苏州经贸职业技术学院
毕业设计(论文)
（2011届）
题 目：基于单片机的全自动洗衣机控制系统
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摘 要
随着电子技术的飞速发展人们生活水平的提高及生活节奏的加快，家电产品是越来越深入人们的日常生活。本系统研究的内容就是以单片机为中心的洗衣机控制系统设计，系统采用常见的价廉物美的ATMEL 单片机AT89C51 作为控制核心。在本设计中，功率驱动电路先由三极管进行电流放大再加到继电器的控制极上，作为继电器的触发信号。由继电器实现对电机、进水阀、排水阀的控制。显示电路采用发光二极管作程序选择健功能显示。电源电路经变压，整流，滤波后经三端集成稳压器7805输出稳定5V直流电压，作为程序控制器的主电源。同时在设计中实现了洗衣机按照整体硬件方案，编制了相应的软件系统，实现了以下主要功能：包括标准程序、经济程序、及强弱程序的多种工作方式，和进水排水功能。
关键词:单片机、洗衣机、程序
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目 录
第一章 绪论 ......................................................... 1 1.1 洗衣机的发展趋势 ................................................ 1 1.2 课题背景 ........................................................ 2 1.3本课题的任务及要求 .............................................. 2 第二章 方案论证 ..................................................... 3 2.1方案一：电动程序控制器式洗衣机 .................................. 3 2. 2方案二：单片机控制式洗衣机 ..................................... 3 2.3方案比较与选择 .................................................. 4 第三章 总体设计 ..................................................... 5 3.1设计概述 ........................................................ 5 3.2系统基本原理框图 ................................................ 5 3.3洗衣机控制功能分析 .............................................. 5 3.4电动机的选择 .................................................... 6 第四章 硬件电路设计 ................................................. 8 4.1洗衣机控制电路系统框图 .......................................... 8 4.2电源系统的设计 .................................................. 8 4.3按键部分和LED部分设计 .......................................... 9 4.4 进/出水阀部分设计 ............................................... 9 4.5 电动机部分设计 ................................................. 10 第五章 软件程序设计 ............................................... 12 5.1主程序流程图 ................................................... 12 5.2子程序流程图 ................................................... 13 第六章 元器件介绍 ................................................. 14 6.1 AT89C51集成芯片 ............................................... 14 6.2 L298 ........................................................... 16 第七章 结论 ........................................................ 18 7.1结论 ........................................................... 18 致谢 ............................................... 错误！未定义书签。 参 考 文 献 ........................................................ 19
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第一章 绪论
1.1 洗衣机的发展趋势
已经到来的二十一世纪，人们更注重健康与环保，追求舒适、方便与节能。对于洗衣机来说，其设计将趋于向智能型、无波轮型、节能环保型。微小型、组合型方向发展。 （1）智能型
微电脑和传感器的有机结合，使得洗衣机的智能化进一步提高，洗衣机更加人性化。智能型洗衣机完全可以模仿人对洗涤物的污染程度和洗涤物的多少进行准确的判断，然后选择合适的洗涤剂用量、水位和水流强度，并对整个洗涤过程进行监控。整个洗衣过程只需投放衣物、按下电源即可，它将依赖于各种先进的传感器技术，比如：根据洗涤液的透明度，用光电传感器来自动检测和控制洗涤及漂洗状况；根据脱水时水压的变化，用压电传感器来自动检测和控制整个脱水状况；根据电动机的电流对负载的变化率来检测衣物的多少；根据温度的高低和湿度的大小来自动控制干衣过程等。智能型洗衣机除完成一些传统洗衣机的工作外，还可以做一些具有创造性的工作。 （2）无波轮型
为了解决洗涤过程中衣物的缠绕和磨损问题，国内外各大洗衣机制造商都在致力于研究新一代无波轮型洗衣机。日本一家公司正在研制超声波洗衣机。它的主要特点是没有电动机和传动系统，在洗涤桶内安装一超声波发生器，利用超声波在液体中产生的“空化”现象，将浸于洗衣桶内衣物上的污垢冲刷下来，从而达到洗净衣物的目的。俄罗斯一家公司则在研制真空洗衣机，它设有一个真空室和泄水装置，它根据气沸腾原理，用泵将洗涤桶内的空气抽出，使桶内的空气极度稀薄，气压急剧降低，进而使水处于沸腾状态。衣物在沸腾气泡的漩涡中经过搅拌，污垢很快就被去除掉，此过程无噪音、无污染、不损伤衣物。臭氧型洗衣机也成为国内外众多洗衣机公司关注的热点。它根据臭氧具有的氧化性，对淀粉、植物色素、脂肪和动植物油等都具有很强的氧化和分解能力，来达到洗衣机过程的去污、杀菌和消毒。
无波轮型洗衣机的特点是：没有转动部件，洗涤均匀、无缠绕、磨损率小、噪音低，机械或电气故障，省水、省电等，适宜于洗涤羊毛、呢料、丝织品等高档衣物。 （3）节能环保型
未来的洗衣机将采用生物洗涤剂，尽量少用或不用化学去污剂，以减少对水资源及环境的污染。同时，利用先进的电力电子技术来降低能耗。 （4）微小型
美国一公司推出一种根据加热密闭容器使用使其空气形成高压的原理，迫使
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洗涤剂渗透到衣物中去，达到去污洗涤的目的。这种小型洗衣机只有几公斤重，携带方便，是单身贵族和野营旅游者的好帮手。除此之外，它还可作为小型美容院等毛巾消毒设备使用。 （5）组合型
将洗衣机与干衣机组合成一体，集洗涤与干燥于一身；或将波轮与滚筒两种洗涤方式组合成一体，可同时满足洗涤大型脏物与薄料真丝的需要。这种组合型洗衣机一般来容量较大，适合旅馆、饭店使用。今后，洗衣机行业的发展将与电 子 、生物、化学等技术发展密切相关，并为人们生活提供高质量服务。
综上所述，随着社会的发展，洗衣机电机不断向高功率密度、节能、环保（低噪声）、智能化等方面发展，这也决定了变速电机将会成为主流电机。尤其是变频电机和无刷电机，由于具有结构可靠、控制方便、效率高、噪声低等优点，将会受到越来越多的用户的青睐。
1.2 课题背景
随着人民生活水平的提高，越来越多的人需要用洗衣机。现在的洗衣机越来越高度自动化，只要衣服放到洗衣机内，简单的按两个键，就会自动注水一些先进的电脑程序控制洗衣机，还能自动的感应衣物的重量，自动添加适合的水量和洗涤剂量，自动的设定洗涤时间和洗涤力度，洗涤完以后自动漂洗，甩干。更有些滚动式洗衣机还会将衣物烘干，整个洗衣的过程完成以后还会用动听的音乐声提醒用户，用户可在洗衣的过程干其他的事，节省不少的时间。总之，每一项技术的进步都极大的推动了洗衣过程自动化程度的提高。
1.3本课题的任务及要求
本设计采用物美价廉的ATMTEL单片机AT89C51为控制核心，为了保证洗衣机及人身安全，设计了蜂鸣报警电路。本设计按键比较少，所以采用直接输入方式，使电路简单化。电源采用三端集成稳压器7805提供+5V电源。功率驱动电路由开关对电机，进水阀的控制。为了防骗读者更快的了解，熟悉本设计，作为基础知识，还介绍了与洗衣机有关的一些常见电子元器件的基本功能。而且本设计只设计了全自动洗衣机的基本功能，其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级，使全自动洗衣机更加的只能换，更加的完善。
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第二章 方案论证
2.1方案一：电动程序控制器式洗衣机
早期许多波轮式全自动洗衣机的控制系统采用的是电动式程序控制器，，由它完成进水，洗涤，漂洗。脱水，排水等控制。 (1)构成和原理
电动式控制器多由一只5V的16级低速同步电动机作为动力源，驱动齿轮减速机构成和凸轮机构工作，控制不同的触点，吸合或断开，实现进水，洗涤，漂洗，脱水，排水等功能的控制，典型的电动式程序控制器。
控制器内的各个程序触点的吸合，断开受齿轮的控制，吸合，断开时间与凸轮的醒转有关，而凸轮的醒转是根据程序所设置的时间来设计的，控制器内有高速凸轮组合低速的凸轮组两套图论足，其中低速凸轮组有7个凸轮，驱动4组触点，用于控制进水，排水，洗涤，脱水，高速凸轮组与一般机械定时器相似，用于控制标准，轻柔两种洗涤方式，并且还控制电动机按正转，停止，反转的周期运转。
故障检测与维修 (2)典型故障
电动式程序控制器异常会产生不能洗涤，不能脱水，排水不尽就脱水等故障；也会产生一通电就会工作在洗涤，脱水状态的故障。 (3)检测
为电动式程序控制器的同步电动机提供电源后，控制器不发出“滴答”声，说明电动机没有旋转或是齿轮磨损严重，传动机构被卡死，若电动机不能转动，测电动机的供电是否正常，正常，说明电动机异常，需维修或更换电动机，若电动机运转，将它拆开后进行维修或换电动式程序控制器，若定时器能够工作，但触点不能设置时间接通，则说明凸轮或触电异常，若触点始终接通，说明触点粘连，出点粘连后，可以用什锦锉刀进行打磨。
2. 2方案二：单片机控制式洗衣机
单片机控制的全自动洗衣机,就是指它的程序控制器采用微电脑。这种程序微电脑控制器的核心是单片机,外加稳压电源,时钟电路,功能选择键输入电路,放大驱动电路,显示电路等,它们组成了一个完整的全自动洗衣机的指挥中心。微电脑程序控制器式全自动洗衣机电路的基本原理方框图如图2.1所示。
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电源 欠压保护 蜂鸣 时基 水位开关 时钟 选择开关 单片机放大驱动 进水电磁阀 电动机 排水电磁阀 安全开关 复位
图2.1程序控制器式全自动洗衣机控制电路基本原理方框图
生产厂家已在单片机中存入各种程序。操作者通过功能选择键选定某种洗衣程序后,电脑根据输入的这一操作命令,从存储器中取出对应的程序,依次在它的各个输出端上输出有效电平。经外部电路放大后,控制电动机、进水电磁阀、排水电磁阀等产生相应的动作,从而实现整个洗衣过程的自动化操作。
因电脑程序控制器电路一般使用低压直流电源,所以通常采用变压器降压、二极管整流、电容滤波电路。为了使程序控制器稳定可靠地工作,一般都采用稳压电路。有的程序控制器采用分立元件组成的串联型稳压电路,也有使用三端集成稳压器。
单片机输出的控制信号不能直接带动电动机等大功率器件,必须经过电流放大后由执行器件来控制。在洗衣机上采用较多的方法是在单片机的每个输出端接一个工作在开关状态的三极管,由它驱动继电器动作;或者将经过三极管电流放大后的控制信号加到双向可控硅的控制极上,使可控硅的通断情况发生变化。单片机输出的对电动机,进水电磁阀及排水电磁阀的控制信号最终都是由继电器或双向可控硅来执行的。
单片机程序控制器的功能选择键通常都采用轻触式按键。输入的方式有两种:一种是直接输入,即电脑每一个输入端接一个按键;另一种是动态扫描输入,这种各功能选择键都接在同一个开关矩阵中,由电脑产生的扫描信号来识别键的状态。
2.3方案比较与选择
很显然，单片机控制式洗衣机具有较多的优点。单片机体积微小，且编程具有很强的灵活性，洗衣机的体积更小，更适合家庭的使用，且操作更加的简单方便，更加的安全。这些都是方案一中不具备的优点。且单片机控制式洗衣机更能适应时代的要求满足人们的需求，故障的检测及维修都比较方便。
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第三章 总体设计
3.1设计概述
本设计紧随时代脚步，紧跟科技的发展，利用物美价廉的AT89C51单片机控制全自动洗衣机，实现了洗衣机的一些基本功能。这些功能包含了全自动洗衣机的程序选择，强弱选择，进出水的控制，及盖开保护电路。
3.2系统基本原理框图
电源 运行/暂停/解除报警 蜂鸣器 时基 程序选择开关 单片机进水电磁阀 水位开关 时钟 强弱开关 放大驱动 电动机 排水电磁阀 盖开关
3.3洗衣机控制功能分析
(1) 程序选择按钮
标准：洗涤6分钟，漂洗4分钟，漂洗二次；脱水2分钟。 经济：洗涤6分钟，漂洗2分钟，漂洗一次，脱水2分钟。 单独：洗涤6分钟，只是洗涤，不漂洗也不脱水，排水。 脱水：脱水1分钟，只脱水，排水。 （2）强弱按钮
强弱选择按钮是用来选择洗衣强度的。启动电源时，默认为是强洗，按下强
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弱按钮选择弱洗再次按下即强洗，依次类推。运行中按此键无效。强洗与弱洗的差别在于洗衣机的转速不一样。强洗高于弱洗。 （3）启动/暂停按钮
第一次启动，正常运行，标准方式：洗涤，漂洗，脱水三盏LED指示灯亮，显示工作状态正常。关闭进水开关，洗涤灯LED开始闪烁；洗涤时间到，自动排水，再次按下进水开关，进水，关闭进水开关，进水结束，进入漂洗阶段，漂洗第1次，洗涤灯闪烁，时间到自动排水，按下进水开关进水。关闭进水开关，第二次漂洗开始，漂洗灯LED闪烁，时间到，自动排水。排水结束进行脱水，脱水灯闪烁。工作时按此按钮暂停，再按则恢复工作；经济：洗涤，漂洗，脱水灯都亮，关闭进水开关，洗涤开始，洗涤灯闪烁，时间到自动排水，按下水位开关进水，关闭进开关，停止进水，漂洗开始，漂洗灯闪烁，时间到自动排水。漂洗一次完成后进入脱水状态，脱水灯闪烁，脱水完成，灯灭。中间按下暂停按钮，洗衣功能暂停。单独：洗涤灯亮,洗涤过程中洗涤灯闪烁，暂停时，洗涤灯不在闪烁；排水：脱水灯亮，脱水过程中脱水灯闪烁，暂停灯不在亮，电动机停转。 （4）进水开关
进水开关实行的是手动控制，水位是人为选择的，水的流速是一样的，进水时间越长水位越高，每次进水时间都是由人为控制的。 （5）盖开保护
盖开保护系统在洗涤和漂洗的过程中都是不起作用的，只有是在脱水时，或是排水时才起作用。在脱水时，盖子打开，洗衣机暂停，盖子闭合，洗衣机开始运行，电动机转动。
3.4电动机的选择
在全自动洗衣机中，配有小型单相交流感应电动机。交流感应电动机因应用类别的差异，一般可分为分相式电动机、电容启动式电动机、永久分相式电容电动机、罩极式电动机、永磁直流电动机及交直流电动机等类型。
一般的三相交流感应电动机在接通三相交流电后，电机定子绕组通过交变电流后产生旋转磁场并感应转子，从而使转子产生电动势，并相互作用而形成转矩，使转子转动。但单相交流感应电动机，只能产生极性和强度交替变化的磁场，不能产生旋转磁场，因此单相交流电动机必须另外设计使它产生旋转磁场，转子才能转动，所以常见单相交流电机有分相启动式、罩极式、电容启动式等种类。 （1）分相启动式电动机
分相式电动机广泛应用于电冰箱、洗衣机、空调等家用电器中。该电机有一个鼠笼式转子和主、副两个定子绕组。两个绕组相差一个很大的相位角，使副绕组中的电流和磁通达到最大值的时间比主绕组早一些，因而能产生一个环绕定子旋转的磁通。这个旋转磁通切割转子上的导体，使转子导体感应一个较大的电流，
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电流所产生的磁通与定子磁通相互作用，转子便产生启动转矩。当电机一旦启动，转速上升至额定转速７０％时，离心开关脱开副绕组即断电，电机即可正常运转。 （2）电容式启动电动机
该类电动机可分为电容分相启动电机和永久分相电容电机。这种电机结构简单、启动快速、转速稳定，被广泛应用在电风扇、排风扇、抽油烟机等家用电器中。电容分相式电动机在定子绕组上设有主绕组和副绕组（启动绕组），并在启动绕组中串联大容量启动电容器，使通电后主、副绕组的电相角成90°，从而能产生较大的启动转矩，使转子启动运转。
对于永久分相电容电动机来说，其串接的电容器，当电机在通电启动或者正常运行时，均与启动绕组串接。由于永久分相电机其启动的转矩较小，因此很适于排风机、抽风机等要求启动力矩低的电器设备中应用。电容式启动电动机，由于其运行绕组分正、反相绕制设定，所以只要切换运行绕组和启动绕组的串接方向，即可方便实现电机逆、顺方向运转。 （3）交、直流两用电动机
一般常用单相交流电动机，在交流50Hz电源中运行时，电动机转速较高的也只能达每分钟3000转。而交直流两用电动机在交流或直流供电下，其电机转速可高达20000转，同时其电机的输出启动力矩也大，所以尽管电机体积小，但由于转速高输出功率大，因此交直流两用电动机在洗衣机、吸尘器、排风扇等家用电器中得以应用。
交、直流两用电动机的内在结构与单纯直流电机无大差异，均由电机电刷经换向器将电流输入电枢绕组，其磁场绕组与电枢绕组构成串联形式。为了充分减少转子高速运行时电刷与换向器间产生的电火花干扰，而将电机的磁场线圈制成左右两只，分别串联在电枢两侧。两用电机的转向切换很方便，只要切换开关将磁场线圈反接，即能实现电机转子的逆转或顺转。
总上所述，直流电动机具有体积小，效率高等特点在家电使用中是最佳的选择，故在本次设计中采用的也是直流电动机。
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第四章 硬件电路设计
4.1洗衣机控制电路系统框图
主控制系统运用的是AT89C51单片机，它要控制的对象包括：进水阀、排水阀、电机。这些被控对象是需要根据不同的洗衣程序来设定它们的不同工作状况和工作时间的，进水阀和排水阀的控制还需要开关按键来控制。发光二极管用来显示正在运行的程序及运行状态。程序的选择使得电动机的运转速度和时间产生变化。下面是洗衣机控制电路系统框图4.1。
按键输入 LED显示 时钟 AT89C51 放大驱动电路 直流进水电磁阀 直流排水点电磁阀 时基 L298 ～220V 变压器 整流 滤波 电动机
图4.1洗衣机控制电路系统框图
4.2电源系统的设计
电源为单片机供电，原理图如图4.2所示。采用220V交流电经变压器变压之后，先经二极管进行整流，经电容滤波后再经稳压芯片7805稳压，输出+5V直流电源为单片机供电。
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U178051TR1(P1)VIGNDVO3+5V+5VTR1BR1220uFTRAN-2P3SDF04MC5220uF2C4C1220uF 图4.2供电电源
4.3按键部分和LED部分设计
按键部分和LED显示部分是用单片机来控制的。按键部分输入选择功能经单片机控制选择输出选择后的信号输送到显示部分，使LED显示选择功能。按键控制部分和LED显示部分连接图如图4.3所
+5VD2LED-REDR2100D3LED-REDR3100D4LED-REDR4100U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617D5LED-REDR510018XTAL2D6LED-REDR61009RSTD7LED-REDR7100293031PSENALEEAD8LED-REDR810D9LED-REDR910012345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51D10LED-REDSW1SW-SPSTSW2SW-SPSTR10100图4.3按键控制部分和LED显示部分连接图
4.4 进/出水阀部分设计
进水出水由单片机控制，，进水由按键完成，进水开关按下时，进水开始，
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进水灯亮，显示正在进水，洗衣过程中洗涤，漂洗或是脱水完成后，排水开关自动开启，排水开始排水灯亮。如图4.4进/出水阀电路设计图
+5VD1LED-REDR110kRL1OJ-SH-105HMQ1U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617PNP18XTAL2+5V9RSTD2LED-REDR210k293031PSENALEEARL2OJ-SH-105HM12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51Q2PNP图4.4进/出水阀电路设计图
4.5 电动机部分设计
在本设计中，电动机部分采用的是直流电动机，经单片机控制，集成芯片L298稳压使电动机实现正反转功能。电动机部分设计电路如图4.5所示
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RL1G2RL-14B-CF-DC59571012611115IN1VCCIN2IN3IN4ENAENBSENSASENSB4VSOUT1OUT2OUT3OUT4GND8L298U2231314U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617Q1NPN18XTAL29RL2G2RL-14B-CF-DC5RST293031PSENALEEAQ2NPN12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51+88.8 图4.5电动机部分设计电路
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第五章 软件程序设计
5.1主程序流程图
开始 初始化 定时到否？ N 漂洗次数到否？ N Y 键盘中断允许 调用延时程序 Y 打开排水阀 N 合盖否？ 启动电机反转 启动定时器T0 水排完否？ N Y 启动？ N N 定时到否？ Y 启动电机脱水 启动定时器T1 Y 打开进水阀 Y 调用延时程序 N 定时到否？ 水位中断允许 Y N 达预定水调用显示子程序 关闭脱水电机 位？ Y 关进水阀 洗涤时间到否？ N 结束 N Y 启动电机正转 启动定时器T0 调用漂洗程序 Y 返回
图5.1主程序流程图
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5.2子程序流程图
开始 是否选择标准 Y 标准子程序 N 是否选择经济 Y 经济子程序 N 是否选择单独 Y 单独子程序 N 是否选择排水 Y 排水子程序 N 是否选择强洗 Y 强洗子程序 N 是否选择弱洗 Y 弱洗子程序 N 是否启动 Y 启动子程序 N 结束 图5.2子程序流程图
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标准 洗涤一次，时间6min 漂洗二次，时间4min 脱水一次，时间4min 经济 漂洗一次，时间4min 洗涤一次，时间6min 脱水一次，时间4min 单独 漂洗一次，时间6min 排水 脱水一次，时间6min
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第六章 元器件介绍
6.1 AT89C51集成芯片
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89C51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89C51作为控制的核心。
89C51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。
89C51单片机内部结构如图所示：
P0驱动器P1驱动器RAM地址寄存器128BRAM P0锁存器B寄存器暂存器1ALUPSW暂存器2ACCSP程序地址寄存器缓冲器PC增1PCDPTR串行、中断和定时器PSENALERSTEA定指指时令令器译寄控码存制器器OSCP1锁存器P1驱动器P3锁存器P3驱动器
图6.1单片机内部结构
6.1.1主要功能
89C51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
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P0锁存器4KBROM苏州经贸职业技术学院毕业设计
（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）具有两种省电方式：空闲方式和掉电该方式 6.1.2引脚定义及功能
89C51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，如图所示三种封装形式的引脚排列。
封装封装（3）封装
图6.1.2 89C51封装及引脚排列示意图
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XTAL2
XTAL1：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
① 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.
② ALE：地址锁存允许/编程线。在访问片外存储器时，CPU在P0.7~P0.0
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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P0.7~P0.0 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。
③ EA/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。
④ 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
① 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端使用。
② 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。
③ 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。
④ 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，这时可用作输入口，在89C 51中，P3口还有一些专门功能，如表所示。
表3.1 P3口各位的第二功能 P第二说明 P3口第说明 3口功能 引脚 二功引脚 能 PRXD 串行数据P3.4 T计数器0计数脉3.0 接收口 0 冲输入 P3.1 P3.2 P3.3 INTO TXD 串行数据发送口 P3.5 1 P3.6 R P3.7 D RWT计数器1计数脉冲输入 外部数据存储器写选通信号 外部数据存储器读选通信号 外部中断0输入 INT1 外部中断1输入 6.2 L298
L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱
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动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，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，且可以直接透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，L298N 之接脚如图6.2所示，Pin1 和Pin15 可与电流侦测用电阻连 接来控制负载的电路； OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之间分别接2 个步进电机；input1~input4 输入控制电位来控制电机的正反转；Enable 则控制电机停转。
图6.2 L298引脚图
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第七章 结论
7.1结论
本设计采用常见的ATMTEL单片机AT89C51为控制核心，辅以电机、开关按钮，发光二极管LED,集成芯片L298等其它元器件，通过软,硬件的配合设计,很好的实现了全自动洗衣机的控制功能。本系统具有结构简单，控制功能强大，自动化程度高等特点。
（1） 系统软硬件设计采用模块化的设计方法，各模块功能相对独立，最后把它们整合在一起，大大缩短了系统的设计周期。
（2） 在系统硬件设计时，在充分了解各种元器件的优劣情况下，合理选择各个硬件模块所需的元器件。
（3） 本设计采用发光二极管LED,使得控制洗衣过程显示简单明了。 （4） 电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源。
本文只设计了全自动洗衣机的基本功能,其它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.
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参 考 文 献
[1] 李群芳，肖看编著.单片机原理、接口及运用. 北京：清华大学出版社.2005. [2］阎石编著.数字电子技术.北京:高等教育出版社. 1997.
[3］李华军等编著.单片机程序设计及运用.北京：电子工业出版社.2006. [4］肖玲妮，袁增贵编著.Protel 99 SE北京：清华大学出版社.2003.
[5］楼然苗等编著.51系列单片机设计实例.北京:北京航空航天大学出版社.2003.
[6］王兆安，黄俊编著.电力电子技术.北京:机械工业出版社.2006.
[7] 周荷琴，吴秀清编著.微型计算机原理与接口技术 合肥：中国科学技术大学
出版社，2006.
[8] 何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计配置与接口技术. 北京:北京
航空航天大学出版社,1998.
[9］邬逢兴编著.单片机外围器件实用手册:数据传输接口器件分册. 北京:北京
航空航天大学出版社.2000. [10] 李光飞，楼然苗等编著.单片机课程设计实例指导.北京:北京航空航天大学
出版社,2004.
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P10P11P12P13P14P15P16P17SW-SPSTSW2P37+5V+5VSW-SPST盖开保护D10R11100LED-REDU1OJ-SH-105HMXTAL1RL1RL3G2RL-14B-CF-DC59P24NPN4VSOUT1OUT2OUT3115SENSASENSBOUT4GND8L29819P20
程序选择P30+5V+5VD12LED-RED强弱P31LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-YELLOLWED-GREEND1D2D3D4D5D6D7D8D9R1100启动|暂停INT0标准R2R3100100100100100100100100经济R4R5R6R7R8R9R10100单独脱水强洗弱洗洗涤漂洗排水水位P36SW1+5VU223131418XTAL2P22PNP附录-------------单片机控制洗衣机的电路图
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Q1RSTPSENALEEAP20P21P22P23P24P25+5VP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152122232425262728Q39P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73938373635343332571012611IN1VCCIN2IN3IN4ENAENB293031D11R12100LED-REDRL4RL2OJ-SH-105HMP25G2RL-14B-CF-DC5P30P31INT0Q4NPNP101P112P123P134P145P156P167P178P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P36P37P23PNPP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617AT89C51Q2-49.7
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