单片机的室内环境监测系统设计
单片机的室内环境监测系统设计[20200128194537]
【摘要】
洗衣机是家庭中不可缺少的家用电器之一，现今，洗衣机因高效、节能、省水、省电、环保、方便等优点得到很多人的青睐。全自动的可以自动完成进水、洗涤、漂洗、脱水等一系列过程。
本设计是以AT89S51单片机为核心设计的全自动洗衣机控制系统。实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、脱水、结束报警等几个阶段。电源电路为单片机主控系统提供5v的直流电压；单片机主控系统负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、数码管、按键、蜂鸣器等组成。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89S51；用户参数；继电器；控制系统；LED
一、引言 1
（一）课题开发背景 1
（二）国内外现状及水平 1
（三）课题主要研究内容 1
二、总体设计 1
（一）设计总方框图 1
（二）总体设计思想 2
三、硬件设计 2
（一）AT89S51单片机概述 2
（二）按键输入 4
（三）显示电路 4
（四）电动机的控制电路 5
（五）进水、排水电路 6
（六）报警电路 6
（七）电源电路 7
四、软件设计 7
（一）主程序设计 7
（二）标准洗衣程序设计 8
（三）洗涤程序的设计 9
（四）漂洗程序的设计 10
（五）脱水程序的设计 10
总结 11
附录 12
附录A 主电路图 12
附录B PCB 图 13
附录C 程序 14
参考文献 23
致谢 24
一、引言
（一）课题开发背景
随着人民生活水平的提高，更多的人需要使用洗衣机。本设计对以往洗衣机烦琐的操作变得简单化，又提高了精确度，通过硬件和软件相互配合来实现洗衣机的智能化和自动化。人们只要把衣物放入，简单地按两个键，洗衣机就可以根据衣物的重量，自动添加适合的水和洗涤剂，自动注水，自动调整洗涤时间，洗涤结束后会自动漂洗脱水，用户可以在洗衣服的过程做另外的事，节省了很多的时间。
（二）国内外现状及水平
全自动洗衣机根据结构不同大概可分为滚筒式全自动洗衣机、波轮式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。滚筒式、波轮式、搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的52％、33％、和15％。
（三）课题主要研究内容
设计一个以AT89S51单片机为核心的全自动洗衣机控制系统，能对洗衣机整个洗衣过程进行控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、脱水、结束报警等几个阶段。电源电路为单片机主控系统提供5v的直流电压；单片机主控系统负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、数码管、按键、蜂鸣器等组成。
二、总体设计
（一）设计总方框图
图2.1 设计总方框图
（二）总体设计思想
本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等阶段。控制系统主要由单片机、电源电路、按键、电机控制电路、时钟电路、进水、排水电路、显示电路、报警电路等构成。根据用户选择洗衣还是脱水，若不选择先打开进水电磁阀注水，当洗涤的水位达到设定值时，单片机发送一个低电平告诉控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机开始洗衣。电机在系统的控制下进行正转、停、反转通过转动带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间结束时，控制系统关闭电机打开排水电磁阀开始排水；然后再次注水，洗衣机进入漂洗状态，当完成漂洗程序后，开始排水，同时排水电磁阀的动作并且为脱水程序作好准备；排水结束后系统控制电机单方向高速运转完成脱水程序；当脱水程序结束了，系统控制排水电磁阀和电机断电，排水阀复位，同时蜂鸣器奏响，通知用户整个洗衣程序结束。
三、硬件设计
（一）AT89S51单片机概述
1.AT89S51单片机引脚
(1)电源和外部晶振引脚
Vcc---电源电压输入引脚
GND---电源地
X1、X2---外部晶振引脚
(2) 输入/输出口线
P0.0～P0.7 P0口的8位双向口线。
P1.0～P1.7 P1口的8位双向口线；内部具有上拉电阻。
P2.0～P2.7 P2口的8位双向口线；内部具有上拉电阻。
P3.0～P3.7 P3口的8位双向口线；内部具有上拉电阻。
(3)控制信号线
RST---复位输入信号高电平有效，用以完成单片机的复位初始化的操作。
EA/Vpp---外部程序存贮器访问允许信号/编程电压输入端，当EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始的，并可延至外部程序存储器。
PSEN---低电平有效，可实现对外部ROM单元的操作。
ALE/PROG---低字节地址锁存信号/编程脉冲输入端
AT89S51单片机作为控制部件，单片机共有40个引脚采用双列直插式的，如图3.1所示。
图3.1 AT89S51的引脚图
2.存储器的分配
AT89S51的内部有256个数据存储单元。一般把这256个单元划分为两部分：低128单元和高128单元。其中低128个单元供用户暂存中间数据，可读可写，掉电后数据会丢失；高128个单元被专用寄存器占用。
3.单片机最小系统
（1）时钟电路
单片机时钟电路由晶振和单片机内部电路构成，产生的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时和计时。
在AT89S51单片机内部有一个高增益反相的放大器。其引脚X1为输入端，其引脚X2为输出端。只需要在两引脚之间连接晶体振荡器和电容30pF的C4、C5，就可以构成一个稳定的自激振荡器。本设计如图3.2 所示。
图3.2 时钟电路
（2）复位电路
单片机的复位电路有上电复位和手动复位两种形式。上电复位，上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平。手动复位，通过按钮产生高电平复位信号。本次设计中采用手动复位是利用开关K来实现复位，此时电源Vcc经R9，R10，分压，在RST端产生一个高电平，使得单片机复位，如图3.3所示。
图3.3 复位电路
（二）按键输入
用户可以根据洗衣机面板上的4个按钮开关K1、K2、K3、K4进行选择，如图3.4所示。
K1为启动键。
K2用于洗衣机的盖板打开。
K3用于快速洗衣方式；当脱水时，模拟盖板合闭。
K4用于脱水。
图3.4 按键输入电路
（三）显示电路
显示电路由发光二极管和LED显示器构成。
(1)发光二极管电路
设计中采用发光二极管主要是用来指示洗衣机的工作状态。5个发光二极管分别跟单片机的P1口的5个I/O口连接，当发光二极管的负极所对应的P1口为低电平时，发光二极管导通。如图3.5所示。
图3.5 发光二极管电路
(2)LED显示器
本设计只是显示时间，所以采用LED显示器就可以达到目的了。设计中采用的是2位共阳数码管，其中段码线占用P0口8位I/O口，而位选占用P2口2个I/O口。因为各位的段码线并联，8位I/O口输出的段码对各个显示位来说都是相同的。因此，在同一时刻，如果各位位选都处于选通状态的话，2位LED将显示相同的字符，如图3.6所示。
【摘要】
洗衣机是家庭中不可缺少的家用电器之一，现今，洗衣机因高效、节能、省水、省电、环保、方便等优点得到很多人的青睐。全自动的可以自动完成进水、洗涤、漂洗、脱水等一系列过程。
本设计是以AT89S51单片机为核心设计的全自动洗衣机控制系统。实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、脱水、结束报警等几个阶段。电源电路为单片机主控系统提供5v的直流电压；单片机主控系统负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、数码管、按键、蜂鸣器等组成。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89S51；用户参数；继电器；控制系统；LED
一、引言 1
（一）课题开发背景 1
（二）国内外现状及水平 1
（三）课题主要研究内容 1
二、总体设计 1
（一）设计总方框图 1
（二）总体设计思想 2
三、硬件设计 2
（一）AT89S51单片机概述 2
（二）按键输入 4
（三）显示电路 4
（四）电动机的控制电路 5
（五）进水、排水电路 6
（六）报警电路 6
（七）电源电路 7
四、软件设计 7
（一）主程序设计 7
（二）标准洗衣程序设计 8
（三）洗涤程序的设计 9
（四）漂洗程序的设计 10
（五）脱水程序的设计 10
总结 11
附录 12
附录A 主电路图 12
附录B PCB 图 13
附录C 程序 14
参考文献 23
致谢 24
一、引言
（一）课题开发背景
随着人民生活水平的提高，更多的人需要使用洗衣机。本设计对以往洗衣机烦琐的操作变得简单化，又提高了精确度，通过硬件和软件相互配合来实现洗衣机的智能化和自动化。人们只要把衣物放入，简单地按两个键，洗衣机就可以根据衣物的重量，自动添加适合的水和洗涤剂，自动注水，自动调整洗涤时间，洗涤结束后会自动漂洗脱水，用户可以在洗衣服的过程做另外的事，节省了很多的时间。
（二）国内外现状及水平
全自动洗衣机根据结构不同大概可分为滚筒式全自动洗衣机、波轮式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。滚筒式、波轮式、搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的52％、33％、和15％。
（三）课题主要研究内容
设计一个以AT89S51单片机为核心的全自动洗衣机控制系统，能对洗衣机整个洗衣过程进行控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、脱水、结束报警等几个阶段。电源电路为单片机主控系统提供5v的直流电压；单片机主控系统负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S51单片机、数码管、按键、蜂鸣器等组成。
二、总体设计
（一）设计总方框图
图2.1 设计总方框图
（二）总体设计思想
本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等阶段。控制系统主要由单片机、电源电路、按键、电机控制电路、时钟电路、进水、排水电路、显示电路、报警电路等构成。根据用户选择洗衣还是脱水，若不选择先打开进水电磁阀注水，当洗涤的水位达到设定值时，单片机发送一个低电平告诉控制系统关闭进水电磁阀，同时启动电机开始洗衣。电机在系统的控制下进行正转、停、反转通过转动带动波轮执行洗涤程序；当洗涤时间结束时，控制系统关闭电机打开排水电磁阀开始排水；然后再次注水，洗衣机进入漂洗状态，当完成漂洗程序后，开始排水，同时排水电磁阀的动作并且为脱水程序作好准备；排水结束后系统控制电机单方向高速运转完成脱水程序；当脱水程序结束了，系统控制排水电磁阀和电机断电，排水阀复位，同时蜂鸣器奏响，通知用户整个洗衣程序结束。
三、硬件设计
（一）AT89S51单片机概述
1.AT89S51单片机引脚
(1)电源和外部晶振引脚
Vcc---电源电压输入引脚
GND---电源地
X1、X2---外部晶振引脚
(2) 输入/输出口线
P0.0～P0.7 P0口的8位双向口线。
P1.0～P1.7 P1口的8位双向口线；内部具有上拉电阻。
P2.0～P2.7 P2口的8位双向口线；内部具有上拉电阻。
P3.0～P3.7 P3口的8位双向口线；内部具有上拉电阻。
(3)控制信号线
RST---复位输入信号高电平有效，用以完成单片机的复位初始化的操作。
EA/Vpp---外部程序存贮器访问允许信号/编程电压输入端，当EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始的，并可延至外部程序存储器。
PSEN---低电平有效，可实现对外部ROM单元的操作。
ALE/PROG---低字节地址锁存信号/编程脉冲输入端
AT89S51单片机作为控制部件，单片机共有40个引脚采用双列直插式的，如图3.1所示。
图3.1 AT89S51的引脚图
2.存储器的分配
AT89S51的内部有256个数据存储单元。一般把这256个单元划分为两部分：低128单元和高128单元。其中低128个单元供用户暂存中间数据，可读可写，掉电后数据会丢失；高128个单元被专用寄存器占用。
3.单片机最小系统
（1）时钟电路
单片机时钟电路由晶振和单片机内部电路构成，产生的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时和计时。
在AT89S51单片机内部有一个高增益反相的放大器。其引脚X1为输入端，其引脚X2为输出端。只需要在两引脚之间连接晶体振荡器和电容30pF的C4、C5，就可以构成一个稳定的自激振荡器。本设计如图3.2 所示。
图3.2 时钟电路
（2）复位电路
单片机的复位电路有上电复位和手动复位两种形式。上电复位，上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平。手动复位，通过按钮产生高电平复位信号。本次设计中采用手动复位是利用开关K来实现复位，此时电源Vcc经R9，R10，分压，在RST端产生一个高电平，使得单片机复位，如图3.3所示。
图3.3 复位电路
（二）按键输入
用户可以根据洗衣机面板上的4个按钮开关K1、K2、K3、K4进行选择，如图3.4所示。
K1为启动键。
K2用于洗衣机的盖板打开。
K3用于快速洗衣方式；当脱水时，模拟盖板合闭。
K4用于脱水。
图3.4 按键输入电路
（三）显示电路
显示电路由发光二极管和LED显示器构成。
(1)发光二极管电路
设计中采用发光二极管主要是用来指示洗衣机的工作状态。5个发光二极管分别跟单片机的P1口的5个I/O口连接，当发光二极管的负极所对应的P1口为低电平时，发光二极管导通。如图3.5所示。
图3.5 发光二极管电路
(2)LED显示器
本设计只是显示时间，所以采用LED显示器就可以达到目的了。设计中采用的是2位共阳数码管，其中段码线占用P0口8位I/O口，而位选占用P2口2个I/O口。因为各位的段码线并联，8位I/O口输出的段码对各个显示位来说都是相同的。因此，在同一时刻，如果各位位选都处于选通状态的话，2位LED将显示相同的字符，如图3.6所示。
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