单片机的智能洗衣机控制系统设计
摘 要本课题设计了一款采用AT89S51单片机来作为内部核心控制器的智能系统，实现了全自动洗衣机系统的模式设置、水位检测、多功能洗涤模式选择、液晶显示、音乐提示等功能，这款智能洗衣机系统的内部核心框架是以AT89S51单片机来作为主控部分并且在这款高性能微处理器的芯片外部还配置了LCD1602液晶屏、ADC0808采样模块、蜂鸣器、继电器和JGB38直流电机等智能模块，通过AT89S51单片机对这些模块电路高效的控制驱动，实现了对智能洗衣机系统外部数据的灵活采集和转换。在整体设计框架方面分为了硬件电路和软件程序两大部分，本课题通过模块设计的方法将智能洗衣机系统的整体部分化繁为简，从而逐一进行设计，最终实现所有功能指标。课题最终对这款系统的设计结果进行了长时间的运行检测，检测过程中出现的所有缺陷问题都进行了优化和改进，实现了非常高的性能。
目录
一、 引言
（一） 智能洗衣机的发展背景
（二） 智能洗衣机的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 智能洗衣机的方案设计
三、 系统硬件设计
（一） 智能洗衣机主控电路设计
（二） 水位检测电路设计
（三） 音乐提示电路设计
（四） 洗衣桶拖动电路设计
（五） 参数显示电路设计
（六） 进/排水阀驱动电路设计
（七） 全自动洗衣机系统键盘电路设计
四、 系统软件设计
（一） 智能洗衣机的主程序流程设计
（二） 水位检测子程序设计
（三） LCD1602液晶屏显示子程序流程设计
（四） 洗衣桶拖动子程序设计
五、 仿真系统设计
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 元件列表
附录三 程序
引言
智能洗衣机的发展背景
本课题将要设计的是一款能够实现对参数的高清晰显示、A/D转换、发出音乐提示信号、继电器驱动和PWM波输出等功能的智能洗衣机系统，这款系统的发展例程 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
非常清晰，它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的，在这个发展过程中它的最大性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。现如今的智能洗衣机系统已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段，整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心，通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制，对于接收信号全部采用数字化处理，由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点，所以智能洗衣机系统在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数智能洗衣机系统进行观察和资料翻阅后可以发现，在智能洗衣机系统发展到当今这个阶段，内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着智能洗衣机系统的关键核心功能，要实现性能更高的系统，需要同时满足这些条件。最初智能洗衣机系统的结构功能非常简单，与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远，这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算，很难能够实现一些复杂的逻辑运算，从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能，此时的智能洗衣机系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建，由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙，因此在元器件较多时，整个智能洗衣机系统内部的外部体积非常大，所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。现如今的智能洗衣机系统已经实现了大规模的数字化，很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构，全数字化架构的优点非常显著，对于系统本身来说，工作性能稳定，极少可能会受到外部环境因素的影响；系统的功能优化非常容易实现，只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复，本课题就将以这种数字式的智能洗衣机系统作为研究对象，设计一款满足课题要求的系统。
智能洗衣机的国内外发展现状
智能洗衣机系统发展到今天这个阶段已经在市面上形成了低中高三种性能的产品档次，在过去一段时间内，由于中高端产品中采用的新型嵌入式技术刚被引入到这种系统中，因此研发成本迟迟下不来，处于一个较高成本的水平，而低端产品所表现出的性能尚且能够满足绝大多数用户的使用需求，所以在过去一段时间内低端档次的智能洗衣机系统竞争力非常足；而随着这种新型技术在智能洗衣机系统的研发中不断得到普及并且走向成熟，几乎任何一家研发企业都能够自主研发出这种新型技术，所以在最近一段时间内中高端系统的成本一直在下降，更为重要的是它的智能元素和功能都在不断被丰富，所以中高端档次的智能洗衣机系统性价比逐渐提高，市场竞争力也在不断提升。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的AT89S51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏幕、ADC0808模数转换器、无源蜂鸣器、继电器和高速直流电机等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能洗衣机系统，并实现了如下功能电路模块的设计：能够将智能洗衣机系统的重要运行参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来，能够在AT89S51单片机的控制下进行快速的模拟电压采集转换并将结果以数字信号形式进行输出，能够在AT89S51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对无源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生音乐提示信号，设计继电器控制电路，通过AT89S51单片机的管脚控制实现继电器内部触头的闭合和断开，从而灵活驱动后继模块，能够实现直流电机驱动电路的配置，通过AT89S51单片机生成用于控制直流电机不同转动状态的波形，实现直流电机的工作。
智能洗衣机的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对智能洗衣机系统进行模块化设计，在硬件系统和软件系统两个层面上将整个系统划分成了AT89S51单片机最小系统电路、液晶屏显示电路、模拟电压采集电路、音乐提示信号生成电路、继电器驱动电路和直流电机驱动电路等部分，在下文的软硬件设计部分将详细对这些模块的软硬件驱动进行设计，其中AT89S51单片机最小系统的作用是起到整个系统的控制作用，实现对液晶屏显示电路、ADC0808转换器电路、蜂鸣器电路、继电器驱动电路和直流电机驱动电路的驱动，排水阀和进水阀模块分别由一个步进电机进行控制，当洗衣开始后单片机将驱动进水阀处步进电机进行转动，将进水阀门打开；当需要排水时单片机将驱动排水阀处步进电机进行转动，将出水阀门打开；洗衣桶电机由另外一个步进电机担任，在洗衣开始后单片机将驱动该步进电机进行转动，进行洗衣状态；水位检测部分由一电位器进行模拟水位高低，通过ADC0808模数转换器采集该电位器的输出电压从而获取洗衣桶内水位高低，并将获取信息送入单片机进行处理；键盘电路由于实现对洗衣机参数的设定；显示器模块用于实现对洗衣机运行参数的显示。
目录
一、 引言
（一） 智能洗衣机的发展背景
（二） 智能洗衣机的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 智能洗衣机的方案设计
三、 系统硬件设计
（一） 智能洗衣机主控电路设计
（二） 水位检测电路设计
（三） 音乐提示电路设计
（四） 洗衣桶拖动电路设计
（五） 参数显示电路设计
（六） 进/排水阀驱动电路设计
（七） 全自动洗衣机系统键盘电路设计
四、 系统软件设计
（一） 智能洗衣机的主程序流程设计
（二） 水位检测子程序设计
（三） LCD1602液晶屏显示子程序流程设计
（四） 洗衣桶拖动子程序设计
五、 仿真系统设计
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 元件列表
附录三 程序
引言
智能洗衣机的发展背景
本课题将要设计的是一款能够实现对参数的高清晰显示、A/D转换、发出音乐提示信号、继电器驱动和PWM波输出等功能的智能洗衣机系统，这款系统的发展例程 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
非常清晰，它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的，在这个发展过程中它的最大性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。现如今的智能洗衣机系统已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段，整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心，通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制，对于接收信号全部采用数字化处理，由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点，所以智能洗衣机系统在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数智能洗衣机系统进行观察和资料翻阅后可以发现，在智能洗衣机系统发展到当今这个阶段，内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着智能洗衣机系统的关键核心功能，要实现性能更高的系统，需要同时满足这些条件。最初智能洗衣机系统的结构功能非常简单，与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远，这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算，很难能够实现一些复杂的逻辑运算，从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能，此时的智能洗衣机系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建，由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙，因此在元器件较多时，整个智能洗衣机系统内部的外部体积非常大，所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。现如今的智能洗衣机系统已经实现了大规模的数字化，很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构，全数字化架构的优点非常显著，对于系统本身来说，工作性能稳定，极少可能会受到外部环境因素的影响；系统的功能优化非常容易实现，只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复，本课题就将以这种数字式的智能洗衣机系统作为研究对象，设计一款满足课题要求的系统。
智能洗衣机的国内外发展现状
智能洗衣机系统发展到今天这个阶段已经在市面上形成了低中高三种性能的产品档次，在过去一段时间内，由于中高端产品中采用的新型嵌入式技术刚被引入到这种系统中，因此研发成本迟迟下不来，处于一个较高成本的水平，而低端产品所表现出的性能尚且能够满足绝大多数用户的使用需求，所以在过去一段时间内低端档次的智能洗衣机系统竞争力非常足；而随着这种新型技术在智能洗衣机系统的研发中不断得到普及并且走向成熟，几乎任何一家研发企业都能够自主研发出这种新型技术，所以在最近一段时间内中高端系统的成本一直在下降，更为重要的是它的智能元素和功能都在不断被丰富，所以中高端档次的智能洗衣机系统性价比逐渐提高，市场竞争力也在不断提升。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的AT89S51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏幕、ADC0808模数转换器、无源蜂鸣器、继电器和高速直流电机等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能洗衣机系统，并实现了如下功能电路模块的设计：能够将智能洗衣机系统的重要运行参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来，能够在AT89S51单片机的控制下进行快速的模拟电压采集转换并将结果以数字信号形式进行输出，能够在AT89S51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对无源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生音乐提示信号，设计继电器控制电路，通过AT89S51单片机的管脚控制实现继电器内部触头的闭合和断开，从而灵活驱动后继模块，能够实现直流电机驱动电路的配置，通过AT89S51单片机生成用于控制直流电机不同转动状态的波形，实现直流电机的工作。
智能洗衣机的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对智能洗衣机系统进行模块化设计，在硬件系统和软件系统两个层面上将整个系统划分成了AT89S51单片机最小系统电路、液晶屏显示电路、模拟电压采集电路、音乐提示信号生成电路、继电器驱动电路和直流电机驱动电路等部分，在下文的软硬件设计部分将详细对这些模块的软硬件驱动进行设计，其中AT89S51单片机最小系统的作用是起到整个系统的控制作用，实现对液晶屏显示电路、ADC0808转换器电路、蜂鸣器电路、继电器驱动电路和直流电机驱动电路的驱动，排水阀和进水阀模块分别由一个步进电机进行控制，当洗衣开始后单片机将驱动进水阀处步进电机进行转动，将进水阀门打开；当需要排水时单片机将驱动排水阀处步进电机进行转动，将出水阀门打开；洗衣桶电机由另外一个步进电机担任，在洗衣开始后单片机将驱动该步进电机进行转动，进行洗衣状态；水位检测部分由一电位器进行模拟水位高低，通过ADC0808模数转换器采集该电位器的输出电压从而获取洗衣桶内水位高低，并将获取信息送入单片机进行处理；键盘电路由于实现对洗衣机参数的设定；显示器模块用于实现对洗衣机运行参数的显示。
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