基于MCS-51单片机的洗衣机控制系统设计

基于MCS-51单片机的洗衣机控制系统设计

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。本文采用MCS一51单片机作为洗衣机控制系统的核心，硬件线路及控制程序的设计是该系统的重要组成部分。硬件线路设计主要包括电源、功能及控制系统、洗衣机状态显示、输出控制电路的设计。控制程序设计主要包括主程序、内部定时中断服务程序、外部中断中断服务程序的设计。 一、洗衣机功能要求

洗衣机的主要工作程序是：洗涤--脱水--漂洗--脱水--漂洗--脱水。上述工作程序中，包含三个过程，洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。

1、洗涤过程：放好待洗物，启动开关，进水阀通电，向洗衣机供水，当供水达到预定水位时，水位开关接通，进水阀断电关闭，停止供水。洗涤电动机接通电源，带动波轮(或桶)旋转，产生各种形式的水流搅动衣物进行洗涤。通过电动机不停的正转、停转、反转，反复循环，形成洗涤水对洗涤物产生强烈的翻滚作用，同时，衣物之间、衣物与四周桶壁之间产生互相摩擦和撞击力，以次达到洗涤衣物的目的。

2、漂洗过程：漂洗的目的在于清除衣物上的洗涤液，因此，漂洗过程与洗涤过程的电器动作是完全相同的。

3、脱水过程：洗涤或漂洗后，需要对衣物进行脱水以便晾干，节省水资源，所以脱水是洗衣过程中必不可少的环节。洗涤或漂洗过程结束后，电动机停止转动，排水阀通电，打开排水阀门排水。当水位低到一定程度时，满足安全条件，脱水电动机接通，电机带动脱水桶高速旋转，利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出。全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。

二、洗衣机硬件电路设计

根据洗衣机的基本功能，硬件电路设计需要考虑：水流强度的问题、洗涤、漂洗、脱水时间设定长短的问题、工作时间或剩余时间f 显示、工作过程中的暂停、启动、复位、洗完后的报警等问题。采用5l系列单片机作为控制核心，主要包括电源部分、功能设置及控制电路、洗衣机状态显示及输出控制电路。主要组成部件有：单片机、74LSl38译码器、指示灯、LED显示器、电动机、蜂鸣器、电磁阀以及按键等。硬件线路图如图l所示。

图1硬件线路原理图

图(1)硬件线路图

1、电源部分

220V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。

2、功能设置及控制电路

(1)暂停键K0，接P33，用外部中断l实现工作过程的暂停，根据人的需要可以进行手工洗涤。 (2) 水位开关Kl，接P10，水位到位时，Kl闭合。在进水期间，系统不断检Kl，当检测到Kl闭合就停止进水。

(3) 按键K2，接P16，作为工作过程中的启动键。

(4) 按键K3是洗衣强度选择键，P34。每按一次代表一种强度。分别是标准、弱洗、强洗和自编,由4个指示灯进行显示。

(5) 按键K4，接P35，对洗衣时间进行设置，并用数码管LEDl和LED2显示。 (6)按键K5，接P36，对漂洗、脱水次数进行设置，并用数码管LED1显示。 (7) 压电蜂鸣器接P17，做洗衣时间至0以及故障发生的报警器。

3、洗衣机状态显示

(1)74LS138译码器为3—8译码器，选用它可以解决I／O口线数量不足问题。从控制要求可知，洗衣机的工作模式以及工作程序必须有7中不同的显示加以区别。74Lsl38译码器的输入端C，B，A分别接Pl3、Pl4、Pl 5，输出端分别与7个发光二极管DO～D6的阴极相连，发光二极管阳极接电源。输出端YO控I~IJDO “弱洗”指示灯；Y1控制Dl“标准洗”指示灯，Y2控制D2“强洗”指示灯，Y3控I~IjD3“自编”指示灯，Y4控制D4“洗衣”指示灯，Y5控制D5“漂洗”指示灯，Y6控制D6“脱水”指示灯。

(2)单片机的P0口和P2口分别接一个LED数码管。PO用于控制低位显示器，P2口用于控制高位显示器。 4、输出控制电路

输出控制电路由触发器电路和相应的双向晶闸管组成。控制电机正反转以及进水阀和排水阀的开启和关闭。通过触发器电路和相应的双向晶闸管，电动机的正转和反转用单片机Pl l和Pl 2进行控制；进水电磁阀和排水电磁阀用单片机的P3．O和P3．1进行控制。 三、洗衣机软件系统设计 1、主程序设计

根据硬件设计要求，控制主程序流程图如图2所示。洗衣机通电之后，单片机上电，首先进行程序的初始化，包括定时器0、外部中断0、外部中断l的初始化，以及各参数初值的设定。默认洗衣强度为“标准洗”，漂洗次数3次。然后扫描K2、K3、K4、K5健的状态，确定洗衣强度R2、洗衣时间R3和漂洗次数R4。洗衣机处于待命状态，控制指示灯显示洗衣强度，数码管LED1和LED2显示预设洗衣时间。当发现启动键K2按下，洗衣机从待命状态进入工作状态。完成进水--洗涤--脱水

--漂洗的循环过程。当洗衣结束时，控制蜂鸣器发声。 图2主程序流程图

洗衣机系统控制表 K3按下一次R2加1 洗涤时间R3 显示控制 电机间歇时间 洗涤次数R4 R2=1 弱洗 20 min D0亮 3 min K5按键一次加1，R4=3(默认R2=2 标准洗(默认值) 3 min D1亮 2 min 值) R2=3 强洗 40 min D2亮 1 min R2=4 自编 K4按键次数R1 D3亮 2 min

(1)水程序设计

当P30=l时，打开进水电磁阀开始进水。当水位到达要求时，

P1 0=O即水位开关Kl闭合，关闭进水电磁阀，P30=0，进水结束。

(2)洗涤过程程序设计

电机正反转均为10S，根据R2I 值确定洗衣强度、洗衣时间R3以及电动机的间歇时间，具体见表I。程序流程图如图3所示。 (4)脱水、漂洗过程程序设计

脱水前先打开排水阀排水lmin。然后启动电动机脱水lmin，并保持排水阀开启，然后停止脱水。接着判断漂洗次数~lJR4的值，若R4为0则洗衣结束，开蜂鸣器提醒

洗衣结束，系统返回初始待命状态；若P.4不为0，则再

次执行进水 操作，进入下一循环。程序流程图如图4所示。 图3洗涤过程程序流程图 2、内部定时中断设计

工作过程中所需的各种计时均有定时器。定时中断服务程序提供。单片机晶振频率12MHz，定时器O选择工作方式l，设置时间常数，每0 1S中断一次。中断处理程序流程图如图5所示。 3、外部中断设计

为了防止外部电压过高或过低对洗衣机的电器及控制硬件产生破坏，用外部中断0进行保护，如图6所示。当电压过高或过低时，引起外部中断0，洗衣机停止一切动作，进入保护状态。用外部中断l来实现洗衣过程停止工作。在洗衣过程中，当暂停键KO按下时，引起外部中断l，转入中断l处理程序。

中断l处理程序将使洗衣机停止工作，并将停止前的状态存 图4脱水、漂洗程序流程图 储起来。当按下启动键K2时，洗衣机又恢复工作。程序设计 流程图如图7所示。

图6外部中断0程序流程图 图7外部中断1程序流程图

四、结论 本文设计的洗衣机控制系统电路组成相对简单，工作原理清晰，易于理解。应用表明该系统具有洗涤(强洗、弱洗)、脱水、定时、状态显示以及洗涤次数和动作编程等功能，该系统成本低廉、 结构简单、使用方便，整个系统结构紧凑，在洗衣机的控制方面具有较高的实用价值。 五、参考文献

1、李广第单片机基础[Ml北京：北京航空航天大学出

2、赵先仲机电一体化系统IMI北京：高等教育出版社，2004 图5内部中断程序流程图 3、克强用AT89C2051单片机制作洗衣机控制电路（J）电子世界2004 (3)：39—42 4、魏庆潦单片机在炉温控制中的应用? 现代电子技术 2006J,71：119—120

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2007.html