简单全自动洗衣机控制系统分解

单片机系统

课程设计课程设计名称：基于89C51的全自动洗衣机控制系统

单片机系统课程设计任务书

目录

1 引言 (4)

2 总体方案设计 (5)

2.1硬件组成 (5)

2.2 方案论证 (6)

2.3 总体方案 (7)

3 硬件电路设计 (8)

3.1 单片机及其外围电路 (8)

3.2 显示电路 (9)

3.3 执行电路 (10)

4 系统软件设计 (12)

4.1 主程序设计 (12)

4.2 中断服务程序设计 (13)

4.3 部分主要子程序的设计 (14)

5 系统调试与总结 (17)

5.1 系统功能测试 (17)

5.2 技术指标测试 (18)

5.3总结 (18)

参考文献 (19)

附录A 系统原理图 (20)

附录B 源程序 (21)

1 引言

洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。随着社会的发展，洗衣机正朝着智能化、水流方式多样化、洗衣方式创新化、设计更趋人性化四大特征方向发展。传统的电气控制已经不能满足现状的要求了。智能化的控制取代了传统的工业控制已是大势所趋了。

随着先进科学技术发展，应用于洗衣机上的技术越来越成熟，洗衣机的发展也越来越快，将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展：

（1）高度智能化；

（2）人性化；

（3）节水节能；

（4）大容量和微型化；

本次设计主要采用单片机原理及其接口技术来设计全自动洗衣机控制系统，跟传统的洗衣机相比更具有智能，实时监控，人性化的功能。本系统最大的优点集中体现在：实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等。具有可靠性高、安全性好、开发价值高等一系列优点。

如图1.1所示，全自动洗衣机包括启动按钮、进水口、控制器、洗涤桶、波盘、排水口、洗涤电机等组成。当洗涤衣服时，按下启动按钮，由单片机控制进水泵从进水口进水，进水五分钟后，由单片机控制进水泵停止工作；然后由单片机控制洗涤电机转动进行洗涤，洗涤二十分钟后，单片机控制洗涤电机停止工作；接着，单片机控制排水泵开始工作，使洗涤衣物后的污水从排水口排出，排水五分钟后关闭排水泵，洗涤结束。

图1.1 全自动洗衣机外型图

全自动洗衣机控制要求是能实现自动进水、洗涤、排水和实时显示洗衣机的工作状态及其该状态的工作时间的控制要求。

⑴按下启动按扭，开始进水，进水泵工作五分钟后自动停止工作，开始洗涤

⑵洗涤时，洗涤电机开始工作，带动波盘旋转进行洗涤

⑶如此洗涤电机工作二十分钟后，停止工作，开始排水

⑷排水时，启动排水泵，排水五分钟后关闭排水泵，洗涤结束

⑸另外，洗衣机工作时，有五位LED实时显示洗衣机的工作状态及其该状态的工作时间

2 总体方案设计

2.1硬件组成

按照全自动洗衣机对控制系统的技术要求，控制系统的硬件应包括以下几部分：

（1）单片机。作为控制系统的核心，在洗涤衣物时，由启动按钮给单片机一相应脉冲使单片机按照设定好的程序控制进水泵、洗涤电机、排水泵的启停，依次完成进水、洗涤、排水和实时显示的功能。

（2）启动按钮。给单片机一相应脉冲，使全自动洗衣机开始工作。

（3）进水泵。控制器输出的控制信号启动进水泵，向洗衣机中进水。

（4）洗涤电机。控制器输出的控制信号启动洗涤电机，从而带动波盘旋转，进行洗涤。

（5）排水泵。控制器输出的控制信号启动排水泵，排除洗衣机中的水。

（6）显示器。从单片机中输出相应的数据传输到显示单元，从而显示出当前的工作状态及其工作时间。

硬件方框图如图2.1所示。

图2.1 硬件方框图

2.2 方案论证

（1）控制器

控制器的选择是确定整个系统硬件方案的关键，它关系到其它几个部分方案的确定，对于全自动洗衣机，控制器的可选方案有以下三种：

①采用工业控制计算机。工业控制计算机是专门为工业现场的自动控制而设计的计算机，其主要特点是与个人计算机兼容，具有友好的人机界面和丰富的应用软件，能较好的适应高温、严寒、震动、粉尘、潮湿以及具有较强电磁干扰等场合的工业现场的应用。但价格较贵，也不适合用于野外建筑施工现场，且一般要求操作者应具有一定的计算机专业知识。

②采用PLC。PLC是一种专门为在工业环境下的应用而设计的专用计算机。其特点是抗干扰能力强，具有很高的可靠性高；各种接口配套齐全，功能完善，适用性强。采用PLC构成的控制系统的工作量小，维护方便，适合于野外使用，但价格昂贵[21]。

③采用MCU。MCU也是针对工业控制而推出的单片计算机，其最大特点是价格低廉、体积小、重量轻，适合于嵌入式的应用。但采用MCU构成控制系统，

硬件电路需要自行设计，工作量大，如果电路设计或PCB设计不合理抗干扰能力差，难以保证可靠工作。

全自动洗衣机机作为一种常用的家用电器，本身价值不高，更要求控制系统具有较好的性价比，经上述分析比较，确定采用MCU作为控制器。

（2）启动按钮

由于只需要简单的启动全自动洗衣机，只需要简单的独立按键就行了。

（3）进水泵和排水泵

水泵的标准所牵涉的产品种类也非常多，有离心泵、计量泵、螺杆泵、往复泵、水轮泵、潜水泵、油泵、清水泵、试压泵、旋涡泵、低温泵、真空泵、罗茨泵、分子泵、齿轮泵、泥浆泵、耐腐蚀泵、深井泵、水环泵、混流泵、轴流泵、锅炉给水泵、液下泵、注水泵、化工流程泵、不堵式泵、无泄漏泵、塑料泵、消防泵等等，还有很多。

离心泵已经有很长的使用历史，用途广泛，使用面广，所以全自动洗衣机就采用离心泵。

（4）显示器。

显示器主要有以下几种形式：

①CRT显示器：显示信息量大，操作方便，显示界面友好，但价格高，适用于采用工控机作控制器的场合。

②工业人机界面（触摸屏）：和CRT显示器一样，具有显示信息量大，操作方便，显示界面友好，适合恶劣的工业环境使用等特点，但价格更高，一般与PLC 配套使用。

③LED或LCD数码显示器：价格低廉、体积小是其最大优点，应用于以MCU 为控制器的系统中较合适。

考虑价格及系统构成等因素，显示器采用LED数码显示器。

2.3 总体方案

按照上述方案论证的结果，全自动洗衣机控制系统的总体方案框图如图2.2所示。

图2.2中，启动按钮发出启动信号，使单片机发出信号给继电器控制电路，启动进水泵开始工作，当进水泵工作一段时间之后，单片机发出另一控制信号使进水泵停止工作，按照同样方法依次启动洗涤电机、排水泵，工作一段时间后，