基于单片机的洗衣机控制系统的设计-大学论文.doc

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1、河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘 要全自动洗衣机是家庭中比较常见的家庭设备之一，尽管它的成长是突飞猛进的，但是它的现有的功能仍然不能满足人们的要求，多功能是人们最大的期许。当今，经济在发展，生活水平在提高，因此相信洗衣机的微电脑智能化一定会是未来的洗衣机的发展方向。现代的洗衣机高端、智能化很高，古板机械式、简陋电子式的操纵方式都该早早的退伍了，这类洗衣机必定不可能使人们满意的。这个洗衣机模仿体系的芯片是STC89C52，这个体系主要由液晶显示，系统报警，水位检测，进出水控制，电机控制，功能按键模块组成。当按下启动按键时，系统进水开关自动开启，直到高水位传感器检测到水满，然后关闭进水开关继而

2、启动直流电机转动，模拟洗衣机洗涤。等到了规定洗涤时间后，停止电机转动，然后自动开启出水开关直到低水位传感器检测到水空。然后关闭出水开关，继而开启电机加速旋转，进入脱水状态。最后清洗完成蜂鸣器报警并自动停机。此次设计是基于单片机的洗衣机控制系统，这个体系可以实现强、弱两种洗涤模式，程序，标准、经济、单独和排水是此体系的四种工作状态。这个体系的电路比较全面，并采用了模糊控制理论，当软件程序被加载到STC89C52后达成全自动洗衣机的基本功能。固然是不及目前高级的洗衣机，但是价值应该是存在的。关键词：洗衣机，单片机，LED显示，控制系统Abstract The full-automatic wash

3、ing machine is a widely used in household and indispensable household electrical appliance, and in spite of its development changes with each passing day, the peoples requirements for multi-function go more and more high as well as. With the development of economy and peoples living level unceasing

4、enhancement, the washing machine to the microcomputer intelligent is the wish of us . The traditional mechanical, simple electronic control is difficult to satisfy the requirement of the development of modern washing machines. STC89C52 microcontroller is applied in this system of micro controller, t

5、he system mainly include LCD display module, alarm module, and water level detection module, in and out of the water control module, motor control module, the functional keys module. When you press the start button, the system switch into the water automatically, until the high water level sensor de

6、tects that the water is full, then turn off the water and then switch to start the DC motor rotates, simulation washing machine.Wait until a predetermined time after washing, stop the motor rotation, then automatically turns on the switch of effluent water until the water level sensor detects that t

7、he water is empty. Then turn off the switch of effluent water,and then accelerating the motor rotation into a dehydrated state.Finally the system finished washing, the buzzer alarm and automatically stop. Washing machine of this designation is a based on single chip microcomputer control system, the

8、 implementation of strong, weak two washing work states, four kinds of laundry work procedures, which are standard procedures, economic program, a separate program and drainage program. The circuit designation of this system is more comprehensive, and used the fuzzy control theory, when the STC89C52

9、 is loaded the software program, this system can realize the basic functions of the automatic washing machine. Although failing to compare to appliances washing machine control system on the market, this system has a certain value.Keywords: washing machines, MCU, LED display and control system目录1.绪论

10、11.1洗衣机的历史背景11.2全自动洗衣机的发展前景31.3洗衣机的基本工作原理42.系统设计方案选择62.1 MCU的选择62.2 水位检测传感器的选择82.3 进出水开关的选择82.4 显示模块的选择92.5 电机驱动的选择92.6 系统的总体设计103. 系统硬件设计123.1 MCU电路设计123.2 电路设计中的液晶显示123.3 电机驱动电路设计143.4 进出水开关电路设计143.5 水位传感器的电路设计153.6 功能按键电路设计163.7 系统报警电路设计173.8 系统电源电路设计17 图3-10 系统电源原理图184.系统软件设计194.1 系统软件总体设计194.1.

11、1 洗衣机停止软件模块设计194.1.2 洗衣机启动软件模块设计204.1.3 洗衣机工作模式选择软件模块设计244.1.4 洗衣机工作过程选择软件模块设计244.1.5 洗衣机洗涤强度选择软件模块设计255. 系统仿真设计266. 总结317. 致谢语32参考文献33附录一：程序代码34附录二：系统原理图49附录三：系统仿真设计图50附录四：系统实物图541.绪论1.1洗衣机的历史背景从远古时代到现在，在洗衣机之前，洗衣服一直都是一个难以规避的家务，有的田园诗描绘了那是充满乐趣的事，但是那必定是带有理想主义的色彩，现实中并不是那样的。对人们来说，很累是唯一的感觉。俗话说有需求就会有市场，因此

12、，人们发明了洗衣机，现在成为了家家户户必不可少的家用电器，这真是人类历史上文明的巨大进步啊！它的发明使人们在洗衣服的时候节省了很多体力，有更多的精力去做别的自己很想做的事情。此产物得益人类科技与智慧的相结合，我们都是洗衣机变革见证者，之前家里的洗衣机是单筒式，之后变为双筒式，再后来波轮式变为滚筒式，样式愈来愈多，功能愈来愈多，我们使用起来也越来越方便，但能说起一段洗衣机历史的人恐怕是屈指可数的。19世纪58年代，第一台洗衣机是由美国人史密斯创造出来的，这台洗衣机的创造地点在匹茨堡。圆桶是洗衣机的重要零件，一根直轴被装在桶内，轴是通过摇动和它相连的曲柄带动的。但是，利用这台洗衣机的人都说用着很费

13、劲，衣服还很容易被弄烂，达不到普及的效果。但不用人古板的洗衣服的先河从此之后却由这台洗衣机开启了。在1959年的德国，一种奇怪的洗衣机呈现在人们的面前，这台洗衣机使用一支棍棒作为搅拌器，当棍棒一高一低的运行时通过弹簧装在这根棍棒上的木钉就持续对衣物产生作用力。这样以来，就不用人手洗衣服了，省了很多人力。等到洗衣机发展到19世纪末期的时候，又一种洗衣机呈现在了人们跟前。这种洗衣机有一个可以用手柄就能转动的八角形洗衣缸，首先把热肥皂水在放衣服之前先放在缸内，最后用轧液装置来把已经洗干净的衣物进行挤干。等到上个世纪74年代的时候，有一个叫比尔布莱克斯的美国人他创造出来了木制手摇式的洗衣机，从那之后，

14、这种洗衣机使手洗时代一去不复返了。这种构造简单的洗衣机，在使用上很让人舒服，它的结构是6块叶片装在木质桶里，衣服要在筒内翻转必须有手柄和齿轮，因此手柄和齿轮就充当了传动件的作用，就这样衣服被洗干净了。从此之后洗衣机改造潮流被掀起。19世纪80年代，用蒸汽作为动力源的洗衣机出现在了美国，由于瓦特的功劳，人力被蒸汽动力所取代的序幕拉开了。就这样洗衣机过了上百年之后，改进很大，刚刚创造出来的洗衣机已经远远落后于了现代的蒸汽式的洗衣机，然而他们原理是相同，没有区别。当今的洗衣机的特色功能为蒸汽洗涤和烘干衣物，高浓度洗涤液和高温蒸气对衣物进行重复的喷淋这是智能水循环系统在当代洗衣机上的使用的功劳，可以在

15、全部的洗涤过程中都使用重复喷淋，一种新的洗涤方式就被创造了出来，这种方式就是蒸汽洗。传统的洗衣机体系在洗涤时必须首先进行的任务是使整个滚筒里的水进行加热，这就是为什么传统的洗衣机在洗涤时比较麻烦的原因所在，蒸汽洗衣方式洗衣的重要目的是使埋藏在衣物深层内的脏的物质进行清洗进而达到清洁衣物的目的，蒸汽发生盒使进来水变为蒸汽后，温度很高的蒸汽就会通过喷嘴快速喷射出来，达到分解衣物污渍的效果。蒸汽洗涤不仅节水省时，而且对衣物中深藏的污渍也能达到很好的净洗效果。我们常常把冬天的穿不到的衣服存放在衣柜中很长时间，时间一久这些衣服就会产生褶皱和异味，而这种洗衣机却能将这些衣物恢复原貌。用这种洗衣机烘干后的衣

16、物很舒展，很好看。由于蒸汽洗衣机的普遍受欢迎，刺激了洗衣机的快速前进，之后水力洗衣机、内燃机洗衣机都被创造出来了。顾名思义水力洗衣机用水力来带动，水力洗衣机和电力洗衣机不同，水力洗衣机只要有流动的水就行了，靠着水的流动就带动洗衣机的运作。因此水力洗衣机一般情况下都会只需安放在河流的旁边。在19世纪10年代，第一台电动洗衣机终于出现了，它是由美国的费希尔创造出来的，它的出世地点是芝加哥，并且经受住了实验。电动洗衣机的出现使人们完全从家务劳动中解脱出来了，从此步入了自动化时代。在19世纪22年代，洗衣机的洗涤结构出现了变革，它是由美国的玛塔依格公司进行变革的，产生出来了稳固的洗衣机结构，这种稳固的

17、洗衣机得益于拖动式的洗衣机的创造。就这样搅拌式洗衣机愈来愈成为了主流。洗衣机洗衣服的完成过程是通过装在桶内的立轴在电动机的带动下使桶里的水激烈翻滚进而使桶内的衣物也随着上下翻滚，相互摩擦，摩擦掉衣物上的污垢。由于其操作的方便性和洗衣的干净度很高，人们都很喜欢。20世纪32年代，前装式滚筒洗衣机被制造出来了，在世界上这是第一台，它是被美国的一个叫本德克斯公司制造出来的。与现在的一些洗衣机一样，一个桶顺序的完成对衣物的洗涤、漂洗和脱水。非常方便，省去了不少的麻烦。就这样洗衣机的功能开始增多，虽然速度很缓慢，但是又跃上一个新台阶。在众多的洗衣机形式中前置式洗衣机出现了，这是一台全自动的洗衣机。缸的运

18、动主要由一根水平轴带动，同时缸的容量很大。现在的洗衣机被称为上置式，在40年代的时候被制造出来的。洗衣机随着工业化的持续成长也很快的持续成长着。首先制造出来的是喷流式的洗衣机它是由英国制造的，衣物和洗涤液在筒内的翻滚以至于洗净衣物完全靠着波轮运转时所产生的涡流而实现的。1955年，日本研制出的洗衣机叫波轮式洗衣机，这种洗衣机很有个性、到今天都非常受欢迎，它是在英国的喷流式洗衣机的基础上改造的。带干桶的双桶洗衣机在60年代时侯在工业达到世界领先水平的日本问世了，这种款型的洗衣机被人们称为“半自动型洗衣机”。在日本又被制造出了一种全自动洗衣机，这种洗衣机以微处理器为芯片，就这样从70年代后期开始拉

19、开了洗衣机发展史上大序幕。模糊控制在80年代在洗衣机这项产品上得到了前所未有的流行。近几十年来，电机速度调节技术得到了几近疯狂的变革，其前进速度惊人。就是因为这项技术的快速前进才能够使洗衣机转速变换与调节范围才得到了几近疯狂的的提高。再往后的几年里，电机驱动技术难题被一一攻破，迅猛前进。直接用电机驱动的洗衣机又在日本被制造出来了，代替了别的装置，洗衣机大踏步往前走。现在，滚筒洗衣机成为了人人耳闻目睹的电器。1.2全自动洗衣机的发展前景 二战过后的几年里，洗衣机一直是跨越式发展，开发了一种叶轮式洗衣机，具有独特的风格。这种波轮洗衣机因为它的波轮在桶底安装，因此也被称为滚动式洗衣机。产业密集型的一

20、些国家的全自动洗衣机制造技术在最近的几十年来获得了大踏步的前进的机会，其可观的年总产量让人难以置信，它的社会普及率也高的惊人。在上海市这样的一线城市里人们都嫌双筒式的洗衣机功能太少，人们都有很高的追求，更智能，功能更多是他们的追求，鉴于这些滚筒式洗衣机和波轮式洗衣机就成为了明星。方便省力永远都是人们使用洗衣机的目的，然而现在人们的要求在全自动洗衣机都体现出来了。那么洗衣机还有进步的空间吗？答案是当然有进步的空间了。以下几个方面将是未来的趋势。高度自动化而今洗衣机愈来愈多功能，只须把衣物纳入到洗衣机内，轻轻的按按钮，水就自动注入，如果用小小的芯片来控制洗衣机，智能化程度更高洗衣服更方便。衣物的重

21、量可以自动的被洗衣机感觉到，能够告知须要加多少水量和洗涤剂。洗衣机还会用好听的音乐提醒用户当前的洗衣机正在运行的过程，使家务做起来更加有乐趣。在洗衣机洗衣服的同时，用户可以利用节省下来的时间，浇浇花，拖拖地等做其他的事情，洗衣机的自动化程度是与其他技术的变革和前是交织在一起的。健康化值得说的是人们都普遍觉得不管做什么事，或者使用什么科技产品健康都应该放在第一位，对洗衣机而言，人们认为生产厂家应该高度重视洗衣机的健康问题。因此各个洗衣机厂家都进行技术创新，争取最大限度的把洗衣机的健康问题埋葬在出厂前，消除一切因患。洗衣机厂家有的设置更加高级的漂洗程序来消除衣物上的对人类有毒的残留物质，有的洗衣机

22、厂家用臭氧杀菌。节能化现在国家提倡节能，对环保提出了很高的要求，因此节能就成为了用户挑选洗衣机厂家的标准，在这方面各个洗衣机厂家也做出了很大的努力，例如洗涤剂循环利用系统就被有的厂家安装了，通过循环使用可以节约20%的洗涤剂，极大地提高了洗涤剂利用效率。有的洗衣机厂家安装了水过滤循环系统，把用过的洗衣水通过杂物过滤后重新进行循环使用，大大的达到了节约水资源的目的。洗衣机内的水被充分的利用，这样一来，节省下来的水量将是相当可观的。大容量和微型化我们都知道，现在的房价真的是愈来愈昂贵，因此我们对房屋的空间利用率的要求很高，总希望购买的家具或者家用电器既不影响使用又占据很小的空间。因此超小型的洗衣机

23、不断地被厂家推出，容量又大，又不占很大的空间，受到了消费者的青睐。小鸭的迷你，海尔的小小神童，惠尔浦的维纳斯，西门子的40厘米超薄型的等等的系列产品充分的利用了有限的空间，达到了占地空间充分小的要求。品种多样化波轮式、滚筒式洗衣机是两种不一样的洗衣机，其区别主要在洗衣机的洗涤形式上体现着。从滚筒可容纳的衣物容量上看，有很多的衣物容纳度可供用户选择，品种多样化的洗衣机满足了不同偏爱的消费者的需求。有的生产厂家制造出了不用洗涤剂，直接把衣物放进桶中加上水就可以洗衣服的洗衣机，另外有的生产厂家制造出了专门用于旅行的洗衣机，这种洗衣机很小很方便携带。更有甚者，远程控制洗衣机在有些国家已经投入使用了。未

24、来洗衣机产品的性能质量会是行业竞争的利器。来总结一下此家用电器的大致趋势。以后，洗衣机将主要往多功能、节电、节水的方向发展。它的某些先进功能如下所示：1去除多种污渍。如能够去除含有很多色素的物质，此类物质色素含量极为丰富。2洗涤容量的多样化。有很多的洗涤容量可以选择，比如2kg、3kg、4kg等等。3多种控制方式。有机械方式的、有电动方式的、有电子方式的、还有模糊控制方式。4外观造型多样化。有些用户对洗衣机的颜色也有要求，因此厂家设置不同的外观颜色供用户选择。 在往后的一段时间里，多功能、省电、省水的洗衣机一定会受到极大的欢迎，因为从我国的国情出发，我国人口众多，资源相对来说不足，不能满足所有

25、人的用水用电等的要求，有些地区还处于缺水的状态下，因此为了知道各个厂家往这方面发展，我国政府对节水节电的洗衣机等类似的家用电器都有补贴，且降税免税。未来我国洗衣机的各个厂家的发展前景一定会与我国政策保持一致的，只有这样的产品也才会受到普遍的欢迎。1.3洗衣机的基本工作原理 现在，洗衣机在我们的每天生活中已经非常普遍了，它既省时又省力还节水,特别是在冬天天气寒冷的时候，人们才会真正的体会到它的好处。现在让我来说一说洗衣机“这位家庭成员”的工作原理吧，微电脑芯片是全自动洗衣机的主体，也就是其中枢神经。同样很多的外部控制电路，也是不可少的，因为它们都参与到了程序控制系统中，成为其不可缺少的部分。此系

26、统承受从操纵面板发过来的行动指令，然后将从外界输入的220V交流电利用电源电路通过变压、整流、滤波、稳压一系列的转换以后，变成了非常稳定的低压直流电压（例如+5V），然后将此电压输送给单片机，在单片机ROM内已经掩膜固化了全自动洗衣机的完整的操作程序后，单片机根据输入的指令和检测到的讯号，调取出内部用来响应的操作程序，通过精确地处理后，发出多种电路控制讯号，在洗衣机工作之前，进水系统接收到程序控制器发出来的打开进水阀的指令后，当水位传感器收到对水位进行控制的命令后就会立即产生动作，使洗衣机保持正常的供水量。等到洗衣机进水达到内部程序所设定的水位后，传感器立即发出命令，水位开关立即闭合，并迅速将

27、闭合信号输送给单片机，这时单片机通过判断，做出两个动作，一是不再向进水电路传输触发信号，电路开关处于截止，进水阀门闭合而停止进水；二是单片机触发信号通过利用其他的输出端交替的输入到程序控制器中的电动机电路开关处，使开关交替导通，进而使电动机在电容器和电感线圈器件的配合下，实现电机的正转和反转，电机又通过机械传动装置，来达到使波轮正转和反转的效果，以实现洗涤和漂洗的过程，当洗涤和漂洗程序结束时，都应该进行排水，这时候，单片机通过输出端口将触发信号传输到排水阀门电路开关处，使此开关由不导通情况转换成导通的情况。这时，洗衣机所使用的电流型号是由220V的交流电通过程序控制器内的整流器件转化而来的，通

28、过这些转化就从交流电变成直流电，电路回路中流过直流电，使排水阀门处于开启状态。洗衣机中的水被排完后，程序控制器内的电动机电路开关通过单片机的触发信号被开启，此处开关被导通，电流又通过电路回路，使电动机处于正向旋转的状态。电机又经过机械转动装置使脱水桶在规定的脱水时间内正向高速旋转，来甩干衣物内的大部分水分，至此，全自动洗衣机的整个洗涤程序就结束了。2.系统设计方案选择2.1 MCU的选择STC89C52功率消耗很低、性能很高，且它具有8K的编程空间。对于现在的80C51系列芯片来说，这些芯片的所有的指令和引脚与STC89C52的都能很完美的契合，基本不需要更改其他参数。它不仅能够对其内部进行程

29、序写入，而且对市场上普遍存在的编程器也合用的是片上Flash允许程序存储器。鉴于单芯片上的超级灵敏中央控制器是8位的，还能进行系统编程，因此能够为众多的嵌入式系统提供灵活度很高、很有效的解决方案。其功能很多，其中的典型功能有全双工串行口，片内晶振及时钟电路等等。除此之外，它也可以到达0Hz的静态逻辑操作状态，关于2种软件选择的节电式式同样也可以使用。在空闲模式下，中央处理器不处于运行状态，但是保持持续的运行状态的是RAM、定时器/计数器、串行口、中断。当处在掉电保护模式下时，RAM内容被瞬间保存而防止了数据的丢失，振荡器被冻结住即时的工作状态，单片机的一切工作都处于停止工作的状态，开始重新工作

30、的前提条件是下一个中断或硬件复位。以下是STC89C52的端口介绍： P0口：在单片机中P0端口是一个8位漏极开路双向I/O口。输出端口是它的使用功能，8个TTL逻辑电平都能够受到每一位的驱动。当对外部程序和数据存储器进行访问时，P0口也可被用作低8位地址/数据。P0口可以输出指令字节的前提是对程序进行检查，同时此电阻必须作用。 P1口：在单片机中P1端拥有可在内部利用的电阻，此端也是I/O 口，它的特点是双向的，位数是8位的。当“1”被写入P1端口时，P1口的内部上拉电阻会把端口拉高，此时它可以被作为输入口使用。当其被当作输入利用时，被外面的电路拉低的引脚将由于里面的电阻的原因而输出电流（I

31、IL）。 此外，P1.0被用作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）而P1.2被用作定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），下面的内容是此脚的另一类的功能。P1.0 T2（T2的计数输入） P1.1 T2EX（T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在对系统进行编程时用到） P1.6 MISO（当系统被编程时会用到） P1.7 SCK（当系统被编程时会用到） P2 口：在里面存在着起着上拉作用的电阻，此电阻的8 位双向I/O 口就位于P2上，同时4个TTL 逻辑电平能够由P2输出的缓冲器驱动。当“1”被写入P2端口时，它的端口会被在里面起着上拉作用的电阻变

32、成高电平，这时P2可以被当作输入使用。当外部程序存储器被访问时或着当外部数据存储器（比如运行MOVX DPTR）被16位的地址读取时，高八位地址都会由P2端口送出。当使用8位地址（比如执行MOVX RI）来访问外部数据存储器时，P2锁存器的内容P2口会输出。P3口：P3端口是一个8位双向I/O口，其里面具有起上拉作用的电阻，4 个TTL逻辑电平能够同时被P2端口输出的缓冲器驱动。当“1”被写入到P3端口时，此端口会被里面起着上拉作用的电阻变成高电平，此时端口可以作为输入口使用。P3口的另一类作用如下图，下面一些作用就是其所谓除上述作用外的另一作用。 P3端口的第二功能如下：P3.0 RXD(此

33、口为串行输入)P3.1 TXD(此口为串行输出)P3.2 INTO(此端口是OUT中断0)P3.3 INT1(此端口是OUT中断1)P3.4 TO(T2 0外部输入)P3.5 T1(T2 1外部输入)P3.6 WR(out data 存储器写脉冲)P3.7 RD(out data 存储器读脉冲)RST此脚为复位脚。振荡器一工作，此引脚被视为单片机复位的前提是呈现两个机器周期及以上的信号“1”。ALE/PROG外部程序存储器或数据存储器被访问时，ALE（称为地址锁存允许）输出脉冲被用于低8位字节地址的锁存。在一般情况下，要注意的是：访问一次外部数据存储器时就会有单个的ALE脉冲被滤去。当FLAS

34、H存储器被写入程序时，此引脚会有输入编程脉冲（PROG）的作用。如果需要的话，特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位的方式，可以被用来对ALE进行暂停动作。此位置位后，ALE的激活只能由一条MOVX或者MOVC指令来实现。另外，由于此引脚会被微弱的拉高，因此单片机在执行外部程序时，应该设置ALE禁止位无效。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出，它是RAM的读选通信号，当STC89C52在从外部程序存储器取指令（或常数）时，每一个机器周期内两次PSEN都有效，也就是输出两个脉冲，在这段时间内，当访问外部数据存储器时，将会跳过两次PSEN信号。 EA/VPP访问外部程序存储器的控制

35、信号，想要使CPU仅仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），则EA端就必须保持为低电平（接地）。但是需要注意的是：倘若加密位LB1已经有程序人为地写入了，则回归初始时EA端的实时状况会受到内部锁存。如果EA端的信号呈现出“1”（连到Vcc上），则内部程序存储器发出的信号将由中央处理器来接收。2.2 水位检测传感器的选择 传统洗衣机的水位传感器都是选用浮球自动控制水位，水位的实际高度是由浮子带动的电位计测出来的，但是这样做，仅仅能测出某一高度的水位，而不能灵活的在三个水位状态（高、中、低）之间转换，并且需要至少三个不同的电机来驱动进水控制电路。另外传统洗衣机的水位检测都是通过传感器

36、受到压力来工作的，而水位压力的大小往往是根据桶内水在细长的软管内产生的压强而定的，此时水位传感器就相当于压力开关。当我们设定好一个压力值后，往桶内注水就会产生水压，当水量足够达到压力值时就会自动接通电源，这样就达到了开关的作用。洗衣机控制水位的开关分成两种，用元器件控制的为电子式和，其他的就是开关式的。当桶中的水位上升时，就会产生出空气压力，这些被压缩的空气穿过细管再传递给传感器而改变其阻值或着使接通其内置开关使微处理器发生相应的变化,它一旦损坏就会出现注水不准,长时间注水而不动作，排完水后不甩干的情况。当进行检修时应该特别注意检验管道是否破裂,两端密封是否完好,传感器是否漏气,当检验传感器时

37、可以从空气入口处吹入空气同时用量表测量传感器两端的阻值，传感器上的螺钉调节水位。传统洗衣机里的水位传感器其实采用的就是水位压力传感器，但是由于成本较大而且调节很麻烦，所以在本系统中采用红外对管来代替水位压力传感器。分别在高水位和低水位各安装一个，同样可以对水位进行精确的检测，而且操作很简单。因为它是利用障碍物对红外线的阻挡与否来传递信号的，当障碍物（这里就是指水位）挡住红外线时，同时会反射红外线，根据红外线被反射的强度传递出相应的信号。2.3 进出水开关的选择 传统的的洗衣机接通220V电源后，打开水源阀门，随后按下洗衣机的电源键，进水阀门通电吸合打开，洗衣机就会自动进水。当洗衣机滚筒里的水位

38、达到设置水位时，洗衣机滚筒内进水压力通过塑料软管传到水位控制开关中。由于塑料软管和水位控制开关之间的连接处于密封状态，塑料软管的开口端与洗衣机外筒壁之间连接着，随着自来水进入到洗衣机滚筒内而引起的水位的持续升高，塑料软管中平时处于常态的空气被压缩，压缩的空气传到水位控制开关压力腔中引起压力增大，继而使橡胶薄膜囊膨胀，膨胀的橡胶薄膜囊就会推动气压顶杆膜片，导致微动压力开关动作，水位控制开关的两个常开触点接触导通。洗衣机微处理器就会感知到洗衣滚筒内进水已经达到了预置水位，断开进水电磁阀的电源，与此同时洗衣机启动洗涤等功能。等待洗衣机运行完成一次洗涤程序后，自动将水排出，随着洗衣滚筒内水位降低，水位

39、控制开关压力腔中的气压就会减小，当洗衣滚筒内的水完全排出时，橡胶薄膜囊就会在复位弹簧的弹力下，使微动压力开关恢复成原来的常开状态。至此，洗衣机完成一次洗涤过程。洗衣机的进水开关和出水开关是可以采用市场上的220V交流电磁阀进行进水与排水的，而且进排水速度都很快，考虑到此款洗衣机的水容器体积较大，而且需要单片机控制。也可以采用12V的直流抽水泵来进行进水与排水，首先由单片机调用已置程序控制继电器，然后控制抽水电动机使其进入抽水工作状态，效果很好。从实际情况来考虑，由于电磁阀的成本较高，而且本系统只是模拟全自动洗衣机的功能，并不是真正的要进水和洗衣，因此本系统采用两个继电器来模拟进水阀门和排水阀门

40、，并利用LED指示灯来指示其所处的开关状态。2.4 显示模块的选择 模拟系统的显示模块方案设计之一是采用LED数码显示器，虽然此显示器占用空间很小，作为数据显示也很简单，但是不适合本设计系统中所显示的数字模式和洗涤重复次数等要求。LCD为显示器，LCD1602为工业字符型液晶显示器这是另一种方案，它能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602的型号是字符型的，由于在这个设计中，要求屏幕能够出现字母、数字、符号，因此就必须使用这种型号作为显示屏。它是由若干个5X7或者5X11等点阵字符位构成，每位都能呈现出来字符。点距把每位都进行了分离，行与行是彼此独立且有一定距离的，正是这个原因才使得图

41、形不可以在LCD1602中呈现出来，即时勉强出现也失去了原有图形的摸样，显示效果很不好。它能呈现出16X2的字符,它呈现的字符是两行。鉴于这些优点，此系统的液晶显示模块就是采用的液晶1602作为显示界面的。当洗衣机工作时，液晶1602会时刻显示出洗衣机的即时工作状态，此洗衣机的模拟系统共有4种工作模式，这4种工作模式指的是进水模式，洗涤模式，排水模式和脱水模式。除此之外，当启动键或者停止键按下时，会显示出洗衣机的开启状态或者停止状态。当按下排水键时，屏幕上会出现排水状态。2.5 电机驱动的选择 在洗涤过程中，洗衣机洗涤效果的好坏主要来自电机的正反转，在不断地洗涤和漂洗过程中电机循环间歇的正反转

42、，为了使衣物在滚筒内来回翻滚进行洗涤，这一过程电机的转速不能过快，但是在脱水过程中电机必须朝着某一方向快速的旋转，以使衣物甩干。此系统的电机驱动模块安装的是驱动芯片L298，它的使能电流能够达到3A，可以完全满足设计的要求。此L298芯片，能够使两个并联的电机转动起来。 然而它的驱动方式并不复杂，在这里简略说明一下。L298电机驱动模块有两个电压输入端口，一个电压输送给电机，另一个是给芯片工作与控制逻辑的参考电压。L298驱动主要有四个驱动门，每个IN1，都对应着一个OUT1，倘若IN1的电平为高电平，则OUT1输出的电平亦为高电平，电压为VSS，也就是给电机驱动芯片的供电电压（这里指的不是逻

43、辑电压）。此模拟系统的每两个驱动门构成调节电机转速的脉冲指令，利用此种连接方式就能够使电机在四个象限内进行旋转，实现顺时针工作，逆时针工作，停车和自由滑行。ENA和ENB是L298电机驱动模块的使能端口，倘若运用PWM来对电机进行调速，就完全可以在ENA和ENB中分别输入PWM信号，IN1和IN2用来控制电机的正反转而IN3和IN4用来控制电机的停止。为了使电机接线更方便，电机驱动L298模块的电路板专门设计了输出接线端子，它的输出端子分别是：OUT1，OUT2，OUT3，OUT4。除此之外，为了方便的对四线的步进电机进行接线操作，把四位排针设计在接线端子上，输出信号与接线端子具有相同的接线顺

44、序。下图2-1为L298电机驱动的内部电路原理图。 图2-1 L298内部原理图2.6 系统的总体设计 下图2-2为此系统的总体方案款图。STC89C52单片机是此模拟系统的中央处理器，模拟系统主要由液晶显示、系统报警、水位检测、进出水调节、电机转速调节、功能按键等模块构成。当启动按键被按下时，模拟系统的进水开关开启，洗衣机滚筒内开始进水直至高水位传感器检测到水已满，随后进水开关关闭立即启动直流电机使其转动，模拟洗衣机洗涤衣物状态。等到洗衣服时间到，电机自动停止转动，然后出水开关被启动直至低水位传感器将水已空的信号传到中央处理器。随后出水开关关闭。然后电机被启动，进入加速旋转状态，洗衣机正在脱

45、水。最后蜂鸣器报警完成清洗并自动停机。 此系统的运行状态包括进水，洗衣，排水，以及脱水。这四个工作状态既可以达到全自动依次运行的效果直到洗衣结束，又可以通过按键操作单独运行。标准和强洗是系统开机默认状态。工作模式的转换由“程序”按键来实现，标准、经济、单独和排水是洗衣机的四种工作程序。当选择程序时对应的程序状态上的灯被点亮，一旦工作运行状态被选好，按下“启动”按键后系统就会运行相应的工作状态。当“单独”程序被选定后，通过“过程”按键就可以选择要单独运行的过程，液晶会显示器会显示所选择的过程。除此之外，洗涤的两种状态（强洗和弱洗）可以通过“强度”按键来选定，对应的指示灯也会点亮。停止键会瞬间暂停

46、当下的状态，使屏幕回到初始状态下的“stop mode”的状态。下图22为本系统的原理框图。系统的原理框图清楚的反映出系统工作时的大致情况，便于对系统的整体运行有所把握。图2-2 系统原理框图3. 系统硬件设计3.1 MCU电路设计 STC89C52是此系统的芯片。此芯片的功耗很低，性能很高而且本身具备8K的系统可编程空间。80C51系列产品的全部指令和引脚都能被它很完美的兼容。在系统内的被写进程序和对常规编程器的写进程序都需要由片上Flash允许程序存储器来实现。精巧的8位处理器以及可对系统进行写进程序的空间都在芯片上，众多的嵌入式系统的解决方案都由STC89C52提供，而且所提供的解决方案

47、的灵活度都很高还很有效。STC89C52本身的众多标准功能在前面已经有所陈述。 除此之外，STC89C52能够达到0Hz静态逻辑操作状态，同样支持两种软件选择的节电模式。当不对系统作任何操作时，中央处理器不运行，但是RAM、定时器/计数器、串行口、外部中断都能保持持续的运行状态。在掉电保护模式下，RAM内容被保存而防止了数据的丢失，RAM的即时的工作状态被振荡器冻结住了，单片机都处于工作停止状态，当下一个中断或硬件复位时才单片机才会开始重新进入工作状态。STC89C52电路原理图如图3-1所示。图3-1 89c52最小系统电路图3.2 电路设计中的液晶显示液晶1602是此系统的液晶显示模块。当

48、洗衣机工作时，液晶1602会时刻显示出洗衣机的即时工作状态，此洗衣机的模拟系统共有4种工作模式，这四种工作模式指的是进水模式，洗涤模式，排水模式以及脱水模式。除此之外，当启动键或者停止键按下时，会显示出洗衣机的开启状态或者停止状态。当按下排水按钮时，屏幕会呈现出排水状态。下图3-2是液晶1602的管脚图和实物图。图3-2液晶1602的管脚图和实物图液晶1602共有16个引脚接口，其中的几个引脚在下面介绍：第1脚：VSS是电源地第2脚：VCC连接5V正电源第3脚：V0脚是调整对比度的端口，当此端口接电源正极时对比度最弱时对应端口接电源的正极，对比度最高时说明正在接电源（“鬼影”的产生源于对比度过高，所以为了防止产生鬼影而控制对比度，在使用时接一个10k的