芯耀
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引言
目前我國的洗衣機的種類有很多，現在農村大部分的洗衣機類型都是半自動的，既耽誤時間又耗費體力；隨著全自動洗衣機的問世，人們對洗衣機的關注也越來越多，現在的全自動洗衣機的功能有進水、洗滌、排水、漂洗、脫水、排水等幾大功能。隨著人們生活水平的提高，人們對于洗衣機的要求越來越高，這就要求設計者們設計出更人性、更方便、更快捷的洗衣機。讓洗衣服這項難于逃避的家務勞動，不再成為一種負擔。
隨著加入世貿組織，很多的國內外強勢品牌加入，研究新的技術開發(fā)新的產品，洗衣機行業(yè)將爆發(fā)新一輪的以“綠色環(huán)?！?、“節(jié)水節(jié)能”為主題的大戰(zhàn)，而技術制高點則是未來的競爭焦點。在國內，由于水資源的缺乏以及水費有所提高，因此節(jié)水型的洗衣機在國內比較暢銷，而用水量較大的洗衣機則可能會被淘汰。對這種現狀，我國的洗衣機生產商對于洗衣機的設計做出調整，向市場推出一批節(jié)能型全自動洗衣機。雖然全自動洗衣機有它的優(yōu)勢，但是對于大部分農村人來說，全自動洗衣機仍是奢侈品，所以半自動洗衣機仍然有它自己的市場，這就要求設計者考慮到更多的方面去設計洗衣機。
目前全自動洗衣機的控制功能都是由單片機實現的，單片機易于操作，體積小，價格低因此受到廣泛的應用，所以此設計也是在單片機的基礎上設計的，具有很強的實用性。本次設計以AT89C51單片機為核心，在此基礎上增加外圍電路，以確保洗衣機的正常運行。本次設計主要包括硬件設計，仿真設計，和程序編寫。硬件設計包括電源電路、單片機最小系統電路、按鍵電路、倒計時電路、電機驅動電路、顯示報警電路；仿真設計主要包括電機控制電路、蜂鳴報警電路、顯示電路、按鍵控制電路和指示電路；程序的編寫主要有洗滌程序、漂洗程序、脫水程序。與此同時還介紹了與洗衣機有關的一些常見的電子元器件的基本功能。
第1章 緒? 論
1.1課堂開發(fā)背景
有人說，科技的進步是因為人類的懶造成的，是的，因為人們懶得走路，所以有了自行車、電動車、汽車；因為人們懶得燒火，所以有了各類的電飯鍋；因為人們懶得洗衣服，所以有了洗衣機。人們的生活水平不斷提高，科技不斷進步，洗衣機的品種和功能層出不窮?，F在的洗衣機已經越來越智能化，人們只需按幾個鍵就可以將衣服晾出去了。隨著科技的進步我相信在不久的將來我們一定可以發(fā)明出更先進更便捷的洗衣機。也許到時我們只需說一句話，或者一個口哨，洗衣機就可以按著制定的程序完成各種操作了，等我們一覺醒來，衣服已經掛在晾衣繩上了。
1.2 設計的目的和意義
目前我國的洗衣機的種類有很多，現在農村大部分的洗衣機類型都是半自動的，既耽誤時間又耗費體力；隨著全自動洗衣機的問世，人們對洗衣機的關注也越來越多，現在的全自動洗衣機的功能有進水、洗滌、排水、漂洗、脫水、排水等幾大功能。隨著人們生活水平的提高，人們對于洗衣機的要求越來越高，這就要求設計者們設計出更人性、更方便、更快捷的洗衣機。雖然此次設計并沒有將洗衣機的作用全部設計出來，但重要的是將自己在課堂上學的東西運用到實際中來，讓我們看到自己所學的知識并不只是紙上談兵。
1.3 國內外現狀及水平
1. 洗衣機的分類
普通洗衣機。其洗滌、漂洗、脫水等功能均須手工轉換。
半自動洗衣機。它能在洗滌、漂洗、脫水等功能之間，實現某兩個功能的自動轉換。
全自動洗衣機。它能自動實現洗滌、漂洗、脫水等所有功能。
2. 全自動洗衣機在國內外的現狀及水平
全自動洗衣機的種類有很多，根據結構不同可分為波輪式全自動洗衣機(也叫套桶式全自動洗衣機)、滾筒式全自動洗衣機和攪拌式全自動洗衣機三大類。因為滾筒式機的價格高于波輪式機，所以波輪式機仍受到普遍歡迎；攪拌式洗衣機目前還沒有進入我國市場。目前我國的洗衣機仍然存在很多的缺陷，有待設計者去設計出更人性化的洗衣機。在我國，農村人口較多，而農村人使用全自動洗衣機的人數寥寥無幾，不僅因為它的價格昂貴，還因為農村自來水的不方便。相信在不久的將來，全自動洗衣機一定會完全代替半自動洗衣機。
現在已經有的洗衣機廠家設計出來便攜式洗衣機輕巧、體積小。還有的商家設計出遠程控制的洗衣機，方便控制。怎么樣？是不是眼花繚亂了呢？我相信將來的洗衣機一定會朝著更方便、更節(jié)能、更人性化的方向發(fā)展。
第2章 設計方案
2.1 設計任務
1.主要內容：設計一個用單片機控制的洗衣機控制器。以單片機為核心，擴展必要的外圍電路，設計一個洗衣機的控制器。
2.主要功能:
1）標準洗滌：洗滌十二分鐘；漂洗六分鐘，三次，脫水三分鐘。（在此次設計中為了便于觀察結果，時間有所調整）
2）有啟動／暫停按鈕控制：按菜單鍵，再按菜單選擇鍵，選擇所需要的功能，工作時，按停止鍵停止。
3）有脫水功能。
4）有指示功能：進水時進水指示燈亮；洗滌時洗滌指示燈亮；排水時排水指示燈亮；漂洗時漂洗指示燈亮；脫水時脫水指示燈亮。
2.2 洗衣機的設計方案
本系統實現了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括按鍵的輸入、進水、洗滌、漂洗、排水和脫水等階段。控制系統主要由電源電路、單片機控制系統和外部硬件電路構成。單片機控制系統負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89C51單片機、2位共陽數碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動機、步進電機驅動組成。
2.2.1 按鍵
洗衣機面板上有4個按鈕K1、K2、K3、K4。
K1為菜單鍵，在按K4鍵時，需先按下K1鍵，防止誤操作。
K2為開始鍵，用于啟動洗衣機。
K3用于停止。
K4為菜單選擇鍵，用于選擇用戶所需的功能。
2.2.2 洗衣程序
⑴洗滌過程
通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機從洗滌過程開始。進入洗滌過程，首先進水，進水指示燈亮，開始向洗衣機供水，當到達要求時間時，停止進水；電機M接通，帶動波輪旋轉，形成洗衣水流。電機M是一個正反轉電機，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。
⑵漂洗過程
與洗滌過程操作相同，只是時間短一些。
⑶脫水過程
洗滌或漂洗過程結束后，電機M停止轉動，開始排水。排水完畢，電機開始正轉，帶動內桶高速旋轉，甩干衣物。
2.2.3 設計總方框圖
圖2.2.3設計總方框圖
2.3 控制系統的功能
基于單片機的全自動洗衣機設計通過程序的控制來自動完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過程。洗衣時控制系統控制洗衣機開始注水；當注水定時到，啟動電機洗衣。電機在系統的控制下進行正轉、停、反轉通過傳動帶動波輪執(zhí)行洗滌程序；當洗滌時間終了，控制系統控制洗衣機開始排水；然后再次注水，洗衣機進入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為3次漂洗）后，開始排水；排水結束后系統控制電機單方向高速運轉完成脫水程序；當脫水程序終了蜂鳴器奏響，通知用戶整個洗衣程序結束。
第3章 仿真設計
3.1控制系統的電路組成
該電路主要組成部件是由AT89S51單片機、指示燈、電動機、蜂鳴器、LED顯示燈、及4只按鍵組成。其組成如圖3.1所示。電動機有兩個控制端，一端控制電動機正轉且該端與P2.0相連，另一端控制電動機的反轉且該端與P2.1相連。顯示器共有兩只P1.2控制高位顯示器，P1.3控制低位顯示器。蜂鳴器有由P0.7控制，當P0.7輸出為“0”時蜂鳴器發(fā)聲。本系統采用12M的晶體振蕩器定時器0的設置為每隔100ms產生一次中斷。
圖3.1控制系統的電路組成圖
3.2 電機控制電路
?? 電機控制電路如圖3.2.1所示，其中包括步進電機驅動芯片L298。
L298是SGS-THOMSON Microelectronics所出產的是雙全橋步進電機專用驅動芯片，內部包含4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動兩個二相和一個四相步進電機，內含兩個H-Bridge的高電壓、低電流雙全橋式驅動器，接受標準TTL邏輯準位信號可驅動46V、2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節(jié)輸出電壓，此芯片可直接由單片機的IO端口來提供模擬時序信號。
L298內部邏輯圖如圖3.2.2所示，外形圖如圖3.2.3所示，引腳如圖3.2.4所示。
L298的引腳中PIN1和PIN15可與電流幀測用電阻連接來控制負載電路；OUT1
和OUT2，OUT3和OUT4之間分別接兩個步進電機；input1—input4輸入控制電位來控制電機的正反轉；enable則控制電機停轉。
3.3蜂鳴器報警電路
用蜂鳴器模擬結束報警電路，與單片機的P0.7口相連，當P0.7口為低電平時蜂鳴器報警，用三極管驅動蜂鳴器。如圖3.3所示。
3.4顯示電路
顯示模塊由數碼管構成。
數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。本次設計中我們采用兩位共陽極數碼管主要是用來指示洗衣機的工作倒計時。兩位數碼管跟單片機的P2口以及P1.2、P1.3口連接，其中，P1.2和P1.3口控制數碼管的位碼，P2口控制數碼管的段碼。如圖3.4所示。
目??? 錄
摘??? 要..................................................................................................... I
Abstract....................................................................................................... II
引??? 言.................................................................................................... 1
第1章 緒? 論........................................................................................ 2
1.1 課題開發(fā)背景................................................................................ 2
1.2 設計的目的和意義........................................................................ 2
1.3 國內外現狀及水平........................................................................ 2
第2章 設計方案................................................................................... 4
2.1 設計任務......................................................................................... 4
2.2 洗衣機的設計方案........................................................................ 4
2.2.1 按鍵........................................................................................ 5
2.2.2 洗衣程序................................................................................ 6
2.2.3 設計總方框圖....................................................................... 6
2.3 控制系統的功能............................................................................ 6
第3章 仿真設計................................................................................... 7
3.1控制系統的電路組成..................................................................... 7
3.2 電機控制電路................................................................................ 7
3.3 蜂鳴器報警電路.......................................................................... 10
3.4顯示電路......................................................................................... 11
3.5按鍵控制電路................................................................................ 12
3.6指示電路......................................................................................... 12
第4章 軟件設計.................................................................................. 13
4.1 主程序設計................................................................................... 13
4.2 標準洗衣程序設計...................................................................... 14
4.3 洗滌程序的設計.......................................................................... 14
4.4 漂洗程序的設計.......................................................................... 15
4.5 脫水程序的設計.......................................................................................... 16
第5章 硬件設計.................................................................................. 17
5.1 控制系統的電路組成.................................................................. 18
5.2 電源電路....................................................................................... 18
5.3復位、時鐘電路............................................................................ 18
5.4 顯示報警電路............................................................................... 18
5.5 按鍵電路....................................................................................... 18
5.6 倒計時電路................................................................................... 18
5.7 電機驅動電路............................................................................................... 18
第6章 調? 試...................................................................................... 18
6.1 硬件調試....................................................................................... 18
6.2 軟件調試....................................................................................... 18
結??? 論................................................................................................... 19
參考文獻................................................................................................... 20
致??? 謝................................................................................................... 21
附??? 錄................................................................................................... 22
附錄A 仿真圖...................................................................................... 22
附錄B 程序........................................................................................... 23
