全自动洗衣机控制系统设计

东北大学秦皇岛分校自动化工程系

自动控制系统课程设计

全自动洗衣机控制系统的设计

专业名称 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间

自动化

2011.6.27~2011.7.8

全自动洗衣机控制系统的设计

东北大学秦皇岛分校自动化工程系

《自动控制系统》课程设计任务书

专业:自动化 班级: 姓名:

设计题目：全自动洗衣机控制系统的设计

一、设计实验条件

装有单片机仿真软件的电脑。

二、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

“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。

三、设计说明书的内容

1、设计题目与设计任务（设计任务书） 2、前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语

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全自动洗衣机控制系统的设计

目 录

摘要 ..................................................... 3 1 绪论 .................................................. 3

1.1 课题提出的目的和内容 ...........................................3 1.2 课题研究的内容 .................................................4

2 全自动洗衣机的设计方案 ................................. 5

2.1 开关与按键 .....................................................5 2.2 洗衣机自检 .....................................................5 2.3 洗衣程序 .......................................................5 2.4 显示 ...........................................................6

3 硬件电路的设计......................................... 6

3.1 总体方案设计 ...................................................6 3.2 器件及其原理介绍 ...............................................6 3.3 主控电路的设计 .................................................7 3.3.1 AT89C51的简介 ................................................ - 7 - 3.3.2 AT89C51外围辅助电路设计 .......................................... 7 3.4 各部分电路的设计 ...............................................9 3.4.1 水位选择电路设计 ................................................... 9

3.4.2 启动/停止电路设计 ................................................. 9 3.4.3 显示/报警电路设计 ............................................ - 10 -

4 软件系统的设计........................................ 10

4.1 主程序的设计 ..................................................10 4.2 各子程序设计 ..................................................11 4.2.1 洗衣功水位选择子程序.............................................. 11 4.2.2 漂洗子程序........................................................ 12 4.2.3 脱水子程序........................................................ 13

5 总结 ................................................. 14 参考文献 ................................................ 15 附录Ⅰ 自动洗衣机控制系统总程序.......................... 16 附录Ⅱ 自动洗衣机控制系统总硬件连接图 .................... 20

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全自动洗衣机控制系统的设计

全自动洗衣机控制系统的设计

摘要：根据洗衣机的控制要求，从功能要求、硬件设计、软件设计三个方面描述了一个以51单片机为核心的洗衣机控制系统。硬件线路及控制程序的设计是该系统的重要组成部分。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。本文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控制系统，包括进水，洗衣，排水，脱水，报警，强行停止等功能。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、外部中断服务程序的设计。

关键词：洗衣机，单片机，自动控制

1 绪论

1.1 课题提出的目的和内容

随着数字科技技术的快速发展，数字科技技术被广泛应用于智能控制的领域中。单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优点，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了比较广泛的应用。

洗衣机是人们现代必备的日常生活家电，它的发明和应用使的洗衣工作变得省时又省力，比较好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。然而随着人对生活质不断追求，普通的洗衣机现在已经不能再满足部分人的需求，所以研究多功能全自动的洗衣机具有重大的意义。

现在中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力非常巨大，人们对于洗衣机的功能要求也越来越高，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、暂停等几大功能，在许多方面还不能达到人们对于洗衣机的需求。这就需要设计者们有更高的专业知识和技术水平，能够提出更多更好的建议和新的课题，将人们的需求变成现实，设计出更加节能、功能更加全面、更加人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机功能都没有实现全方面的兼容，大多数洗衣机的生产厂家都只注重各自品牌的特长，突出一两个与别的品牌洗衣机不同的个性化的功能。因此，我们要设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。

基于单片机控制的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点。无论在提高产品质量还是产品数量，节约资源还是改善劳动条件等许多方面都显示出无比的优越性。对基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究，可使我们掌握全自动洗衣机这种重要家电的工作原理和控制系统，进一步了解单片机在不同领域的应用方法，学会维修全自动洗衣机的基本技术，同时也为将来从事电子信息行业打下一定基础，所以本课题具有重大的意义。

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全自动洗衣机控制系统的设计

1.2 课题研究的内容

洗衣机的洗涤原理是以模拟人工洗涤衣物为基础发展而来的，即通过翻滚、摩擦、水的冲刷等机械原理以及洗涤剂的表面活化清洁作用，将附着在衣物上的污垢除掉，以达到清洁衣物的目的。目前，大多数的洗衣机都以单片机为核心来控制电路来控制电动机、进水阀、排水阀及蜂鸣器的电压输出，使洗衣机根据程序进行工作。

本文在设计洗衣机的控制系统时，洗衣机通过控制系统设定洗衣程序，在内桶自动完成注水、洗涤、漂洗、排水和脱水全过程。洗衣时，控制系统将打开进水电磁阀，开始注水；当洗涤脱水桶内的水位达到系统设定值时，水位检测器向单片机发送一个信号，通知控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机洗衣。电机在控制系统下进行正转、停、反转，通过传动机构带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间结束了，控制系统将切断电机电路，打开排水电磁阀，开始排水、脱水；然后再次注水，洗衣进入漂洗状态，完成漂洗程序(通常为2次漂洗)；洗涤、漂洗排水结束后，系统控制电机单方向高速运转，完成脱水程序；当最后一次脱水程序终了，系统控制排水电磁铁和电机断电，排水阀和减速离合器的制动臂复位，同时蜂鸣器报警，通知用户整个洗衣过程结束。

本设计要实现的功能有：

（1）参数的输入：通过衣物的数量、重量和质地确定水位的选择，然后通过按键输入具体的参数。

（2）洗衣状态显示：运用发光二极管会带来许多方便，它可以用来显示用户所处的洗衣功能状态。

（3）洗衣过程的实现：一般的洗衣过程包括注水、洗涤、漂洗、排水和脱水这些步骤。在洗衣过程中，系统主要控制进水电磁阀、排水电磁阀的打开和关闭，电机的正转、反转和停止。

（4）强制停止状态：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；可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。

（5）洗衣完毕的通知：当洗衣过程结束后，蜂鸣器就会自动报警通知用户洗衣完毕。

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全自动洗衣机控制系统的设计

3.4.3 显示、报警电路设计

显示电路用来模拟洗衣机进水、浸泡、电机的正转和反转，排水、脱水和报警的显示，

用6个发光二极管和1个蜂鸣器模拟，分别接到P2.0~P2.6七个管脚上，连接高电平，发光二极管的亮灭由相应的程序控制，此部分的电路图如图3-6所示：

图3-6 显示、报警电路

4 软件系统的设计

4.1 主程序的设计

根据硬件设计要求，控制主程序流程图如图4-1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1的初始化，以及各参数初始值的设定。然后扫描水位、程序、过程按键的状态，确定洗衣模式，洗衣机处于待命状态，控制指示灯显示洗衣模式。当发现启动键按下，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4-1为洗衣机主程序流程图:

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全自动洗衣机控制系统的设计

开始 初始化程序 单片机检测水位设定 N 查询启动键是否按下 Y 洗衣机进水 水位是否达到？ Y 电动机的“正-停-反-停” N 正反转是否循环5次？ Y 排水、脱水 N 是否达到3次洗涤？ Y 报警 N 结束

图4-1 洗衣机主程序流程图

4.2 各子程序设计

4.2.1 洗衣功水位选择子程序

洗衣机接通电源启动后，进行单片机进行系统的预设，可以根据衣物的多少来手动设定

选择水位的高低。如图4-2水位选择子程序。

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全自动洗衣机控制系统的设计

入口 保护现场 N 是否是低水位 开关S1按下 Y 低水位 是否是中水位 开关S2按下 Y 中水位 高水位 N 进水显示灯亮

图4-2 水位选择子程序

4.2.2 漂洗子程序

入口 是否按下停止键K2？ N 电动机正转20s，正转显示灯闪20s，停2s Y 电动机反转20s，反转显示灯闪20s，停2s 洗衣机停止工作 正反转是否循环5次？ N Y 返回

图4-3 漂洗子程序流程图

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全自动洗衣机控制系统的设计

洗衣机清洗衣物后，进入漂洗步揍。在漂洗阶段，漂洗灯亮进行提示，单片机首先自动判断是否有手动操作，如果有外部键入命令，则停止，如果没有键入命令，则按照系统设定的进行漂洗工作，等漂洗结束了，进入下一步脱水工作。如图4-3为漂洗程序流程图。 4.2.4 脱水子程序

洗衣漂洗后进入脱水阶段，和漂洗阶段原理相同，在系统判断是否有外部命令键入，如果有按照外部命令则停止，如果没有则按照系统预设进行脱水工作。

入口 是否按下停止键K2？ N 打开排水阀，排水显示灯亮15s Y 脱水30s，脱水显示灯闪30s 关电动机停止脱水，关排水阀、显示灯 洗衣机停止工作 返回 图4-4 脱水子程序流程图

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全自动洗衣机控制系统的设计

5 总结

本课题设计的基于单片机的自动洗衣机控制系统集中体现了电子信息技术在人们日常生活中的应用。单片机在测控领域的应用技术，既有硬件设计又有软件编程，实现洗衣机的真正全自动控制，一个按钮就能完成洗衣的全过程。本设计系统的特点有：

（1）本次设计合理的设计洗衣、漂洗、脱水的时间。既能保证洗净衣物又使洗涤时间短，减少衣物的磨损。使洗衣机具有智能化，最大限度地提高洗涤效果,节约能源及水量，使洗衣机达到高效节能的要求。

（2）本设计还考虑到半自动适当的情况，用户可以根据自己的需求自由选择洗衣机的工作方式，例如：手动排水、手动脱水等等功能。这一点是通过按键来实现的。

（3）本系统硬件采用单片机89C51进行控制，以及设计中其它电路元件运用，都是考虑到既经济又实用的原因。

（4）由于实际条件的限制，本设计只能在理论上实现。不能做出实际的控制系统，是本设计的遗憾之处。

在科技高速发展的今天，基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点。无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。

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全自动洗衣机控制系统的设计

参考文献

［1］ 王幸之，钟爱琴，王雷，王闪.AT89S系列单片机原理与接口技术[M].北京：航空航

天大学出版社,2004.5. ［2］ 刘光斌，刘冬，姚志成.单片机系统实用抗干扰技术[M].北京：人民邮电出版社,

2003.10. ［3］ 万福君，潘松峰.单片微机原理系统设计与应用[M].合肥：中国科学技术大学出版

社,2001.8. ［4］ 朱经利，蒋玉亮.海尔家用洗衣机原理与维修[M].北京：人民邮电出版社,1999.2. ［5］ 王晓明.电动机的单片机控制[M].北京：航天航空大学出版社,2002.5：13-18. ［6］ 刘午平，幸坤涛.小家电与洗衣机修理从入门到精通[M].北京：国防工业出版社,2004.6.

［7］ 牛昱光.单片机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社，2008，268~278

［8］ 蒋力培.单片机微机系统实用教程[M].北京:机械工业出版社,2007,192~200 ［9］ 王琰. 基于MCS-51单片机的洗衣机控制系统设计[J].自动化与仪器仪表，2008,(04) ［10］文哲雄.PIC单片机在家用电器中的应用[J].机电一体化,2003(1)：69-72. ［11］向骞.全自动洗衣机原理与维修[M].福建：福建科学技术出版社,2000.6. ［12］孙运生等.现代洗衣机维修电路图集[M].北京：机械工业出版社,2002.1.

［13］李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].人民邮电出版社，2005，6

［14］赵旭.赵慎严.波轮式洗衣机洗涤模式与优缺点的研究[J].西北轻工业学院学报,2001,1：70-73

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电科技,2003(7)：75-78

［16］姜宝港.智能家用电器原理与维修[M].北京：机械工业出版社,2002.5.

［17］曾璐,李明.基于AT89C52单片机的洗衣机智能控制系统[J]. 家电科技, 2007,(02) ［18］克强.用AT89C2051单片机制作洗衣机控制电路[J]电子世界, 2001,(03)

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全自动洗衣机控制系统的设计

附录Ⅰ 自动洗衣机控制系统总程序

STARTK BIT P1.0;启动键 STOPK BIT P1.1;停止键

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP SPAIK ORG 0013H LJMP STUOK

ORG 0030H MAIN:

SETB P0.0 ;低水位 SETB P0.1 ;中水位显示 SETB P0.2 ;高水位显示 SETB P2.0 ;进水阀 SETB P2.1 ;浸泡显示端 SETB P2.2 ;电机正转显示 SETB P2.3 ;反转显示 SETB P2.4 ;排水阀 SETB P2.5 ;脱水桶 SETB P2.6 ;报警显示

MOV R4,#3H ;洗衣脱水3次 CLR IT0 ;电平触发方式 CLR IT1

SETB EA

SETB EX0 ;开外部中断0 SETB EX1 ;开外部中断1

NK1:JNB STARTK,A0 ;查询启动键是否按下 AJMP NK1

NK2:JNB STOPK,T2 ;停止键 JB STOPK,$ T2:MOV P0,#0FFH ;所有端口全部清零,即停止洗衣子程序

MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV P3,#0FFH

RET

A0:MOV R3,#5H ;洗衣5次 MOV A,P0

ANL A,#07H

CLR P2.0 ;开进水阀

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CJNE A,#6,D1 ;选择水位

MOV R7,#10 ;延时5秒

DEL5S:JNB STOPK,T2 ;判断是否按下停止按钮 LCALL DELAY DJNZ R7,DEL5S LJMP ZZ D1:CJNE A,#5,D2

MOV R7,#20

DEL10S:JNB STOPK,T2 ;判断是否按下停止按钮 LCALL DELAY ;延时10秒 DJNZ R7,DEL10S LJMP ZZ

D2:MOV R7,#30

DEL15S:JNB STOPK,T2 ;判断是否按下停止按钮 LCALL DELAY ;延时15秒 DJNZ R7,DEL15S

ZZ:SETB P2.0 ;关进水阀 CLR P2.1 ;浸泡显示端 LCALL DEL2S ;延时2秒 SETB P2.1

A1:MOV R7,#20 ;正转20秒

DEL20S:JNB STOPK,T2 ;判断是否按下停止按钮 CLR P2.2 ;正转显示端 LCALL DELAY SETB P2.2

LCALL DELAY DJNZ R7,DEL20S

LCALL DEL2S ;停止2秒

MOV R7,#20

DEL201S:JNB STOPK,T2 ;判断是否按下停止按钮 CLR P2.3 ;反转20秒

LCALL DELAY

SETB P2.3 LCALL DELAY DJNZ R7,DEL201S LCALL DEL2S

;停止2秒 DJNZ R3,A1 ;洗衣5次 CLR P2.4 ;开排水阀 MOV R7,#30 ;排水15秒

DE1L15S:JNB STOPK,T2 ;判断是否按下停止按钮 LCALL DELAY

DJNZ R7,DE1L15S

MOV R7,#60 ;脱水30秒，闪烁

DEL30S:JNB STOPK,TIAO2 ;判断是否按下停止按钮

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CLR P2.5 ;脱水阀 LCALL DELAY SETB P2.5

LCALL DELAY DJNZ R7,DEL30S

SETB P2.4 ;关排水阀

DJNZ R4,TIAO1 ;洗衣总过程3次

LCALL T2 ;调停止洗衣子程序 CLR P2.6 ;开报警显示端 MOV R7,#6

DEL3S:LCALL DELAY DJNZ R7,DEL3S

SETB P2.6 ;关报警显示端 RET TIAO1:LCALL A0 RET

TIAO2:LCALL T2 RET

SPAIK:CLR P2.4 ;手动排水

MOV R5,#30

Z1:JNB STOPK,TIAO2 ;判断是否按下停止按钮 LCALL DELAY DJNZ R5,Z1 SETB P2.4 RETI

STUOK:CLR P2.5

;手动脱水

MOV R5,#60

Z2:JNB STOPK,TIAO2 ;判断是否按下停止按钮 LCALL DELAY DJNZ R5,Z2 SETB P2.5 SETB P2.4 RETI

;//0.5的延时子程序 DELAY:MOV R0,#50 DEL: MOV R1,# 40 DEL1: MOV R2,#123 NOP

DEL2: DJNZ R2,DEL2

DJNZ R1,DEL1 DJNZ R0,DEL RET

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;//2秒的延时子程序

DEL2S: MOV R6,#4

DE:JNB STOPK,TIAO2 ;判断是否按下停止按钮 ACALL DELAY DJNZ R6,DE RET END

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全自动洗衣机控制系统的设计

附录Ⅱ 自动洗衣机控制系统总硬件连接图

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