要包括按键，显示器。其中按键用于洗衣机程序设定，并控制洗衣机的运行，发布有关指令信息。显示器为用户提供直观的洗涤时间显示。⑸直流稳压电源电路第三章洗衣机的硬件设计洗衣机的控制功能要求本设计智能洗衣机的控制功能如下：⑴洗涤功能。要求洗涤时正、反转驱动时间各为3s，间歇时间为2s。⑵4种洗衣工作程序，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，具体是第一循环为洗涤，时间为4.5min,第二次循环为漂洗，时间分别为3min和1.5min.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。单独程序是进水—洗涤（4.5min)—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。（每个程序结束后都会报警。⑶浸泡功能。开启浸泡功能后，在上述前三种工作程序的第一次进水之后，会进入浸泡环节，先洗涤1min以搅匀衣物和洗涤剂，再停机浸泡10min，然后退出浸泡环节进入洗涤环节。⑷进、排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或排水过程中，若在一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。⑸安全保护和防振动功能。洗衣机脱水期间，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。⑹间歇驱动方式。脱水期间采取间歇驱动方式，以便节能。本系统要求驱动4s，间歇2s，间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。⑺暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态，当按下暂停键时，洗衣机需暂停工作，待启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。⑻声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声、光提示和显示。控制逻辑电路智能洗衣机的控制系统电路图和控制原理图分别如图附录A和图附录B所示。它由单片机AT89C2051为核心加上有关集成电路及元器件组成。本设计智能洗衣机的工作部件有3个：电机、进水阀和排水阀。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣机滚筒的转动，从而时现对衣物的洗涤。进水阀用于控制洗衣机的进水量。排水阀用于控制洗衣机的排水。电机在脱水时还旋转带动衣物脱水。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，只工作在正转状态。进水阀和排水阀则只有开.关这两种状态。硬件描述⑴控核心部分采用AT89C2051作为控制核心。其中P1.0和P1.1分别用于控制洗衣机的进水阀和排水阀；P1.2和P1.3用于控制洗涤电机的正反转；P1.4和P1.5用作译码器74LS139的输入线，74LS139译码器的四个输出线分别用于连接LED1、LED2、LED3、LED4四个LED灯。P1.6用于驱动LED5。串行口VXD和TXD用于扩展四个LED显示器。外部中断口INT0和INT1分别用做盖开关K4和暂停/启动键K3的中断口，P3.7用于驱动蜂鸣器。⑵按键和开关部分⒈程序选择键K1本设计洗衣机有四种工作程序，使用该键可循环选择洗衣机的四种工作程序。⒉暂停/启动键K2该键采用分时复用技术而具有三个功能。其一是在洗衣机未进入工作状态或者处于暂停状态期间，K2用来启动洗衣机进入工作状态或者恢复到原来的工作状态；其二是在洗衣机进入工作状态后，按触该键则进入暂停状态；其三是在故障报警期间，按下K2停止报警，并回到初试的待命状态。⒊盖开关/平衡开关K3脱水期间，若打开机盖或者转动不平衡时，则K3闭合，引起中断，洗衣机就会自动停止脱水操作，合上盖或者恢复不平衡后又继续脱水。⒋水位开关K4水满时，K4闭合。在进水期间，系统不断检测K4，若在2.5分钟内检测到K4闭合。则停止进水。否则认为进水出故障，关闭进水阀，并发声提示；在排水期间，系统不断检测K4，若在1分钟内检测不到K4断开，则认为排水出故障，关闭排水阀，并发声提示，否则按正常处理。⒌开启/关闭浸泡键K5该键用于开启或者关闭洗衣机的浸泡功能。⒍强制复位键K6按下该键可以使单片机强行复位。⑶LED指示灯LED1，LED2，LED3，LED4分别用来指示排水程序，单独程序，经济程序，标准程序四种洗衣工作程序；LED5用于指示浸泡功能开启，闪烁时表示正在浸泡衣物；LED6，LED7，LED8，分别用来表示洗涤，排水，进水三种状态。⑷译码器74LS139为双2-4线译码器，之所以选用它是因为AT89C2051单片机只有20个引脚，I/O线不足，选用它可解决CPUI/O线数量的不足。本设计洗衣机有4种不同的工作程序，分别要用四种不同的显示来加以区别。74LS139双2-4线译码器仅占用CPU的P3.0和P3.1两口线即可提供4种不同显示的驱动，其逻辑关系是：P3.0，P3.1为“11”时LED1亮，指示标准程序；为“10”时LED2亮，指示经济程序；为“01”时LED3亮，指示单独程序；为“00”时LED4亮，指示排水程序。⑸固态继电器交流固态继电器SSR(Solidstatereleys)是一种无触点通断电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端,交流固态继电器内有发光二极管及光触发双向可控硅，采用光电隔离,作为输入输出之间电气隔离(浮空)。在输入端加上直流或脉冲信号,输出端就能从关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断状态),从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。之所以选用这个器件，是因为它一方面可使电路进一步简化，另一方面还可使强、弱两类电完全隔离，保证主板的安全。

⑹反相器选用反相器是防止AT89C2051型号单片机的驱动电流不足，4个反相器可分别驱动4个交流固态继电器。⑺移位寄存器本设计CPU的I/O数量不是很多，考虑到这个问题，所以本设计时间显示电路采用串行口扩展，通过移位寄存器的输出控制，可实现四位LED显示器的驱动控制⑻LED显示器四个共阳极LED显示器分别显示分、分、秒、秒。电子元器件的计算与选型时钟电路智能洗衣机的微机控制系统的时钟电路如图3.1所示：图3.1时钟电路AT89C2051芯片内部有一个高增益反相放大器。用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL0，输出端为XTAL1，两端跨接石英晶体及两个电容可构成稳定的自激振荡器。本设计的时钟电路两个电容取30pF,可稳定频率并对振荡频率有微调作用。本设计选用JA95A型号石英振荡器，振荡脉冲频率选用6MHz。复位电路本设计微机控制系统的复位电路采用手动复位和上电复位组合，其电路图如图3.2所示。图3.2复位电路上电自动复位是在加电瞬间电容通过充电来实现的。在通电瞬间，电容通过电阻充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现复位。手动复位是通过接通复位开关，使单片机进入复位状态。参数的选定：在振荡稳定后应保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。本设计的晶体频率为6MHz,取C=22μF，R=1KΏ。电源电路电源电路如图3.3所示：图3.3电源电路电源电路是采用220V的交流电先经变压器降压,再经桥式整流电路整流，最后用三端稳压器稳压得到5V的电压作为整个控制器的工作电源。本设计使用5V的电压作为整个控制器的工作电源，故选用CWM7805型稳压器，CWM7805型稳压器的输入电压为7~35V，为了保证稳压性能，电源电路接三端稳压器时，输入电压和输出电压至少要相差2V以上，但是也不能取得过大，因为太大则会增大器件本身的功耗以至于损坏器件，所以本设计在稳压器的输入电压取10V，在输入和公共端，输出和公共端之间分别接了0.1μF和0.33μF的电容，可以防止产生自激振荡。二极管的选型：根据式Uo=1.2Ui式中：Ui整流电路的输入电压Uo整流电路的输出电压因为电源电路中的三端稳压器CWM7805的输入电压取10V，所以整流电路的输出电压Uo=10V。由式Uo=1.2Ui可得：Ui=Uo/1.2=10/1.2=8.333V整流二极管所承受的最高反向电压URW=2Ui=11.783V选用2CZ52A型硅二极管，其最大整流电流为100mA,反向工作峰值URWN为25V，URWN＞URM，考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变压器的二次侧电压大约要高出10%，即8.333×1.1=9.1663≈9V。指示电路本系统的指示电路设计如图3.4图3.4指示电路系统的所有LED指示灯全部选用BT系列LED,型号为BT101，BT101型号LED的反向击穿电压≥5伏，为了保证LED不被反向击穿，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R用下式计算：R＝（E－UF）／IF式中:E电源电压，本设计E=5VUF为LED的正向压降，BT101型号LED的正向压降UF≤2V，此处取1.5V，IF为LED的工作电流，本设计取3.5mA.所以LED的限流电阻R＝（E－UF）／IF＝(5-1.5)/3.5×10-3＝100Ώ其中译码器选用74LS139型号2-4线译码器。电机的正反转、进水阀和排水阀电路电动机正反转、进水阀和排水阀电路如图3.5所示：图3.5电动机正反转、进水阀和排水阀电路电路的工作原理：当P1.0~P1.3分别置1时，输出信号经过反相器之后变为0，固态继电器的输入端获得+5V电压，使得输出端导通，实现进水阀、排水阀的开启和电机的正反转。当P1.0~P1.3分别置0时，输出信号经过反相器之后变为1，固态继电器的输入端的电压为0，固态继电器关闭，实现对洗衣机进水阀、排水阀的关闭和电机的停转。本设计电动机选用XDS型洗衣机用单相电容电动机，型号为XDS-250，额定功率为250W，额定电流为2A，电容器容量为16μF。因为电机是感性负载，所以选择固态继电器的额定电流取为电机额定电流的2.5倍，为此四种驱动电路全部选用GTJ2-5A220VAC型交流固态继电器。GTJ2-3A220VAC型交流固态继电器的额定电压为220V，额定电流为5A，控制电压为3~32VDC，关断电压为1.2VDC，开启电流为5mA，控制电流＜25mA。故本设计控制电压取4VDC，控制电流取10mA交流固态继电器的限流电阻R=(5-4)V/10×10-3A=100电动机正反转驱动电路中的二极管选用1N4148型硅开关二极管，其在IF=10mA的测试条件下正向压降VF≤1.0V，由上面的计算可知，流过发光二极管的电流为3.5mA，故此处1N4148型硅开关二极管的正向压降VF取0.5V。所以电机反转驱动电路中和发光二极管和开关二极管串连的限流的电阻：R=(5-1.5-0.5)V/3.5×10-3A≈857Ώ，所以限流电阻R取820固态继电器的电流为10mA，LED指示灯的电流为3.5mA，总共需要13.5mA的驱动电流，本设计选用7406型号的反相器来提高驱动能力。其低电平驱动能力达到40mA，足以满足要求。固态继电器的输出端并联一吸收电路，可以有效的抑制加至继电器的瞬态电压和电压指数上升率，保护固态继电器。吸收电路的电阻R取4.5K，电容取4700pF。洗衣机的进水阀选用江阴市电磁阀厂生产的XJD系列电磁塑料进水电磁阀，型号为XJD—11。其适用电压为AC220V，适用压力为0.02~0.08MPa.本设计洗衣机的排水方式为下排水方式，排水阀选用江阴市电磁阀厂生产的XFD系列电磁塑料排水电磁阀，型号为XFD—10，其适用电压为DC220V，适用压力为0.02~0.08MPa.显示电路时间显示电路如图3.6所示：图3.6时间显示电路考虑到本设计所选择的CPUAT89C2051的I/O不多，时间显示器采用串行口静态扩展。选用74HC164移位寄存器。74HC164是串入并出移位寄存器，并带有清除端。电路原理：串行口工作在方式0，即为同步移位寄存器输入/输出方式，串行数据通过RXD输入，TXD用于输出移位时钟，作为74HC164移位寄存器的同步信号。在发送过程中，当执行一条将数据写入缓冲器SBUF的指令时，串行口把SBUF中的8位数据以1/12的波特率从RXD端输出。发送完毕置中断标志TI=1。在写信号有效时，相隔一个机器周期后发送控制端SEND有效，即允许RXD发送数据，同时，允许从TXD端输出移位脉冲。四个共阳极显示器分别显示分、分、秒、秒。移位寄存器选用74HC164。可实现串行输入，并行输出。选用BS211A-B型号共阳极显示器，其最大工作电流IM为10mA，正向压降UF≤2V，本设计共阳极显示器的每个LED发光二极管的工作电流取3.5mA，正向压降取1.5V。固限流电阻R=(5-1.5)V/3.5×10-3A=1000Ώ，限流电阻取1000Ώ因为74HC164允许通过的电流为8mA，故不必添加驱动电路。蜂鸣报警电路蜂鸣报警电路如图3.7所示图3.7蜂鸣报警电路蜂鸣器选用P231906-C34型号压电式蜂鸣器。其额定电压为4~8V，本设计使用5V，故不必使用限流电阻；额定电流≤15mA.电路中P3.7接晶体管输入端。当.P3.7输出高电平1时，晶体管导通，压电式蜂鸣器两端获得+5V的电压而鸣叫；当P3.7输出低电平0时，晶体管截止，蜂鸣器停止发声。三极管选用2SC1815型号开关三极管。电路中的两电阻分别选用3.3KΏ和5.6KΏ。第四章系统软件设计4.1洗衣机的控制功能要求⑴从程序图4-1主流程图中可以看出本程序设计的基本流程，系统上电复位后，首先进行初始话，默认的洗衣工作程序为标准洗衣工作程序，然后扫描程序选择键K1，开启浸泡键K5和启动键K2，这时洗衣机处于待命状态。通过K1可修改洗衣工作程序，通过K5可开启洗衣机的浸泡功能，扫描过程中当发现启动键K2按下时，洗衣机即从待命状态进入工作状态。⑵洗衣机进入工作程序后，系统首先根据RAM中57H单元的特征字判断洗衣机的洗衣工作程序，若特征字为0F0H，为排水程序，程序直接跳转进入排水操作，而01H为单独程序，02H为经济程序，03H为标准程序。如果57H单元的特征字为01H，02H或者03H，则进入进水操作，P1.0置位驱动进水阀开启。进水期间系统不断检测水位开关K4的状态，当检测到K4闭合时，说明进水以达到预定水位。若在规定的2.5min极限内没有检测到K4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GUZHANGCHENGXU为标号地址的故障处理程序段进行报警，本设计洗衣机的故障处理方法是：将P1.0~P1.3位全部置“0”，中止洗衣机的各中操作，然后洗衣机以响1s停2s的规律不断地发出报警信号，直到人工干预即按下K2（暂停/启动键）键后为止（按下K2后，程序跳转回主程起始地址，洗衣机又回到待命的初始状态0）。⑶在正常情况下，进水期间检测到K4闭合时，说明进水以达预定水位。这时洗衣机通过判断55H单元中的内容是否为01H，如果是则执行浸泡功能，执行浸泡功能后设置55H单元为00H，使得后面的漂洗环节不会再次执行浸泡功能，执行浸泡功能后即进入洗涤工作程序；如果不是则洗衣机直接进入洗涤工作程序。因为电机在洗涤或漂洗工作时有正转、反转和间歇三种状态，所以用P1.2，P1.3两线来实现对电机这三种状态的控制。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4.5min.洗涤结束后，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，否则进入排水程序。⑷本程序设计的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11cm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，则整个排水所用时间为2D+50s（查海尔洗衣机经验值）。若在规定的1min极限时间内，系统检测不到水位开关K4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警告信号，其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。⑸排水结束后，洗衣机接着执行脱水操作，P1.1维持置位状态，保持排水发开启，P1.2按4s置位2s清0的规律连续驱动电机旋转2min，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，在脱水工作结束，洗衣机报警三声后，即返回初始待命状态。若洗衣工作尚未结束，洗衣机再次执行进水操作，进入下一循环。⑹以上是本设计洗衣机工作的主流程，工作过程中所需的各种计时，均由定时器“1”定时中断服务程序提供。定时器“1”设置为定时方式1，每10ms产生一次中断，因此，TL0，TH0装入的常数分别为78H，0ECH。定时器“1”中断服务子程序入口地址001BH单元中，洗衣机进入工作状态后定时器每10ms被启动中断一次，20H单元累加1一次，累加到64H时，为1s,此时51H和72H单元各累加1一次，每次定时前先将51H单元清0，因此根据51H单元就可以实现对洗衣机整个工作过程的定时；同时当72H单元累加至3CH时，为1min,这时71H单元累加1一次。当71H单元累加到3CH时，为1hour,这时70H单元累加1次，系统根据70H，71H，72H三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，而且定时器每中断1次就调用1次显示子程序，实现洗衣机整个工作过程的时间显示。在暂停中断以及开盖或不平衡中断响应期间，定时中断被禁止，计时各单元内容不变。⑺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脱水工作进程时，中断请求才被设置为允许，请求信号有效。洗衣机的工作程序流程图如图4.1所示：图4.1主流程图第五章总结我的毕业设计题目是智能洗衣机的模糊控制设计，主要任务是单片机的控制系统设计和控制软件设计等。因为我的专业是机械设计，整个设计的重点在于单片机控制，因此不仅仅是对我四年来所学专业知识的检验和总结，同时要求学习许多单片机的知识，经过一个学期的努力奋战，终于完成了设计。设计整体完成预期的要求，但由于所学有限，设计水平还很稚嫩，肯定还存在许多不足或者有更好的实现方案。通过这次设计，我认识到了自身存在的许多问题，在以后的学习和工作中会针对自己的问题去改正。还有就是学习知识要精益求精，遇到事情要多问几个为什么，最终要的就是设计要结合现实，不能想当然的做。这次设计中我也遇到不少困难，如了解各种电器元件和电路工作原理，为了完成设计要求应该选择怎样的电路和单片机型号等等，设计起初，很迷茫，万事开头难，不知道从何入手，在请教老师和许多懂这方面知识同学后，在他们的帮助下，一点一点的把这些困难解决，最终做完有如释重负的感觉同时还有一点小小的成就感。总之，这次设计让我学到很多，无论是学业上还是以后走上社会都很宝贵的东西，同时也深深的体会到知识的强大和自己所学东西的有限，学海无涯，在以后的道路上我知道自己要懂的还有很多，我也会为之而奋斗，努力的！致谢光阴似箭，转眼大学四年就快过去了，毕业设计是学校对学生四年来所学知识的一次综合考查，此次设计我选择的题目是智能洗衣机的微机控制系统。这是第一次自己设计一个这么全面的课题，由于自己的知识是有限和实践经验的不足，在设计过程中遇到了很多的问题，真的非常感谢xx老师对我精心指导和xxx老师的督促以及四年来各科老师的授业之恩还有同学的无私参考文献[1]何立明.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社2000[2]陈明荧.8051单片机基础教程[M].北京：科学出版社，2003[3]谌清平.东芝单片机原理及其在家用电器中的应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000[4]青岛海尔集团.海尔家用洗衣机原理与维修[M].北京：人民邮电出版社，1999[5]船舶工业总公司七一三所.常用电子电器元件手册[M].北京：中国标准出版社，1986[6]金续曾,陆魁玉.单相电动机绕组修理与接线图集[M].北京：北京科学技术出版社，1999[7]秦曾煌.电工学[M]下册，电子技术.北京：高等教育出版社，2004[8]郑缇，唐可洪．机电一体化设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．[9]李朝青.单片机原理与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005附录A控制系统电路图附录B洗衣机的控制原理图附录C设备材料清单本设计洗衣机微机控制系统的详细设备材料清单如下表所示：序号元器件型号数量1单片机AT89C205112固态继电器GTJ2-5A220VAC43电机XDS-25014发光二极管BT10165整流二极管2CZ52A86开关二极管1N414827反相器740648共阳极显示器BS211A-B49移位寄存器74SH164410开关三极管2SC1815111蜂鸣器P231906-C34112电阻器5.6K113电阻器4.5K414电阻器3.3K115电阻器10004016电阻器820217电阻器100418电容器22μF119电容器16μF120电容器0.33μF121电容器0.1μF122电容器4700pF423电容器30pF224进水电磁阀XJD-11125排水电磁阀XFD-10126三端稳压器CWM7805127晶振器JA95A（6MHz）1附录D软件程序本设计智能洗衣机的程序编写如下：MINEQU71H ；存放分钟变量SECEQU72H ；存放秒钟变量SEC0EQU73H ；存放旧的秒数TABEQU80H ；存放段码首地址K1EQUP3.5 ；按键1引脚定义K2EQUP3.2 ；按键2引脚定义K3EQUP3.3 ；按键3引脚定义K4EQUP3.4 ；按键4引脚定义K5EQUP1.6 ；按键5引脚定义；==================================================== ORG0000H ；程序代码由地址0000H开始执行AJMPBEGIN ；初始化ORG0003H AJMPINT0CHENGXU ；暂停/启动中断中断向量0RG001BH AJMPT1CHENGXU ；定时器1中断向量0RG0013H AJMPINT1CHENGXU ；开盖、不平衡中断向量；====================================================主程序开始；==================================================== 本设计定时器T1的工作在方式1。FOSC=6MHz,每10ms产生1次中断。T1的方式1为16位计数方式。方式寄存器TMOD各个位的取值如下表格所示：GATEC/T#M1M0GATEC/T#M1M000010000所以TMOD的取值为#10H；记数初值m为：m=216－6×106×10×10-3/12=EC78HBEGIN: MOVP1，#0F0H MOVP3，#07FH MOVSP,#35H MOV55H,#00；设置浸泡标志单元为#00H(指定55H为浸泡标志单元)MOV56H,#0F0H ；＃0F0H排水标志(指定56H为标志单元)MOV57H,#03；洗衣机标准洗衣工作程序标志(指定57H)MOV58H,#0FH；漂洗4.5分钟赋值(指定58H存放，即15个30秒)CLRA MOVMIN,A MOVSEC,A MOVSEC0,A MOV51H,A CLRET0 ；禁止开盖、不平衡中断SETBEA ；开总中断CLRIT0 ；设置外部中断0为低电平触发CLRIT1 ；设置外部中断1为低电平触发SETBET0 ；开定时器0中断SETBTR0 ；启动定时器0STEBPX0 ；设置中断优先级别STEBPT0 STEBPX1 MOVTMOD,#10H ；设置定时器1工作在1方式MOVTL0,#78H ；设置10ms中断时间常数MOVTH0,#0ECH ；====================================================以下为按键扫描程序；==================================================== AJ:JNBK1,AJ1 AJMPAJ2 AJ1:ACALLCHENGXUXUANZE AJ2:JNBK5,AJ3 AJMPAJ3 AJ3:ACALLJINPAOJIAN JBK2,AJ；按键扫描程序结束MOVR5,#01H ACALLDUANYANSHI ；按键消抖KB：JBK2,AJ ACALLFENGMINGQI ；按键扫描后蜂鸣器报警JNBK2,$ ；等待键放开SETBET0 ；开定时器0中断SETBTR0 ；启动定时器0SETBEX0 ；允许外部INT0中断；==================================================== MOVA,57H CJNEA,#00H,JINSHUICHENGXU ；是排水程序？AJMPPAISHUICHENGXU ；是则跳转排水程序；====================================================以下为进水程序；==================================================== 附录2图1进水程序流程图JINSHUICHENGXU: MOV51H,#00H STEBP1.0 ；打开进水阀JS:JNBK4,JS1 ；进水达预定水位？CJNE51H,#150,JS ；进水系统有故障？AJMPGUZHANGCHENGXU ；有则跳转故障处理程序JS1:CPLP1.0 ；进水结束，关闭进水阀；==================================================== MOVA,55H ；是否有开启浸泡功能CJNEA,#01H,XIDICHENGXU ；没有开启转入洗涤程序；====================================================以下为浸泡程序；==================================================== 附录2图2浸泡程序流程图MOV50H,#00H MOV51H,#00H ；先洗涤一分钟JP1:STEBP1.2 MOVR5,#30 ACALLCHANGYANSHI CPLP1.2 MOVR5,#20 ACALLCHANGYANSHI STEBP1.3 MOVR5,#30 ACALLCHANGYANSHI CPLP1.3 MOVR5,#20 ACALLCHANGYANSHI CJNE51H，#3CH，JP1 ；浸泡10分钟JP2:MOV51H,#00H JP3:MOVA,51H CPLP1.6 ；浸泡开始后，LED以亮50ms，停50ms的形式闪烁MOVR5，#05H ；延时50msACALLDUANYANSHI CJNEA,#3CH,JP3 INC50H MOVA,50H CJNEA,#0A,JP2 ；10min到了没？MOV55H,#00H ；清除浸泡标志单元STEBP1.6 ；关闭浸泡指示灯；====================================================以下为洗涤／漂洗工作程序；==================================================== 本设计的洗涤时间为4.5min,洗涤的定时方法是先对50H和51H单元清零，之后每过30s,51H单元清零1次，50H单元自加1，然后通过比较50H和58H单元的大小，（本程序设计在初始化时设置58H单元为#15）则刚好为4.5min,之后如果是标准和经济程序，漂洗时间分别为3min和1.5min。则每次洗涤/漂洗完后，58H单元减去5，即减去1.5min。附录2图3洗涤/漂洗程序流程图XIDICHENGXU： MOV50H，#00H XD：MOV51H，#00H STEBP1.2 ；正转洗涤／漂洗驱动3sMOVR5,#30 ACALLCHANGYANSHI CPLP1.2 ；洗涤／漂洗间歇2sMOVR5,#20 ACALLCHANGYANSHI STEBP1.3 ；反转洗涤／漂洗驱动3sMOVR5,#30 ACALLCHANGYANSHI CPLP1.3 ；洗涤／漂洗间歇2sMOVR5,#20 ACALLCHANGYANSHI CJNE51H，#1EH，XD ；50H单元是否达到30s？INC50H MOVA，50H CJNEA，58H，XD ；洗涤／漂洗是否结束？；==================================================== MOVA,56H CJNEA,#0F0H,PAISHUICHENGXU；洗涤／漂洗工作结束，排水否？；====================================================以下为排水程序；====================================================附录2图4排水程序流程图PAISHUICHENGXU: DEC57H ；洗衣工作循环次数减1MOV51H,#00H STEBP1.1 ；排水操作，打开排水阀PS:CJNE51H,#3CH,PS1 ；排水系统有故障？AJMPGUZHANGCHENGXU ；有则跳转故障处理程序PS1:JNBK4,PS ；水位下降至预定水位？MOVA，51H ADDA，#50 ；排水时间延长ｄ＋50s（经验值）MOV51H，#00H CJNEA，51H，＄ ；====================================================以下为脱水程序；====================================================附录2图5脱水程序流程图TUOSHUICHENGXU: SETBEX1；脱水期间，开盖、不平衡中断允许MOV50H，#00H TS：STEBP1.2 MOVR5,#40 ；脱水驱动4sACALLCHANGYANSHI CLPP1.2 ；脱水间歇2sMOVR5,#20 ACALLCHANGYANSHI CJNZ50H，#120，TS ；脱水时间达2min？CLRP1.1 ；===================================================CLREX1 ；脱水结束，禁止开盖、不平衡中断MOVA,57H CJNEA,#00,JSPD ；洗衣工作是否结束？AJMPBAOJINGCHENGXU ；结束跳转结束报警程序JSPD：MOVA，58H SUBBA,#05H ；58H单元中的内容减去5个30sMOV58H,A AJMPJINSHUICHENGXU ；====================================================以下为洗衣结束报警程序；==================================================== BAOJINGCHENGXU:(报警程序) BJ:MOVR4,#03H ；设置循环为3次STEBP3.7 ；启动蜂鸣器报警MOVR5,#0AH ；延时1sACALLCHANGYANSHI CLPP3.7 ；关闭蜂鸣器MOVR5,#0AH ；延时1sACALLCHANGYANSHI DJNZR4,BJ ；判断循环是否结束AJMPBEGIN ；洗衣工作结束，返回主程序；====================================================以下为洗衣工作程序选择键处理程序；====================================================CHENGXUXUANZE: JNBK1，XZ AJMPXZ4 XZ：ACALLFENGMINGQI MOVA,57H CJNEA,#00H,XZ1 STEBP1.4 ；标准洗衣工作程序赋值STEBP1.5 MOV57,#03H MOV56H,#0F0H AJMPXZ4 XZ1:CJNEA,#03H,XZ2 STEBP1.4 ；经济洗衣工作程序赋值CLRP1.5 MOV57H,#02H MOV56H,#0F0H AJMPXZ4 XZ2:CJNEA,#02H,XZ3 CLRP1.4 ；单独洗衣工作程序赋值SETBP1.5 MOV57H,#01H MOV56H,#00H AJMPXZ4 XZ3:CJNEA,#01H,XZ4 CLRP1.4 ；排水洗衣工作程序赋值CLRP1.5 MOV57H,#00H MOV56H,#00H XZ4:JNBK1,XZ4 ；等待该键释放RET ；====================================================以下为洗衣机浸泡键处理程序；==================================================== JINPAOJIAN： JNBK5,JPJ AJMPJPJ1 JPJ：CLRP1.6 MOV55H，#01H JPJ1:JNBK5,JPJ1 ；等待该键释放RET ；====================================================以下为蜂鸣器程序；==================================================== FENGMINGQI: STEBP3.7 ；启动蜂鸣器MOVR5,#03H ；设置延时为30msACALLDUANYANSHI ；关闭蜂鸣器CLRP3.7 RET ；====================================================以下为长延时子程序；==================================================== 程序中设计有2个延时子程序，延时的时间分别为R5×10ms和R5×100ms,以方便于不同时间长度的延时。CHANGYANSHI: MOVR6,#64H ；总延迟时间R5×100msYS11:MOVR7,#0FAH YS12:DJNZR7,YS12 DJNZR6,YS1 DJNZR5,CHANGYANSHI RET ；====================================================以下为短延时子程序；==================================================== DUANYANSHI: MOVR6,#0AH ；总延迟时间R5×10msYS21:MOVR7,#32H YS22:DJNZR7,YS22 DJNZR6,YS21 DJNZR5,DUANYANSHI RET ；====================================================以下为定时器中断服务子程序；==================================================== T1CHENGXU: PUSHPSW PUSHACC ；保护现场PUSHDPH PUSHDPL MOVTL1,#78H ；重新赋计数初值MOVTH1,#ECH DJNZ20H,RETUNT ；1s未到，返回MOV20H,#0AH ；重置中断次数INC51H MOVA,#01H ADDA,SEC ；秒位加1MOVSEC,A CJNEA,#3CH,RETUNT ；未计满60s，返回MOVSEC,#00H ；记满60s，秒位清0MOVA,#01H ADDA,MIN ；分位加1MOVMIN,A RETUNT：ACALLSHIFENGENGXIN ACALLXIANSHICHENGXU ；每过1s显示器显示1次时间POPDPL POPDPH POPACC ；恢复现场POPPSW RETI ；中断返回；====================================================以下是时间更新程序，时间每过1s则更新1次时间；==================================================== SHIFENGENGXIN: ；MOVA,SEC MOVB,SEC0 CJNEA,B,SF1 ；是否过了1sAJMPSF2 SF1:ACALLSHIJIANZHUANHUAN ；转换小时及分钟数据到MOVSEC0,SEC SF2:RET ；====================================================以下是分钟和秒种转换程序；==================================================== 因为秒数和分钟数是以16进制存放在73H和72H单元中的，而每个数码显示器只能显示0~9，所以必须分别把73H和72H单元中的内容转换成十进制，然后分别存放到连续的4个存储单元（即74H~77H）中，然后通过串行口发送到4个数码显示器中以显示实时时间。本子程序就是为了实现此作用而实际的。FENMIAOZHUANHUAN: ；以下是分钟和秒种转换程序MOVA,SEC MOVB,#0AH DIVAB MOV76H，A ；把秒钟的“十”MOVA,B MOV77H,A ；把秒钟的“个”位放在77H单元MOVA，MIN MOVB,#0AH DIVAB MOV74H，A ；把分钟的“十”MOVA，B MOV75H,A ；把分钟的“个”位放在75H单元RET ；====================================================以下为显示程序；==================================================== XIANSHICHENGXU： MOVR6,#04H MOVR0,#77H ；显示缓冲区末地址送入R0LED1:MOVA,@R0 ；取要显示的数作查表偏移量MOVDPTR，#TAB MOVCA，@A+DPTR MOVSBUF,A ；发送显示LED2:JNBTI,LED2 CLRTI ；清中断标志，准备继续发送DECR0 ；更新显示单元DJNZR6,LED1 ；重复显示所有数码管RET “0”“1”“2”“3” TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH, “4”“5”“6”“7” DB66H，6DH,7DH,07H, “8”“9” DB7FH,77H ；====================================================以下为暂停中断服务程序；==================================================== INT0CHENGXU： PUSHA PUSHPSW PUSHDPH PUSHDPL SETBK2 ；撤消本次中断请求信号ACALLFENGMINGQI MOVA,P1 MOVR4,A ；保存P1端口状态ANLA,#0F0H MOVP1,A ；洗衣机暂停各种操作JBK2,$ ；等待启动键按下ACALLFENGMINGQI MOVA,R1 MOVP1,A ；恢复P1口原始数据POPDPL POPDPH POPPSW POPA CLRK2 RETI ；中断返回；====================================================