基于-单片机的洗衣机设计.doc
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1、|单片机原理及系统课程设计专 业: 自动控制 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年 1 月 12 日评语:考勤 10 分 守纪 10 分 过程 30 分 设计报告 30 分 答辩 20 分 总成绩(100 分)单片机原理及系统课程设计报告1基于 AT89C51 单片机的全自动洗衣机设计1 设计目的及要求1.1 设计目的洗衣机已成为人们日常生活中必不可少的一部分,但是传统的基于继电器的控制,已不能满足人们对洗衣机的要求。因此设计了基于单片机的洗衣机控制电路系统,由单片机控制实现洗衣机的各项功能。单片机的体积小,控制功能灵活,因此,设计出基于单片机
2、的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。由于个人能力有限,所设计的洗衣机比前沿科技产品要差很远。所以这次课程设计的主要目的在于通过亲手操作,查找资料,培养自己的分析设计能力,把这学期课程中零散的知识进行整合,将理论的知识联系到实际的生活中,在实例中深入理解一些理论知识,并从中有所收获。1.2 设计要求模拟全自动洗衣机工作过程。以电机替代洗衣机电机。显示洗衣机工作的状态(进水、浸泡、洗衣、脱水、结束) 。显示工作剩余时间(洗衣程序可自定义,时间精度:秒) 。洗衣时交替正、反转。2 设计方案及原理2.1 设计方案利用 AT89C51 单片机的 P0,P1 ,P2,P3 串行口的输入输出功能,控
3、制数码管、电动机、发光二极管的工作状态,进而模拟洗衣机的基本工作过程。洗衣机的主要工作过程是:进水洗涤漂洗换水漂洗换水漂洗换水脱水结束。上述工作过程中,包含三个过程:洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。(1) 洗涤过程:放好待洗物,启动开关,进水阀通电,向洗衣机供水,供水结束后,洗涤电动机接通电源,通过电机不停的正转、反转,形成洗涤水对洗涤物产生强烈的翻滚作用;同时衣物之间、衣物与四周桶壁之间产生互相摩擦和撞击力,达到洗涤衣物的目的。(2) 漂洗过程:漂洗的目的在于清除衣物上的洗涤液,因此,漂洗过程与洗涤过程的电机动作是完全相同的。(3) 脱水过程:漂洗过程结束后,电动机停止转动,排水阀通电,打开排
4、水阀门排水。当排水到一定程度,满足安全条件时,脱水电动机接通,电机带动脱水桶高速旋转,利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出。单片机原理及系统课程设计报告2全部洗衣工作完成后,结束指示的 LED 灯点亮,表示衣物已经洗好,洗衣机就会自动停止工作。2.2 设计原理系统设计包括晶振和复位模块,电机驱动模块,LED 显示模块,按键控制模块以及数码管显示模块五部分。利用 AT89C51 单片机芯片,芯片左排引脚外接晶振和复位电路,通过 74LS245 锁存器连接至数码管,控制数码管稳定显示。右排引脚外接电机驱动电路和各开关以及 LED 灯。通过人工按压相应的开关,接通电机驱动电路相应的接线端子,实现
5、电机正反转以及 LED 显示。总体设计原理框图如图 1 所示。A T 8 9 C 5 1电机驱动模块L E D 显示模块按键控制模块数码管显示模块晶振 、 复位电路图 1 系统原理框图通过对开关的操作实现选择想要进行的任何操作。当选择好模式后进入该模式。该模式的参数已装入在单片机中,在单片机中程序的控制下进行工作。程序实现的主要功能是洗涤,漂洗和脱水的控制。其中洗涤时间设初值为136s,由于洗衣过程中电机要不停的正反转,所以用 P3.2 和 P3.3 控制。通过流经电机两端电平的高低控制电流的流向,从而改变电机的转向,实现正反转。漂洗过程和洗涤过程较为相似,由于漂洗要多次进行,所以用进水次数标
6、志位flag1 控制,当 flag1 为 2,3,4 时为漂洗过程。脱水过程是在出水次数 flag2 的控制下进行。当 flag2 为 4 时脱水,当脱水时间到达 0 后,脱水结束,洗衣结束。上述三个过程中电机工作利用晶体管组成的驱动电路进行驱动。3 硬件设计3.1 主要元器件在本设计中主要使用了以下元器件:AT89C51 单片机芯片、74LS245 芯片 、晶 体 振 荡 器 、数码管、发光二极管、直流电动机、三极管。3.2 硬件连接图该设计主要应用 80C51 单片机,外接一些必要的扩展电路,构成系统电路单片机原理及系统课程设计报告3原理图,如图 2 所示。mo-Bantherotherm
7、-Bo-Aadpbcdefga dpcdefg 14142323P01P023P045P06P0P05P01mo-AP02P03P04P06key1key4key2key3key1ky2key3ky4otherantrbXTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.01.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0
8、/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47U1AT89C51C12PF X1CRYSTALR110kC310uFA02B018 1317 A24B216 3535 A46B414 5753A68B612 797CE19AB/AU274LS245+8.8R21kR31kR41kR51kQ9NPQ10NP R620 R720D7LED-YELOWR820D1LED-REDD2LED-REDD3LED-REDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDR920R1020R120R1220R1320R1420C22PFR1520Q5TIP31 Q1T
9、IP31Q6BC184 Q2BC184Q7BC184 Q3BC184Q8TIP32 Q4TIP32D8LED-YELOW +15V +3V图 2 硬件连接图3.3 系统设计原理该设计采用模块化的方法,系统原理图分为五个模块,分别为晶振和复位模块,电机驱动模块,LED 显示模块,按键控制模块以及数码管显示模块。晶振和复位模块主要通过 51 单片机的内部振荡方式,产生原始的时钟频率。电机驱动模块主要包含电阻、三极管放大器和一个电机,通过与 51 单片机的P3.0-P3.3 引脚连接,用于驱动相应的洗衣、漂洗和脱水程序。LED 显示模块主要通过与 51 单片机的 P0 口 8 个引脚连接,当按下相应
10、按键时,对应的 LED 指示灯点亮,实现对洗衣机控制过程的指示。按键控制模块,其连接于 P3 口部分引脚上,实现对洗衣过程的选择及控制。数码管显示模块,其直接与单片机的P2 口相连。4 软件设计4.1 主程序流程图按下 K1 键,洗衣机进入待命状态;当按下 K2 键后,洗衣机才进入工作状态。其主程序及流程图见附录 2.1。4.2 洗涤过程流程图单片机原理及系统课程设计报告4电机正反转均为 15s,程序及流程图见附录 2.2。4.3 漂洗过程流程图漂洗前先打开排水阀排水 5s。然后启动电动机漂洗,一次漂洗结束后,接着判断漂洗次数即 flag3 的值,若 flag3 为 3 则漂洗结束,若 fla
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