51单片机自动洗衣机控制系统

项目一

洗衣机控制

一、项目内容及要求。

内容：

设自动洗衣机的控制要求是：启动后先开启进水阀进水，水位到达设定值后关闭，然后波轮按正转5秒、反转5秒，正、反转之间停3秒的规律不断循环转动，直至达到设定时间停止，之后打开排水阀放水，水放完后洗衣桶旋转脱水，1分钟后停止并关闭排水阀，洗衣过程结束。要求水位设置不少于高、中、低三档，洗衣时间在3——12分钟范围内可调，以1分钟为单位，排水时间定为1分钟。运动执行器用指示灯模拟，水位用开关模拟，试设计该洗衣机的控制电路。

要求：

⑴画出控制系统的框图，说明系统方案设计的思路、理由或依据；

⑵选择、确定组成控制系统的各个单元，并阐述选择确定的原则或依据；

⑶画出完整的电气原理图，介绍整体电路的工作原理、性能或特点；

⑷如采用单片机控制，给出单片机程序的流程图和清单，说明程序的工作原理。

⑸制作实物电路，验证设计、制作是否正确。

二、题目分析及设计思路。

1.技术要点：

①要对自动洗衣机的整个流程要清楚，要清楚哪些步骤比较重要。对于洗衣机优先级最高的应该是暂停这个功能。因为一旦当洗衣机盖子被打开或者发生什么意外情况，洗衣机必须马上停止工作，这也是出于对安全问题的考虑。

②洗衣机在洗衣的过程中波轮按正转5秒、反转5秒，正、反转之间停3秒的规律不断循环转动，直至达到设定时间停止。当到了设定的时间以后洗衣机便要进入下一个的洗衣流程。

③设置洗衣机时间和水位必须要显示结果，方便用户查看。

④单片机程序中的设计洗剂时间这些要做到比较精确，这样才能保证洗衣机能将衣服洗的比较干净。

⑤水位设置的处理，因为考虑到身边没有水位传感器，这里我用限时的方法来完成低、中、高三个水位的设置。

⑥进水和出水的电磁阀我这里都是用LED灯显示来代替了，进水和出水我会将对应的LED点亮来表示进水和出水。

三、方案设计说明。

本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、排水和脱水等阶段。控制系统主要由电源模块、单片机控制系统和外部硬件电路构成。电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V

电源，单片机控制系统负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、2位共阳数码管、按键、LED指示灯组成；外部硬件电路有继电器、三极管、电动机。

1、按键

洗衣机面板上有5个按钮K1、K2、K3、K4、K5。

K1为水位设置。

K2洗剂时间设定。

K3启动。

K4停止（模拟洗衣机的盖板，盖板打开时洗衣机将停止工作）。

K5返回。

2、洗衣过程

⑴洗涤过程

通电后，只要用户对水位和洗剂时间设定后，按下启动按钮，洗衣机就进入了洗剂过程。首先进水阀LED灯点亮，开始向洗衣机供水，当到达要求水位时，进水阀LED熄灭，停止进水；电机M接通，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机M是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。

⑵排水过程

电机停止转动，排水阀的LED指示灯点亮。这里会有一分钟的排水时间。

⑶脱水过程

洗涤或排水过程结束后，排水阀LED接通，开始脱水。排水阀动作的同时，电机M也接通，此时电机是朝着一个方向高速的旋转，使电机可以带动内桶转动。从而将衣服上的水脱掉。

3、设计总体方框图

四、单元设计说明。

1、单片机的时钟电路、和复位电路。

时钟电路

时钟电路由晶振元件与单片机内部电路组成，产生的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时和计时。

在AT89S51单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端引脚为XTAL1，其输出端为XTAL2。只要在两引脚之间跨接晶体振荡器和微调电容C1、C2，就可以构成一个稳定的自激振荡器。本设计采用如图所示电路。

一般地，电容C1和C2取33pf左右；晶体振荡器，简称晶振，频率范围是1.2~12MHz。晶振频率越高，系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。在通常情况下，使用振荡频率为6MHz或12MHz的晶振。如果系统中使用了单片机的串行口通信，则一般使用频率为11.0592MHz的晶振。而在本次设计中采用的是频率为11.0592MHz的晶振。

单片机上电自动复位电路

上电复位是利用电容充电来实现复位，其工作原理是：上电瞬间RST端的电位与VCC相同，随着电容C3充电电流的减小，+5V的电压立即加到了RST端，该高电平使得单片机复位。

2、LED显示电路。

LED（Light Emiting Diode）是发光二极管英文名称的缩写。本次设计中我们采用发光二极管主要是用来指示洗衣机的工作状态。4个发光二极管分别跟单片机的P2.6、P2.7、P3.0、P3.1连接，如

图3所示。当发光二极管的阳极所对应的单片机管脚为高电平时，发光二极管导通。

3、数码管显示电路。

常用的LED为8段或7段。每一个段对应一个发光二极管。这种显示器有共阳极和共阴极2种。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。

为了使LED显示器显示不同的符号或数字，就要把不同段的发光二极管点亮，这样就要为LED显示器提供代码，因为这些代码可使LED相应的段发光，从而显示不同字型，因此该代码称之为段码（或称为字型码）。

4、电机正反转控制电路。

这里我采用的是利用两个12V的继电器来实现电机的正反转。当P2.4为高电平，P2.5为低电平时NPN型的三极管Q1导通，Q2截止，电机就正转。反过来当Q1截止，Q2导通，电机就反转。这里采用的原理就是H桥的一个原理。如下图。

当SW1和SW4同时导通的时候电机就会正转，当SW2和SW3同时导通的时候电机就会反转。