单片机的全自动洗衣机模拟系统设计
一、引言 1
二、设计方案与硬件介绍 2
（一）系统框架 2
（二） 单片机简单介绍 2
（三） 直流电机 3
（四） 数码管介绍 4
三、 硬件设计 4
（一） 单片机最小系统 4
（二） 电机驱动电路 5
（三） 按键电路 6
（四） 数码管显示电路 7
（五） 电磁阀驱动电路 8
（六）提示电路 9
（七） 工作状态指示 10
四、软件部分设计 11
（一）主体程序设计 11
（二） 工作模式设计部分 13
（三） 按键流程图 15
（四） 数码管的显示流程图 15
五、系统仿真 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录一：程序源代码 21
附录二 ：电路图 30
一、引言
家庭使用的洗衣机从发明到现在已经有了一个多世纪,经过好几代人的努力才发展成如今的洗衣机。只需要把需要洗的衣物放进洗衣机，设定好工作模式，比如温度的设定（建议37摄氏度）、每秒的转速等等，然后再放入洗涤剂，洗衣机即可自动的进水，洗衣机就会自动洗衣，再一定时间后就会清洗衣物。今后洗衣机还将以高可靠性，高环保，低功耗，低噪音以及规格多样化为发展的目标方向。
设计中使用了单片机的一种叫AT89S52来对洗衣机进行有效的模拟控制。控制系统采用了机械控制电路、电源电路和数字控制电路组成。该论文设计起来比较简单，将写好的程序使用电脑写入单片机中，这样才可以对洗衣机进行有效的控制，使其的作用充分发挥出来。
二、设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
方案与硬件介绍
（一）系统框架
首先需要了解本设计的主要硬件成分。一共有7小块。设计框图如图2-1所示。
图2-1 整体设计框图
（二） 单片机简单介绍
AT89S52芯片是一种较低功耗，相反的是它的性能却较高。芯片有一块8kb的可编程存储器,它采用了只读存储的技术，它能兼容51单片机的所有指令系统，且定义及用法和51单片机极度相似。
52单片机各引脚图详见图2-2。
图2.2 单片机各引脚说明
图2-2单片机引脚图
（三） 直流电机
因为它的旋转力度很大，旋动的速率比较迅速，而它的体积比较小，质量又较轻，加之有简单的装配，很容易被人们使用，因此我选择了它这一种类型的电机。
接下来我们来看一看它的内部结构。它是由转子以及定子。在定子上面需固定了磁极，转子的基本构成是硅钢片，它的内部结构图如图2-3所示。
图2.3
图2-3直流电动机结构
我们通过图2-4来展现我们平时使用的直流电动机的结构，在中学我们学过电与磁，首先选用一根圆柱形的磁棒，在上面绑上线圈，再把它放在2块h、s极的磁体之间。当有一定的电流在线圈流过的时候，因为受到了电磁力的作用，磁棒就会随之转动。当电流的流动方向发生变动的时候，磁力的方向也跟着发生明显的变化，这样它的旋转的方向也就随着发生了变化。
图2-4 直流电动机电路模型
（四） 数码管介绍
本文使用的是2位10引脚的共阳数码管
它的引脚图如图2-5所示。
图 2-5 数码管引脚图
三、 硬件设计
（一） 单片机最小系统
单片机最小系统的电路图如图3-1所示。
为了能让单片机正常工作，首先为单片机提供一个时钟周期，如果没有，那么单片机就无法正常工作，总的说，时钟电路是一定不能缺少的，是必须的。通常我们会在它的每个引脚上并联一个滤波电容。复位就是使指令回复到一开始加电时候的状态。一般我们认为，复位后就会使正在执行的指令停止并且会退出一切操作，从而返回的最初的状态，换一句话来说，单片机里的数据会回到最初。那么单片机的什么引脚是用来接复位的呢？就是rst，其目的是为了实现单片机在启动时能够自动实现复位，同时也可以来实现手动复位。最后我们会采用一个较小电阻和电容来对复位电路设计。为了能够提供手动的功能，我们可以在它两端加上一个能用的开关。总的来说，最小系统是由单片机芯片电路、晶振电路以及复位电路组成。
图3-1最小系统图
（二） 电机驱动电路
为了能让电机正常有效的翻转，就必须为其量身设计电路图，叫电机驱动电路，如图3-2所示：
图3-2 电机驱动电路
（三） 按键电路
当我们触动开关S1时，就会自动选中工作模式，再当我们连续2次按开关s1的时候，就相当于选中了经济模式，同样操作3次就相当于选中单洗模式，最后重复操作4次就会选中脱水模式。开关S2的作用即为启动或暂停，如果s1触动1次后，再触动s2就会启动，暂停操作非常简单只需在洗涤中触动s2就能生效。开关S3的作用则为机门开与关的模式，如果触动它就说明机门是关上的，相反说明当打开时，洗衣就会停止。它接线的方法如图3-3所示。
图3-3 键盘控制电路
（四） 数码管显示电路
上面我们提及到的数码管就是为这边服务，是为了显示洗衣机剩余的时间的。为了驱动数码管的端口我采用了 2个三极管来实现这个功能，这里我就以数码管 的一共端口来解释一下，要想使第一段点亮，就必须使得Q2处于饱和状态，与之同时就必须是低电平的 时候，具体的接线图如图3-4所示。
图3-4 数码管显示电路
（五） 电磁阀驱动电路
该部分为了能实现净水和排水的功能，我采用了2个继电器是正5V。
具体电路设计图如图3-5所示.
图3-5 电磁阀控制电路
（六）提示电路
众所周知，报警系统就是为了提醒人们什么地方出现了不正常的情况，比如短路，断路等等，通过它的提示我们就能采取方法来解决它，这样就能很好的保护设备了。当洗衣结束后电路中的喇叭就会发出叫声来提示我们，洗衣已经结束了。这样做是怕我们忘记了我们还在洗衣服呢。
如图3-6所示。我们采用了P3.7端口对提示电路进行驱动，当单片机的SPK端口处于低电平时，及低电压时， Q5就会处于饱和的状态，它的EC极就会处于流通，从而蜂鸣器就会发出声响。
图3-6 提示电路
（七） 工作状态指示
要想使洗衣机处于工作时被显示，就需要发光2机管，下图中的2极管D1到D4是用于工作指示的，分别代表4个模式。5到7二极管目的是显示洗衣正在工作，当洗衣机正在工作时，第5个二极管点亮，当清洗状态时，第6个二极管点亮，当洗衣机正在脱水时，第7个二极管点亮，如图3-7所示：
图3-7 工作状态指示
四、 软件部分设计
图4-4 数码管扫描
五、系统仿真
（1）为了实现对工作状态的选择以及启动、暂停的功能，就要选择2个按键来控制，即sw3和sw4。同样的，为了实现对它门状态的模拟，而选用sw1来控制。
二、设计方案与硬件介绍 2
（一）系统框架 2
（二） 单片机简单介绍 2
（三） 直流电机 3
（四） 数码管介绍 4
三、 硬件设计 4
（一） 单片机最小系统 4
（二） 电机驱动电路 5
（三） 按键电路 6
（四） 数码管显示电路 7
（五） 电磁阀驱动电路 8
（六）提示电路 9
（七） 工作状态指示 10
四、软件部分设计 11
（一）主体程序设计 11
（二） 工作模式设计部分 13
（三） 按键流程图 15
（四） 数码管的显示流程图 15
五、系统仿真 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录一：程序源代码 21
附录二 ：电路图 30
一、引言
家庭使用的洗衣机从发明到现在已经有了一个多世纪,经过好几代人的努力才发展成如今的洗衣机。只需要把需要洗的衣物放进洗衣机，设定好工作模式，比如温度的设定（建议37摄氏度）、每秒的转速等等，然后再放入洗涤剂，洗衣机即可自动的进水，洗衣机就会自动洗衣，再一定时间后就会清洗衣物。今后洗衣机还将以高可靠性，高环保，低功耗，低噪音以及规格多样化为发展的目标方向。
设计中使用了单片机的一种叫AT89S52来对洗衣机进行有效的模拟控制。控制系统采用了机械控制电路、电源电路和数字控制电路组成。该论文设计起来比较简单，将写好的程序使用电脑写入单片机中，这样才可以对洗衣机进行有效的控制，使其的作用充分发挥出来。
二、设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
方案与硬件介绍
（一）系统框架
首先需要了解本设计的主要硬件成分。一共有7小块。设计框图如图2-1所示。
图2-1 整体设计框图
（二） 单片机简单介绍
AT89S52芯片是一种较低功耗，相反的是它的性能却较高。芯片有一块8kb的可编程存储器,它采用了只读存储的技术，它能兼容51单片机的所有指令系统，且定义及用法和51单片机极度相似。
52单片机各引脚图详见图2-2。
图2.2 单片机各引脚说明
图2-2单片机引脚图
（三） 直流电机
因为它的旋转力度很大，旋动的速率比较迅速，而它的体积比较小，质量又较轻，加之有简单的装配，很容易被人们使用，因此我选择了它这一种类型的电机。
接下来我们来看一看它的内部结构。它是由转子以及定子。在定子上面需固定了磁极，转子的基本构成是硅钢片，它的内部结构图如图2-3所示。
图2.3
图2-3直流电动机结构
我们通过图2-4来展现我们平时使用的直流电动机的结构，在中学我们学过电与磁，首先选用一根圆柱形的磁棒，在上面绑上线圈，再把它放在2块h、s极的磁体之间。当有一定的电流在线圈流过的时候，因为受到了电磁力的作用，磁棒就会随之转动。当电流的流动方向发生变动的时候，磁力的方向也跟着发生明显的变化，这样它的旋转的方向也就随着发生了变化。
图2-4 直流电动机电路模型
（四） 数码管介绍
本文使用的是2位10引脚的共阳数码管
它的引脚图如图2-5所示。
图 2-5 数码管引脚图
三、 硬件设计
（一） 单片机最小系统
单片机最小系统的电路图如图3-1所示。
为了能让单片机正常工作，首先为单片机提供一个时钟周期，如果没有，那么单片机就无法正常工作，总的说，时钟电路是一定不能缺少的，是必须的。通常我们会在它的每个引脚上并联一个滤波电容。复位就是使指令回复到一开始加电时候的状态。一般我们认为，复位后就会使正在执行的指令停止并且会退出一切操作，从而返回的最初的状态，换一句话来说，单片机里的数据会回到最初。那么单片机的什么引脚是用来接复位的呢？就是rst，其目的是为了实现单片机在启动时能够自动实现复位，同时也可以来实现手动复位。最后我们会采用一个较小电阻和电容来对复位电路设计。为了能够提供手动的功能，我们可以在它两端加上一个能用的开关。总的来说，最小系统是由单片机芯片电路、晶振电路以及复位电路组成。
图3-1最小系统图
（二） 电机驱动电路
为了能让电机正常有效的翻转，就必须为其量身设计电路图，叫电机驱动电路，如图3-2所示：
图3-2 电机驱动电路
（三） 按键电路
当我们触动开关S1时，就会自动选中工作模式，再当我们连续2次按开关s1的时候，就相当于选中了经济模式，同样操作3次就相当于选中单洗模式，最后重复操作4次就会选中脱水模式。开关S2的作用即为启动或暂停，如果s1触动1次后，再触动s2就会启动，暂停操作非常简单只需在洗涤中触动s2就能生效。开关S3的作用则为机门开与关的模式，如果触动它就说明机门是关上的，相反说明当打开时，洗衣就会停止。它接线的方法如图3-3所示。
图3-3 键盘控制电路
（四） 数码管显示电路
上面我们提及到的数码管就是为这边服务，是为了显示洗衣机剩余的时间的。为了驱动数码管的端口我采用了 2个三极管来实现这个功能，这里我就以数码管 的一共端口来解释一下，要想使第一段点亮，就必须使得Q2处于饱和状态，与之同时就必须是低电平的 时候，具体的接线图如图3-4所示。
图3-4 数码管显示电路
（五） 电磁阀驱动电路
该部分为了能实现净水和排水的功能，我采用了2个继电器是正5V。
具体电路设计图如图3-5所示.
图3-5 电磁阀控制电路
（六）提示电路
众所周知，报警系统就是为了提醒人们什么地方出现了不正常的情况，比如短路，断路等等，通过它的提示我们就能采取方法来解决它，这样就能很好的保护设备了。当洗衣结束后电路中的喇叭就会发出叫声来提示我们，洗衣已经结束了。这样做是怕我们忘记了我们还在洗衣服呢。
如图3-6所示。我们采用了P3.7端口对提示电路进行驱动，当单片机的SPK端口处于低电平时，及低电压时， Q5就会处于饱和的状态，它的EC极就会处于流通，从而蜂鸣器就会发出声响。
图3-6 提示电路
（七） 工作状态指示
要想使洗衣机处于工作时被显示，就需要发光2机管，下图中的2极管D1到D4是用于工作指示的，分别代表4个模式。5到7二极管目的是显示洗衣正在工作，当洗衣机正在工作时，第5个二极管点亮，当清洗状态时，第6个二极管点亮，当洗衣机正在脱水时，第7个二极管点亮，如图3-7所示：
图3-7 工作状态指示
四、 软件部分设计
图4-4 数码管扫描
五、系统仿真
（1）为了实现对工作状态的选择以及启动、暂停的功能，就要选择2个按键来控制，即sw3和sw4。同样的，为了实现对它门状态的模拟，而选用sw1来控制。
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