全自动洗衣机控制系统设计毕业设计论文(57页).doc

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1、-全自动洗衣机控制系统设计毕业设计论文-第 - 45 - 页毕业设计（论文）材料之二（1）安徽工程大学本科毕业设计（论文）专 业： 电子信息工程 题 目： 全自动洗衣机控制 系统设计 作 者 姓 名： 张 斌 导师及职称： 李炳荣（讲师） 导师所在单位： 电气工程学院 2012年6月13日 安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书 2012 届 电气工程 学院 电子信息工程 专业学生姓名： 张 斌 I 毕业设计（论文）题目中文：全自动洗衣机控制系统设计 英文：Design Of Automatic Washing Machine Control System II 原始资料1 王守中，聂元铭.5

2、1单片机开发入门与典型实例M.北京：人民邮电出版社，2009.2 张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2003.3 史春雷.洗衣机自动控制系统的设计J.科技创新导报，2010，3（4）：1-84 李卫东.采用模糊控制的全自动洗衣机J.山西电子技术，2008，1（2）：1-205 宋雪臣.传感器与检测技术M.北京：人民邮电出版社，20096 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，20067 孙克军.常用传感器应用技术问答M.北京：机械工业出版社，2009III 毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义 全自动洗衣机是一种在家庭中应用较普遍及且不可缺少的家用电器

3、，其发展日新月异，对多功能的要求越来越高。随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，洗衣机向微电脑智能化是其发展方向。传统的机械式、简单的电子式控制都难以满足现代洗衣机的发展要求。本设计课题是要设计用单片机来控制洗衣机工作的控制系统，由于采用了单片机作为控制中心，克服了用传统的机械控制、普通的电子式控制等的缺点，使用方便、灵活，具有标准洗衣机程序和用户自定义洗衣程序的功能特点，使用了本控制设计的洗衣机为一款真正的微处理器智能化的全自动洗衣机。2、本课题研究的主要内容：（1）分析单片机在全自动洗衣机控制系统中应用的基础知识；（2）介绍模糊控制理论；（3）编写相关程序；3、提交的成果：（1）毕业论文

4、正文；（2）一篇引用的外文文献及其译文；（3）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。指导教师（签字） 教研室主任（签字） 批 准 日 期 2012年01月05日接受任务书日期 2012年01月10日完 成 日 期 2012年06月13日接受任务书学生（签字） 全自动洗衣机控制系统设计摘 要全自动洗衣机是一种在家庭中应用较普遍及且不可缺少的家用电器，其发展日新月异，对多功能的要求越来越高。随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，洗衣机向微电脑智能化是其发展方向。传统的机械式、简单的电子式控制都难以满足现代洗衣机的发展要求。本设计以MCS-51系列单片机为核心，实现对全自动洗衣机的控制系统的总体

5、控制，并阐述控制方案。本控制系统由电源、数字控制电路和机械控制电路三大模块组成，通过设计结构图、程序指令、梯形图实现洗衣机的整个洗衣过程控制。本设计洗衣的过程控制主要包括洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。按照全自动洗衣机的控制系统的要求和特点，来进行确定单片机的输入输出分配关系，根据洗衣过程的需求，控制程序的设计主要包括主程序、内部定时中断服务程序、外部定时中断程序、进水、排水、漂洗、脱水的设计，设计完毕并进行系统调试。本系统的电路设计比较全面，并采用了模糊控制理论，给MCS-51单片机载入软件程序后，能够实现全自动洗衣机的基本功能。虽然不能与电器市场上的洗衣机控制系统媲美，但也具有一定的实用性。

6、关键词：洗衣机；单片机；LED显示；控制系统 Design Of Automatic Washing Machine Control System Abstract Full automatic washing machine is a kind of in the family is commonly used and also the essential household appliances, the development change rapidly, the multi function of the increasingly high demand. With the deve

7、lopment of economy and improvement of peoples living standards, washing machine to the microcomputer intelligent is its development direction. The traditional mechanical type, simple electronic control are difficult to meet the requirements of the development of modern washing machine.This paper int

8、roduces the MCS-51 series microcontroller as the core,fully automatic washing machine to achieve the overall control of the control system and describes the control scheme. The control system consists of power supply, digital control circuitry and mechanical control circuit of three modules, through

9、 the design of structure, procedure instructions ladder to achieve the whole laundry washing process control. The design of process control including laundry washing process, rinsing process and dehydration process. Automatic washing machine control system in accordance with the requirements and cha

10、racteristics, to be sure the microcontroller input-output relations of distribution, according to the needs of the laundry process, the control program design includes the main program, the internal timer interrupt service routine, the external timer interrupt routine, washer, drain, rinse, dehydrat

11、ion of the design completed and system debugging. The circuit design of system more comprehensive, and using the fuzzy control theroy, to the MCS-51 single-chip software loading process, to achieve the basic functions of full-automatic washing machine. Although it can not be with the electrical appl

12、iance market,comparable to the washing machine control system, but also a certain practically.Keywords: Washing Machine;Single Chip Microcomputer; LED display; Control system 目 录引 言 1 第1章 绪论 2 1.1课题的来源2 1.1.1全自动洗衣机的发展背景2 1.1.2全自动洗衣机的发展前景2 1.1.3全自动洗衣机的设计目的 3 1.1.4模糊控制理论简介3 1.2全自动洗衣机的设计方案31.2.1按键3 1.2

13、.2洗衣机自检31.2.3洗衣程序 4 1.2.4显示4 1.2.5参数处理4 第2章 硬件电路器件的选择52.1 CPU选型5 2.2 A/D转换器的选择6 2.3传感器的选择7 2.4显示器8 第3章 硬件电路的设计10 3.1 总体设计方案10 3.2 系统组成框图10 3.3 主控电路的设计113.4 各部分电路的设计123.4.1 电机正反转控制电路13 3.4.2 水位的检测电路13 3.4.3 衣物量检测电路14 3.4.4 键盘输入及其显示电路的设计14 3.4.5 指示灯电路15 3.4.5 报警电路的设计16 3.5 电磁进排水阀控制电路16 3.6全自动洗衣机的电源电路1

14、7第4章 控制系统的整体硬件设计18 第5章 软件设计215.1全自动洗衣机中的模糊控制21 5.1.1模糊控制器21 5.1.2模糊控制实现方法21 5.2软件流程图及程序22 5.2.1各模块流程图及其程序22 结论与展望46 致 谢47 参考文献48 附录A 全自动洗衣机控制系统原理图 49附录B 外文文献50附录C 主要参考文献的题录及摘要或参考文献原文58附录D 全自动洗衣机控制系统的总程序60插图清单图2-1 89C51引脚图6 图2-2 MAX187引脚图6图2-3 MAX187引脚定义说明7 图2-4 污浊度传感器原理图7 图2-5 水位传感器原理图8 图3-1 系统组成框图1

15、0 图3-2 振荡电路图12 图3-3 复位电路图12 图3-4 单片机最小系统12 图3-5 电机正反转控制电路13 图3-6 水位检测电路13 图3-7 布质布量检测电路14 图3-8 LED显示电路15 图3-9 指示灯电路16 图3-10 报警电路16 图3-11 进排水控制电路17 图3-12 系统电源部分电路图17 图4-1 8051单片机与8255芯片连接图18图4-2 单片机与74LS138连接图19 图4-3 键盘、指示灯和水位控制电路与8255A的连接图19 图4-4电机正反转控制电路与单片机连接图 20 图5-1 模糊控制洗衣机控制结构21 图5-2 主程序流程图22 图

16、5-3 显示子程序流程图23 图5-4 键盘扫描子程序26 图5-5 程序设置子程序流程图27 图5-6 水量设置子程序流程图27 图5-7 时间设置子程序流程图28 图5-8 洗涤量、水量检测子程序流程图29 图5-9 自检子程序流程图32 图5-10 衣量检测子程序流程图33 图5-11 温度检测子程序流程图35 图5-12 时间确定子程序流程图36 图5-13 水位检测子程序流程图37图5-14 污浊度检测子程序流程图37 图5-15 洗涤子程序流程图39 图5-16 漂洗子程序流程图40 图5-17 一漂和二漂子程序流程图40 图5-18 漂洗1子程序流程图41 图5-19 脱水子程序

17、流程图43 图5-20 排水子程序流程图45 引 言 洗衣机是每个家庭中最熟悉的家用电器，在80年代作为彩电、冰箱、洗衣机三大件之一出现在家庭中，彻底改变了人们的生活方式，使人从繁重的洗涤劳动中解放出来，比较好的缓解了人们在家务劳动方面的压力，有更多的时间和精力休息和娱乐，洗衣不再是使人烦恼的家务事。 各国的技术人员不断开拓进取、研制出许多不同洗涤方式的洗衣机。这些洗衣机各具所长、各有所短，相互之间彼此竞争与融合，逐步形成当今世界的三大种类滚筒式洗衣机、波轮式洗衣机和搅拌式洗衣机。 随着生活水平的提高，人们对洗衣机的功能要求也不断提高，早期的单缸洗衣机已经淘汰，这种洗涤后还须人工拧干水分的洗衣

18、机早已不适应市场需求。目前市场上的洗衣机以全自动洗衣机为主，尤其在城市中占有绝对的垄断地位，半自动双筒洗衣机只能在农村市场找到。“更节水更洗净”一直是中高档洗衣机的亮点和卖点，随着国内外强势品牌的加入，研究新的技术开发新的产品，洗衣机行业将爆发新一轮以“绿色环保”、“节能排水”为主题的大战。而技术制高点则是未来竞争的焦点，全自动洗衣机自动选择进水量和洗衣程序进一步实现省水、省电，以其强大的功能、优良的性能以及操作方便对人的影响越来越大，因此全自动洗衣机将成为洗衣机市场未来发展的必然趋势，必然受到大家的青睐，其发展必将更加辉煌。本设计采用物美价廉的ATMTEI单片机AT89C51为控制核心，为保

19、证洗衣机及人身安全设计了蜂鸣报警电路。因本设计输入按键较少，所以采用直接输入方式使电路简单化。电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源。功率驱动电路由可控硅实施对电动机进水阀排水阀的控制。本设计只设计了洗衣机的基本功能，其他的一些功能可在原有的基础上扩展升级使洗衣机更加智能化更加美。 第1章 绪论1.1课题的来源 洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器,发展非常快,而全自动式洗衣机因使用方便更加得到大家的青睐,全自动即进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列过程自动完成,控制器通常设有几种洗涤程序,对不同的衣物可选择不同的洗涤方式。1.1.1全自动洗衣机的发展背景 从古到今，洗衣服都是一项难于逃

20、避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。 1858年，汉密尔顿史密斯制成了世界上第一台洗衣机。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔布莱克斯发明了世界上第一台人工搅动洗衣机。1911年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。1920年美国的玛依塔格公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体，第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜板的双层结构。1936年，他们又将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时，世界各地也相继出现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣

21、机。1932年后，美国一家公司研制成功了第一台前装式滚筒全自动洗衣机，洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内自动完成，使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机，目前在欧洲、美洲等地得到了广泛的应用。第二次世界大战结束后，洗衣机得到了迅速的发展，研制出具有独特风格的波轮式洗衣机。这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底，又称涡卷式洗衣机。近几十年，在工业发达国家，全自动洗衣机制造技术又得到迅速发展，其年总产量及社会普及率均以达到相当高得水平。1.1.2全自动洗衣机的发展前景 全自动洗衣机的发展首先表现在洗涤方式发生巨大变化。原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在，超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运

22、用，使洗衣机的去污能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用，向更高层次的健康、环保洗涤方式转变，特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历史洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂，减少化学品对皮肤的损害和对环境的污染。电解水、臭氧、蒸汽的杀菌除味及消毒功能倍受青睐，引发了洗衣机消费健康潮。另一变化就是高度自动化、智能化、人性化。从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按钮一切搞定！同时，用户可以按照自己的洗衣习惯，自主选择时间和方式，自编和记忆程序让用户真正做到随心所欲。人性化还表现在使用的方便和舒适，如子母分洗洗衣机可以做到不同衣物分开洗；斜

23、桶和顶开滚筒可以做到取放衣物方便不需深弯腰；蒸汽烘干功能使得晾晒更加方便，DD直驱电机在节能降噪方面效果更加突出，等等。 另外，大容量成为不变的消费趋势。前几年，洗衣机容量多为4-5公斤，6公斤的大容量尚很少见。现在，7公斤的容量已经很普遍，8公斤也正常。现代人居空间不断扩大，对宽敞、舒适、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣机一台可顶一套。业内人士表示，尖端洗涤技术的革新，所表现出的洗衣方式更加注重健康和个性化，已在市场发展中倍受欢迎。1.1.3全自动洗衣机的设计目的 目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故

24、障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。1.1.4模糊控制理论简介【14】 模糊控制是近代控制理论中建立在模糊集合轮上基础上的一种基于语言规则与模糊推理的控制理论，它是智能控制

25、的一个重要分支。 与传统控制理论相比，模糊控制有两大不可比拟的优点：第一，模糊控制在许多应用中可以有效且便捷的实现人的控制策略和经验，这一优点自从模糊控制诞生以来就一直受到人们密切的关注；第二，模糊控制不需要被控对象的数学模型即可实现较好的控制，这是因为被控对象的动态特性已隐含在模糊控制器输入、输出模糊集及模糊规则中。所以模糊控制被越来越多的应用各个领域，尤其是被广泛应用于家电系列中，基于模糊控制的洗衣机就是其中的一个典型实例。1.2全自动洗衣机的设计方案13 本设计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。控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制

26、电路三大模块构成。电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源，数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由89051单片机、三位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现传感器检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀组成。1.2.1按键 洗衣机面板上有6个按钮K1、K2、K3、K4、K5和K6 K1为电源开关。 K2为启动暂停键：按奇数次视为启动，偶数次视为暂停。 K3用于洗衣程序选择：按一下选择洗涤，按两下选择漂洗，按三下选择脱水。 K4用于洗衣方式选择：按一下选择标准洗方式，按两下选择快速洗方式，按三下选择轻柔洗方式。

27、 K5用于水位选择：按一下进水至低水位，按两下进水至中水位，按三下进水至高水位。 K6用于时间选择：按一下洗衣时间短，按两下洗衣时间适中，按三下洗衣时间长。1.2.2洗衣机自检 洗衣机上电后，先进行自检，包括检查安全开关，排水阀状态，进水阀工作过程，电机的运转等，若发现异常现象则蜂鸣器响，报警灯亮。1.2.3洗衣程序 （1）洗涤过程 通电后，若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。进入洗涤过程，首先进水阀接通，开始向洗衣机供水，当到达要求水位时，进水阀断电关闭，停止进水；电机M接通，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机M是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。 （2）漂洗过程 与洗涤

28、过程操作相同，只是时间短一些。 （3）脱水过程 洗涤或漂洗过程结束后，电机M停止转动，排水阀M接通，开始排水。排水阀动作的同时，电机M也接通，使电机可以带动内桶转动。当水位低到一定值，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。1.2.4显示 洗涤、漂洗及脱水时间都通过倒计时的方式显示在2个LED上，依次为分十位和分个位，此外，还有发现异常现象时错误信息的显示。1.2.5参数处理 要对洗衣机进行控制，首先要用各种传感器不断地检测相关的状态，以作为控制的依据。其中，污浊度传感器，温度传感器和负载传感器是模拟信号，需要经过A/D转换变成数字信号，而水位传感器本身就是数字信号，单片机

29、接受到这些传感器的信号以后，经过一系列处理作出反应，从而控制洗衣机的工作。第2章 硬件电路器件的选择 针对上文的功能，硬件电路应包括七个部分：微处理器控制电路、显示电路、采样电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路和按键报警电路。通过这几个部分电路的协调工作，洗衣机能模拟人脑进行操作。2.1 CPU选型1本设计选择51系列单片机。51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不仅能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽

30、然其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少见。51系列在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H2FH，它既可作字节处理，也可作位处理（作位处理时，合128个位，相应位地址为00H7FH），使用极为灵活。这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，因为一个较复杂的程序在运行过程中会遇到很多分支，因而需建立很多标志位，在运行过程中，需要对有关的标志位进行置位、清零或检测，以确定程序的运行方向。而实施这一处理（包括前面所有的位功能），只需用一条位操作指令即可。有的单片机并不能直接对RAM单元中的位进行操作，如AVR系列单片机中，若想对RAM中的某位

31、置位时，必须通过状态寄存器SREG的T位进行中转。51系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。八位除以八位的除法指令，商为八位，精度嫌不够，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其积为十六位，精度还是能满足要求的，用的较多。作乘法时，只需一条指令就行了，即 MULAB(两个乘数分别在累加器A和寄存器B中。积的低位字节在累加器A中，高位字节在寄存器B中)。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。 51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各I/O口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低

32、电平均可。低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十A甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱动能力。其原因是高电平时该脚也同时作输入脚使用，而输入脚必须具有高的输入阻抗，因而上拉的电流必须很小才行。作输出脚使用，欲进行高电平驱动时，得利用外电路来实现，I/O脚不通，电流经R驱动LED发光；低电平时，I/O脚导通，电流由该脚入地，LED灭（I/O脚导通时对地的电压降小于1V，LED的域值1.51.8V）。综上所述，我们本次设计采用51系列，而51系列的典型产品是8051。8051是一种40引脚双列直播式芯片。它含有4KB可反复烧录及擦除内

33、存和128字节的RAM，有32条可编程控制的I/O线，5个中断源，指令与MCS-51系列完全兼容。选用它作为核心控制新片，可使电路极大地简化，而且程序的编写及固化也相当方便、灵活。选用它设计制作全自动洗衣机控制电路，该电路的组成相对简单，工作原理清晰，易于理解。 8051引脚图如图2-1所示。 图2-1 8051引脚图2.2 A/D转换器的选择A/D转换器种类很多，按及接口方案来分，可分为并行接口和串行接口两类。串行接口又分为三线式接口和两线式接口两种。由于8051串行口有限，而本此设计也用到了很多串口，而且我们需要一个多通道的转换器，而MAX187正是满足这种要求，其转换精度也高，所以本次设

34、计我们采用MAX187。MAX187用采样/保持电路和逐位比较寄存器将输入的模拟信号转换为12位的数字信号，其采样/保持电路不需要外接电容。MAX187串行12位模数转换器可以在单5V电源下工作，接受05V的模拟输入。MAX187转换速度为75Ksps，通过一个外部时钟从内部读取数据，并可省而与绝大多数的数字信号处理器或控制器通讯。接口与SPI，QSPI和Microwire兼容。MAX有内部基准，并且采用节约空间的8脚DIP和16脚封装。电源消耗为7.5mW，在关断模式下可以减少至10uW。优异的AC特性和极低的电源消耗，同时及其容易的使用和较小的封装尺寸使MAX187能理想的应用于远程DSP

35、 和传感器，或者应用于对电源消耗和空间极为苛刻的地方。综上，本次设计A/D转换选用MAX187。MAX187引脚如图2-2所示。 图2-2 MAX187引脚图 图 2-3 MAX187引脚定义说明 引脚 名称 功能 1 CS 片选 2 SCLK 时钟，最高为5MHz 3 Dout 数据输出 4 GND 地 5 VDD +5V电源 6 SHDN 操作模式选择，低电平为休眠模式， 正常操作模式为高电平或悬空，高电平 时使用内部参考，悬空时禁止内部参考 7 AIN 模拟量输入，范围0Vref 8 Vref 参考电压，内部参考为4.096V，使用 内部参考时此引脚对地接一个4.7uF 电容，使用外参考

36、时，接2.5VVDD 基准电压 2.3传感器的选择9本次设计中用到4个传感器，分别为：TS污浊度传感器、温度传感器、负载传感器和水位传感器。其中污浊度、温度和负载传感器输出的都是模拟信号，需要通过A/D转换才能作为单片机的控制信号，而水位传感器本身输出的就是数字信号，所以不需要通过A/D转换，直接可用做单片机的控制信号。（1）TS污浊度传感器内部原理图如图2-4所示。浑浊度检测传感器的主要原理是光电耦合器，而普通的光电耦合器不能有效的检测洗衣机水的浑浊度。光电耦合器的光源必须是红外光才能准确的检测浑浊度。TS浊度传感器是GE公司开发的一种专门用于家电产品的低成本传感器，主要用于洗衣机、洗碗机等

37、产品的水污浊程度的测量。 图2-4 浊度传感器内部原理图 （2）温度传感器7我们常用温度传感器有DS18B20、AD590等，它们都是集成温度传感器。DS18B20输出是数字信号可以直接和单片机相连，而且硬件连接电路少，但需要对其进行复杂的软件编程。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数。AD590的测温范围为-55+150。AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不

38、会被损坏。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。本设计我们选用AD590作为温度传感器。AD590比DS18B20精度更高、线性度误差小，且不需要温度报警和复杂的程序编程，非常适合用于洗衣机的温度检测传感器。 （3）负载传感器根据模糊控制要求，负载检测时通过检测电动机的反电动势来实现的，而电动机的反电动势比单片机所用电压大的多，不能直接采样，必须经过隔离。采用线性光电耦合器既能隔离高电压和干扰，又能得到满意的检测信号。 （4）水位传感器原理图如图2-5所示。 谐振式水位传感器,采用了新型的传感原理 ,把水位的高低 ,通过水位

39、传感器直接变成水位与频率的对应关系。衣物的洗净度、水流强度、洗涤时间等参数的检测 ,对模糊控制洗衣机在节水、节能、减少洗涤时间方面起决定性的作用。 图2-5水位传感器原理图2.4显示器显示器有LED和LCD两种。LCD(Liquid crystal Display)是液晶显示器英文名称的缩写，液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特征，达到白底黑字或黑底白字显示的目的。LED（Light Emiting Diode）是发光二极管英文名称的缩写。LED显示器是由发光二极管构成的，所以在显示器前面冠以“LED”。本次设计只是显示时间，所以采用

40、LED就可以达到目的了。 （1）LED显示器的结构LED 常用的LED为8段或7段。每一个段对应一个发光二极管。这种显示器有共阳极和共阴极2种。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。为了使LED显示器显示不同的符号或数字，就要把不同段的发光二极管点亮，这样就要为LED显示器提供代码，因为这些代码可使LED相应的段发光，从而显示不同字型，因此该代码称之为段码（或称为

41、字型码）。 （2）LED显示器工作原理LED显示器有静态显示和动态显示2种方式。LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（共阳极）连接在一起并接地（或+5V）；每位的段码线（a-dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。之所以称之为静态显示，是因为各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个的段码为止。正因为如此，静态显示器的亮度都较高，但静态现实的缺点是占用口线太多，如果显示器的位数太多，则需要加锁存器，因此一般情况下采用动态显示。在多位LED显示时，为简化硬件电路，通常将所有位的段码线相应段并联在一起，由1个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，而各

42、位的共阴极或共阳极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。本次设计中我们采用的是2位共阴极数码管，其中段码线占用1个8位I/O口，而位选占用2位I/O口。由于各位的段码线并联，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。若要各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用动态显示，即在某一时刻，只让一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要显示的字符段码。这样，在同一时刻，2位LED中只有选通的那位显示字符，而其他2位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位

43、选处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，在段码线上输出将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位都是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成多位 同时亮的假象，达到同时显示的效果。LED不同位显示的时间间隔应根据实际情况而定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太短，则发光太弱，人眼无法看清，但也不能太长，因为要受限于临界闪烁频率，而且时间越长，占用CPU时间也越多，本次设计我们采用

44、1ms延时。 第3章 硬件电路的设计3.1 总体设计方案15本次设计以MCS-51单片机为核心，其控制的对象包括：进水阀、排水阀、电机、报警器、显示器。我们根据不同的洗衣程序来设定这些对象他们不同的工作状态和工作时间，进水阀和排水阀的控制还需要水位监测，同时需要数码管显示不同的工作状态及运行剩余时间。按键用来控制程序的运行和设置洗涤模式；发光二极管用来指示洗衣机的运行状态；蜂鸣器用来进行程序运行提示及故障报警。设计又电源电路、机械控制电路和数字控制电路三大模块构成的控制系统，实现整个洗衣过程的控制。洗衣过程主要包括洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。根据洗衣过程的要求，控制程序设计主要包括主程序、内部定时中断服务程序、外部服务中断程序的设计。3.2 系统组成框图采用51系列单片机作为控制核心，主要