智能洗衣机控制系统论文

新乡职业技术学院毕业设计（论文）题目智能洗衣机控制系统设计系工程技术系学生姓名焦圣洋学号0904092专业名称电气自动化指导教师戚德慧2012年05月04日-2-新乡职业技术学院工程技术系毕业设计（论文）任务书姓名焦圣洋专业电气自动化班级09电气一班毕业设计（论文）题目智能洗衣机控制系统设计毕业设计（论文）选题的目的与意义了解全自动洗衣机的工作流程，培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用所学的基础理论知识分析和解决实际应用问题的能力，使基础理论知识得到巩固、加深、和系统化；掌握单片机应用系统设计的一般过程和方法，熟悉和掌握运用设计资料的技能.毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）李全利．MCS-51单片机原理及应用技术，王琰.基于MCS-51单片机的洗衣机控制系统设计[J]，克强.用AT89C2051单片机制作洗衣机控制电路[J]，周学昭，唐运才.单片机在全自动洗衣机控制器中的应用[J]等。毕业设计（论文）工作进度计划1、设计时间：4月1日～4月3日2、设计时间安排：熟悉课题、收集资料：5天（4月1日～4月5日)具体设计：10天（4月6日～4月25日)编写课程设计说明书：2天（4月29日～5月1日)接受任务日期年月日要求完成日期年月日学生签名：年月日指导教师签名：年月日系主任签名：年月日-3-毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓名学号性别专业班级毕业设计（论文）题目评阅意见成绩指导教师签字年月日-4-毕业设计（论文）答辩意见表姓名学号性别专业班级毕业设计（论文）题目答辩时间地点答辩小组成员姓名职称学历从事专业组长成员秘书答辩小组意见、答辩成绩：答辩小组组长签名：年月日-5-全自动洗衣机控制系统的设计焦圣洋摘要：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，洗衣机产品越来越受到人们的喜爱与重视。本文研究的是基于AT89C51单片机的全自动洗衣机控制系统，围绕洗衣机系统的硬件和软件进行课程设计，设计了一个简单可行的洗衣机自动控制系统，功能包括进水、洗衣、排水、脱水、报警等功能。该电路简单，工作原理清晰，易于理解。关键词：洗衣机，单片机，自动控制，AT89C51-6-目前中国洗衣机市场正进入更新换代的时期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也是越来越高。目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，但是在许多方面还是满足不了人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平设计出更节能、功能更齐全、更人性化的洗衣机。让洗衣服这项难于逃避的家务劳动，不再成为一种负担。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、运行可靠、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应用。以单片机为核心设计的洗衣机控制电路组成相对简单，而且实用性很强。1全自动洗衣机的介绍全自动洗衣机的发展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、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。2设计任务设计任务：全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。1．正常运行-7-“正常运行”方式具体控制要求如下：（1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“启动”按扭，开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水；（2）进水停止2s后开始洗衣；（3）洗衣时，正转20s，停2s，然后反转20s，停2s；（4）如此循环共5次，总共220s后开始排水，排空后脱水30s；（5）然后再进水，重复（1）～（4）步，如此循环共3次；（6）洗衣过程完成，报警3s并自动停机。2．强制停止“强制停止”方式具体控制要求如下：（1）若按下“停止”按扭，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合；（2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。3洗衣机的总体设计方案基于单片机设计的全自动洗衣机，它有启动键、强制停止键、水位选择键、进水阀、排水阀、洗衣电机、脱水电机及各种显示电路。结构图如下：图3-1系统整体框图其中，P1.0口是启动键，P1.1口是停止键，P0.0口是低水位选择开关，P0.1是中水位选择开关，P0.2是高水位选择开关，P2.7是进水阀，P3.1是排水阀。P3.2是AT89C51启动键停止键水位选择开关运行状态显示手动排水阀手动脱水阀进水阀、排水阀蜂鸣报警-8-手动排水键，P3.3是手动脱水阀，它们全由外部中断组成。P0.3、P0.4、P0.5分别是正转显示、反转显示、脱水电机显示，用二极管的亮灭进行显示，P0.6是报警提醒，用蜂鸣器进行显示。4硬件电路设计4.1芯片选择AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandEranableOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可反复擦除100次。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。AT89C51单片机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。外形及引脚排列如下：图4-1AT89C51单片机引脚图主要性能：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·全静态工作：0HZ-24MHZ·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-9-·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管脚说明：VCC：供电电压GND：接地P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。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4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可作为输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。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口被写入1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入，被外部拉低将输出电流。P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P3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，用作输入。由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。P3口的第二功能：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（计时器0外部输入）P3.5-T1（计时器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）RST：复位输入,当振荡器工作时，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低8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-10-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。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指令时ALE才起作用.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，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1（5）━反相振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2（4）━来自反相振荡器的输出。4.2单片机辅助电路设计4.2.1复位电路的设计任何单片机工作之前都要有个复位的过程，复位对于单片机来说，程序还没有开始执行，是在做准备工作。复位操作通常有：上电自动复位和按键手动复位。上电复位是外部的复位电路在系统通上电源后直接使单片机工作，单片机的起停通过电源控制。手动复位是在复位电路中设计按键开关触发复位电平，控制单片机复位。工作原理是：单片机通电时，电容两端相当于是短路，则RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST两端电压慢慢下降，降到一定程度，即为低电平，单片机开始正常工作。上电复位的时间要在10ms以上，才能保证上电，一般可以取电容的大小为10μF，电阻为10KΩ。电路图如下：图4-2复位电路图-11-4.2.2振荡电路振荡电路对于单片机来说非常重要，没有晶振就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。单片机工作时是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行。单片机内部有一个用于构成片内振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体（或陶瓷振荡器）一起构成自激振荡器，振荡电路图3-4所示。图中外接石英晶体（或陶瓷振荡器）以及电容C1或C2构成并联振荡电路，接在放大器的反馈回路中。电容的大小没有严格的要求，但也会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和稳定性。外接石英晶体时，C1和C2一般去30pf10pf，外接陶瓷振荡器时，C1和C2一般取40pf10pf。本系统采用12MHz的晶振，电容取30pf。振荡电路如下：图4-3振荡电路图4.3全自动洗衣机功能电路设计该洗衣机有启动键、强制停止键、手动排水和手动脱水键、水位选择开关、4.3.1启动按键和停止按键电路设计在洗衣机未进入工作状态时，P1.0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开始洗衣程序。在洗衣机正常工作状态时，P1.1为输入线，用于检测停止键的状态，当停止键按下时，洗衣机即进入停止状态，洗衣机停止工作。其中，K1为启动键，K2为强制停止键，R、C组成防抖动电路，消除按键抖动对电路的影响。-12-图4-4启动和停止电路4.3.2水位选择电路设计水位选择电路由S1、S2、S3三个开关组成，分别接P0.0、P0.1、P0.2端口，由10KΩ和5V电源提供高电平，开关合上该端口即为接地，为低电平，程序设置低电平时则执行对应相应的水位。当S1合上时，选定低水位；当S2合上时，选定中水位；当S3合上时，选定高水位。洗衣机运行前需先设置需要的水位。图4-5水位选择电路4.3.3显示电路设计显示电路用来模拟洗衣机的进