基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計電氣自動化專業(yè)

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1、 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計 摘 要 隨著我國人民總體生活水平的逐漸提高和科學技術的飛速發(fā)展，在智能控制的范疇中越來越多的應用到數(shù)字電子技術。以其全面的功能、小巧的體積、低廉的價格、方便于開發(fā)的優(yōu)勢，單片機逐漸得到了廣泛電子工程設計者的青睞。對于實時控制系統(tǒng)，單片機可謂特別適用。 本次設計采用型號為AT89C51的微控制芯片為核心設計了一套全自動洗衣機的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基本上能夠模擬消費者日常的整套洗衣流程，其中包括四個用戶日常的洗衣階段，分別是洗滌時間的設置、洗滌模式的選擇、隨時暫停洗衣以供中途添加衣物或洗衣液和洗衣結束提醒。本次洗衣機控制電路系統(tǒng)主要由三個大

2、的模塊構成，它們分別是電源電路模塊、單片機控制電路模塊和外部擴展硬件電路模塊，其中單片機主控電路直流電壓由電源電路模塊提供，而洗衣機的工作過程由主控電路模塊負責，外部過賬硬件電路則由微控制器芯片、輕觸按鈕、蜂鳴器、LED指示燈、繼電器、三極管、LED數(shù)碼管構成。 本系統(tǒng)的電路結構簡單，在供AT89C51微控制器寫入編寫好的軟件程序后，全自動洗衣機的所有功能也就得以實現(xiàn)。 關鍵詞： AT89C51；用戶參數(shù)；繼電器；控制系統(tǒng)；電壓放大器、比較器 Abstract With the gradual improvement of the overall living standard of

3、our people and the rapid development of science and technology, more and more applications are applied to digital electronic technology in the field of intelligent control. With its comprehensive functions, compact size, low price and convenient development advantages, SCM has gradually gained the f

4、avor of a wide range of electronic engineering designers. For real - time control system, single - chip microcomputer is very suitable. This design uses the model for the micro control chip AT89C51 as the core to design a set of fully automatic washing machine control system, the system can simulat

5、e consumers daily basically set of laundry process, including four users daily laundry phase, respectively is washing time Settings, washing mode selection, at any time suspend the laundry for midway add clothes or laundry detergent and end to remind. This washing machine control circuit system main

6、ly consists of three big modules, they are respectively the power supply circuit module, MCU control circuit module and external extension hardware circuit module, including single chip microcomputer control circuit dc voltage is provided by power supply circuit module, and the working process of th

7、e washing machines shall be the responsibility of the main control circuit module, external Posting hardware circuit by the micro controller chip, light touch button, buzzer, LED lamp, relay, transistors, LED digital tube. The circuit structure of the system is simple, and all the functions of the

8、automatic washing machine can be realized after the written software program is written to the AT89C51 microcontroller. Keywords: AT89C51; User Parameters; Relay; Control System; Voltage Amplifier; Comparator 目 錄 摘 要 2 Abstract 2 緒論 1 第一章 設計方案 3 1.1 設計參數(shù) 3 1.2 設計任務 3 1.3 洗衣機的設計方

9、案 4 1.3.1 按鍵 4 1.3.2 洗衣程序 4 1.3.3 設計總方框圖 5 1.3.4 控制系統(tǒng)的功能 5 第二章 元器件的選擇 6 2.1 洗衣機類型的選擇 6 2.1.1 波輪上開門洗衣機的優(yōu)點 6 2.1.2 波輪上開門洗衣機工作原理 6 2.2 洗衣機馬達的選擇 7 2.3 單片機的選擇 8 2.4 蜂鳴器 9 第三章 控制系統(tǒng)及外部電路 10 3.1 控制系統(tǒng)的電路組成 10 3.2 電源電路 11 3.3 單片機控制電路 11 3.3.1 單片機的復位電路 11 3.3.2 單片機的時鐘電路 12 3.3.3顯示電路 13 3.3.4

10、 蜂鳴器報警電路 13 3.3.5 直流電機驅動電路 14 第四章 程序設計 15 4.1 主程序設計 15 4.2 洗滌程序的設計 16 第五章　實物制作與調(diào)試 17 5.1 印制電路板設計 17 5.2 印刷板制作工藝流程 18 5.3 整機裝配與調(diào)試 18 結 論 19 致 謝 20 參考文獻 21 附錄1實物照片 22 緒論 課題開發(fā)背景 就當今國內(nèi)洗衣機消費市場而言，洗衣機市場具備強大的潛力，該市場發(fā)展勢頭迅猛，消費者對洗衣機的需求和洗衣機功能的要求也可謂水漲船高。目前市面上的洗衣機主要具備僅僅的幾項功能，如具備標注洗滌

11、和輕柔洗滌模式可選功能以及隨時暫停洗滌以供中途添加衣物的功能等等。但是，在生活中的很多方面，人們的日常生活需求仍不能滿足。這就要求工程師和設計者們具備更高的技術和專業(yè)水準以設計出更加節(jié)能、更加完備、更加符合大眾需求和更加人性化的智能洗衣機。 隨著大量的國外品牌加入到國內(nèi)洗衣機消費市場中以及隨著中國加入WTO，國產(chǎn)家電企業(yè)在開發(fā)新洗衣機產(chǎn)品和研發(fā)新的洗衣技術上可謂刻不容緩，該行業(yè)將以“綠色環(huán)保”、“節(jié)能減排”為主題，進入新一輪的技術戰(zhàn)爭中，未來競爭的焦點仍然是技術的制高點的爭奪。洗衣機在國內(nèi)市場上的消費情況表明：由于我國水資源持續(xù)緊缺和用戶平均用水費的持續(xù)增加等因素的共同作用下，市場上一大批大

12、量用水的洗衣機的銷售情況逐漸受到阻礙，銷售量也逐步降低，研發(fā)節(jié)能省水的洗衣機已逐步受到國內(nèi)消費者的青睞。針對正在變化的消費者需求，一些生產(chǎn)廠家如美的，三洋，TCL等陸續(xù)推出了多款省水節(jié)能型的全自動洗衣機。作為未來技術發(fā)展方向之一，變頻技術將促進整個洗衣機行業(yè)技術的進步，這無疑將更新?lián)Q代洗衣機的整體行業(yè)。 目前，所有洗衣機都不兼容所有方面。大多數(shù)洗衣機制造商都會關注自己品牌洗衣機的特點，并與其他洗衣機作對比強調(diào)一種或兩種不同的個性化特性，走差異化路線。洗衣機的功能均由微控制器控制，單片機控制電路系統(tǒng)非常實用，隨著飛速發(fā)展的單片機技術，其具有的集成度高，運行速度快，占用空間少，運行可靠和經(jīng)濟實惠

13、等優(yōu)點，使得單片機在機電一體化和家電等領域得到了較為廣泛的運用?？偠灾?，每項技術的進步都極大地促進了洗衣過程自動化的改進。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 1. 洗衣機的分類 普通洗衣機：普通洗衣機采用交流電機，因技術的原因，它們不具備變頻功能，其洗滌、脫水、漂洗、晾干等功能均須由人工操作，不僅耗能、噪聲大，人工操作也很不方便； 半自動洗衣機：半自動洗衣機就是在放置完畢衣物、洗衣液和足夠的水后，再人工設定好洗衣程序，就能實現(xiàn)自動完成洗衣、甩干、排水的全過程，等洗衣過程完畢就自動提醒用戶，然后取出晾曬。 全自動洗衣機：在無需人工干預和監(jiān)督的情況下，全自動洗衣機能獨自自動地完成洗滌、漂洗和脫水的所有

14、過程。 2.全自動洗衣機在國內(nèi)外的現(xiàn)狀及水平 當今市面上的全自動洗衣機大體可分為三個大類，分別是攪拌式全自動洗衣機、滾筒式全自動洗衣機和波輪式全自動洗衣機，它們分別占全球洗衣機市場份額的15％、52％和33％。以下僅對波輪式和滾筒式兩種洗衣機進行討論： (1) 滾筒洗衣機 滾筒洗衣機具有質量可靠的基本結構和美觀的外形設計，一般采用不銹鋼內(nèi)筒，制作精巧緊湊，占用空間小，方便安全，而且滾筒洗衣機大多都采用節(jié)水技術，其缺點是添加和取出衣服較為麻煩而且相對于其他洗衣機而言，滾筒洗衣機更為耗電，洗衣時間也較久，時間一般在一小時左右。 (2) 波輪式洗衣機 由于滾筒式機器的價格遠遠高于波輪

15、式機器，因此使用波輪式機器對我們來說更經(jīng)濟更實用性價比也更高，因此它普遍受到我國消費者的青睞。關于市面上新推出的波輪式洗衣機采用的控制器，它們多以微控制器的程序控制器為主。各廠家生產(chǎn)的各種波輪自動洗衣機擁有不同的控制程序。至少有幾個控件，每個控件都有幾種不同的洗滌程序可供選擇，這些程序足以用于不同的洗滌需求。使用不銹鋼材質作為洗衣機內(nèi)桶的目的也很明確，就是為了讓衣服和筒壁之間的摩擦有一個較好的緩沖，這樣就可以有效的減少衣物的損耗，用戶在購買洗衣機時應把它計算在內(nèi)。關于同心清洗：同心清洗是將電機軸直接安裝到清洗缸軸上并直接驅動。這減少了洗滌和脫水過程中浴缸的振動，并也降低了噪音。為達到一定的清潔

16、效果，要求有一定程度上的的攪拌力，但過大的攪拌力對衣服也會造成一定的損傷，這使本款洗衣機的衣物損耗率要比傳統(tǒng)的滾筒洗衣機要高出不少。 第一章 設計方案 1.1 設計參數(shù) 本次設計的全自動洗衣機具備標準洗滌模式和輕柔洗滌模式，其共同點是在洗衣過程中電動機都是進行周期性的正轉-停止-反轉運轉，都需要用戶預先設定洗滌時間，洗衣結束后都會提醒用戶，唯一的不同點是輕柔洗滌模式會在電機作周期性運轉的時候轉動和停止的時間會相比較于標準洗滌模式來說更短，但在這種模式下給衣物的緩沖空間會更大，衣物的耗損也會降低，無論從洗衣機的使用壽命還是被洗滌的衣物的清洗情況，該新增的

17、輕柔模式無疑是一個較為人性化的功能。以下是兩種模式的詳細介紹： 1. 標準洗滌模式 (1)最大可調(diào)洗滌時間20分鐘； (2)洗衣過程為電機正轉20秒暫停10秒后電機反轉20秒如此反復運行直到到達指定的時間； (3) 到達預先設定的洗衣時間后，電機停止轉動，洗衣機停止洗衣，通過蜂鳴器提醒用戶洗衣完畢。 2. 輕柔洗滌模式 (1) 最大可調(diào)洗滌時間20分鐘； (2) 洗衣過程為電機正轉10秒暫停5秒后電機反轉10秒如此反復運行直到到達指定的時間； (3) 當?shù)竭_預先設定的時間后，電機停止轉動，洗衣機停止洗衣，通過蜂鳴器提醒用戶洗衣完畢。 1.2 設計任務 1. 主要設計內(nèi)

18、容： 以AT89C51/52單片機控制器為主，擴展必要的外部電路，設計制作一個可以模擬全自動洗衣機的控制器電路系統(tǒng)。 2. 主要功能: (1)具有標準洗滌模式和輕柔洗滌模式兩種模式可選； (2)單片機控制電路板上有五個輕觸按鈕，它們分別是： 第一個是標準洗滌和輕柔洗滌模式選擇和切換按鈕K1，當洗衣機工作時可通過此按鈕選擇洗衣機是工作在標準洗滌模式或者是輕柔洗滌模式，其中標準洗滌模式功能為正轉20秒暫停10秒后電機反轉20秒如此反復運行直到到達指定的時間；，輕柔洗滌模式功能為正轉10秒暫停5秒后電機反轉10秒如此反復運行直到到達指定的時間。 第二個是洗衣機的啟動按鈕K2，通過該按鈕

19、可隨時啟動和停止洗衣機的工作狀態(tài)。 第三個是增加洗滌時間按鈕K3，它主要提供洗衣機用戶在洗衣開始前進行增加洗滌時間的功能； 第四個是減少洗滌時間按鈕K4，它主要提供洗衣機用戶在洗衣開始前進行減少洗滌時間的功能； 第五個是復位按鈕K5，通過這個按鈕可以實現(xiàn)單片機控制器的復位操作，讓單片機控制系統(tǒng)恢復到剛上電時候的初始狀態(tài)。 (3)電動機旋轉方向是通過兩個繼電器控制的，當繼電器通電時對應的LED燈亮起，表示相應的繼電器線圈處于通電狀態(tài)，對應繼電器開關工作； (4)當?shù)褂嫊r完畢也就是洗滌全過程結束后，控制系統(tǒng)電路上的蜂鳴器工作報警，提醒用戶洗衣完成。 1.3 洗衣機的設計方案 采用

20、微控制器設計，以AT89C51/52微控制芯片為本次設計的核心元器件，擴展的外部電路模塊主要有顯示電路、復位電路、按鍵電路、時鐘電路、電源電路和電機控制電路。利用兩個繼電器控制電機的正轉和反轉進而實現(xiàn)對電機控制電路的控制。而采用兩位一體的共陽極數(shù)碼管使其與單片機相連組成洗衣機控制系統(tǒng)的數(shù)字顯示電路，洗衣機洗滌倒計時的計算和設置洗滌時間等數(shù)字顯示功能則借助C語言編程實現(xiàn)。而且此方案設計的洗衣機具有標準和輕柔洗滌兩種模式可供用戶選擇。 1.3.1 按鍵 洗衣機控制系統(tǒng)上有5個輕觸按鈕，分別實現(xiàn)不同的功能，它們分別是 K1洗滌模式切換鍵，切換標準洗滌模式和輕柔模式； K2開始洗滌鍵； K3

21、洗滌時間加鍵； K4洗滌時間減鍵； K5 復位鍵 1.3.2 洗衣程序 1. 洗滌過程 給洗衣機通電和設定洗滌時間后，洗衣機從洗滌過程開始，電機M通電，波輪被帶動旋轉，洗衣水流形成。電機M是一個轉向可逆的電機，可以形成正向和反向的水流，這有利于更好地洗滌衣物。用戶先通過模式選擇按鍵選擇洗滌模式，也可在默認為標準洗滌模式下直接進行洗滌時間設定，設定好洗滌時間后，洗滌過程開始，等待洗滌時間到達用戶所設定的時間后，電機M停止轉動，蜂鳴器工作提醒用戶洗衣完畢。 1.3.3 設計總方框圖 1.3.4 控

22、制系統(tǒng)的功能 基于單片機控制洗衣程序以實現(xiàn)洗衣機洗滌桶內(nèi)洗滌的全過程。通過洗滌時間增加和減少按鍵來設定洗滌時間，再選擇洗滌模式，洗衣機開始運作，洗衣機控制系統(tǒng)控制電機進行正轉、停止、反轉運動，通過傳動帶動波輪執(zhí)行洗滌指令；當洗衣機控制系統(tǒng)到達預先設定的洗滌時間，控制系統(tǒng)切斷電機電路同時蜂鳴器奏響，通知用戶洗衣完畢。 第二章 元器件的選擇 2.1 洗衣機類型的選擇 2.1.1 波輪上開門洗衣機的優(yōu)點 (1)很輕易的就能把衣物洗干凈，省時省電、空間占比小、操作簡單、在洗衣的途中可以隨時添放衣服或洗衣液、快速上手、經(jīng)濟實惠且靈活方便。 (2)與當今國民經(jīng)濟相符合，

23、在國內(nèi)波輪上開門洗衣機的消費量可謂是最大的。 (3)洗衣機內(nèi)筒由塑料制成，幾乎是在靜音情況下完成洗衣過程，上開蓋的設計，使用起來也更加快捷方便。所以波輪上開門洗衣機適用于頻繁清洗衣服的家庭，以洗凈為主。 2.1.2 波輪上開門洗衣機工作原理 以把衣物洗干凈為目的，波輪上開門洗衣機的洗滌過程主要是由機械運動產(chǎn)生的沖刷和洗滌液的滲潤、散布等共同作用下使污垢脫離衣物。散布在波輪葉片之中的洗衣溶液在翻滾中朝桶壁被拋出，并同時隨著洗衣桶的內(nèi)壁攀升。在脈動器中心，由于液體的拋出形成的低壓區(qū)域，導致洗滌液返回到波輪的周邊。為此，在以軸線為中心的渦流在波輪附近產(chǎn)生，在渦流的作用下，衣服作旋轉運動。衣物被

24、吸入到洗衣桶的核心后，衣服又被扔向洗衣機內(nèi)的筒壁上，如人工搓洗衣物一般衣物不斷被摩擦。因為波輪的核心位置是低壓區(qū)域，所以衣服很容易被附著在波輪周邊并不斷與其產(chǎn)生摩擦。在摩擦過程中污漬便會脫離衣服。此外，當往洗衣機內(nèi)放入洗衣液后，因為慣性運動較為遲緩，水的流動和衣服之間存在一定的速度差。兩者之間的相對運動是由水和衣服之間的相互摩擦引起的。水流到衣服上也有助于去除衣服上的污漬。因為洗衣涌內(nèi)部的不規(guī)則，當翻滾著的水沖擊桶的內(nèi)壁時，其方向將發(fā)生變化，從而形成湍流。進而衣服做無規(guī)律的滾動，衣物彼此搓洗摩擦，洗衣面積被最大程度的增大，也更均勻地洗滌了衣物。 2.2 洗衣機

25、馬達的選擇 2.2.1.洗滌-脫水電機的原理 為提高洗滌效果并防止衣物在洗滌時的纏繞，波輪需要具有雙向運轉工作的功能，因此用于洗滌的洗滌、脫水電機都應時能雙向運轉的電機。洗滌、脫水電動機為配合洗衣機洗滌和脫水有不同的速度，故應采用雙速設計。有兩套不同極數(shù)的繞組安裝在電機定子上，兩套定子繞組的自動調(diào)整可由鼠籠型轉子實現(xiàn)。因為該電動機在低速運轉時極數(shù)較多、轉速較低，所以想到低速運轉時電動機的溫度和轉矩，使得電動機會比較龐大。在另一方面，單相異步雙速電機具有簡單的結構、更長的使用時限，可是成本卻較單速單相異步電機高。 因此本次電路將根據(jù)電動機的速度以及電動機的功率，選擇西門子公司生產(chǎn)的單相異步

26、雙速電動機。圖2.1和2.2分別是實物圖和接線圖。 2.3 單片機的選擇 1. AT89C51/52單片機的優(yōu)點 AT89C51/52單片機是兩款結構簡單而且效率高的單片機，更是能耗低性能高的微控制器芯片。微控制器是本次設計的核心部件，起系統(tǒng)控制作用，因受管腳的數(shù)目限制，因此有不少具有第二功能的管腳。 2. AT89C51單片機的引腳圖和實物圖 3. 引腳描述 2.4 蜂鳴器 電磁式蜂鳴器 用于給電子產(chǎn)品作發(fā)聲

27、的器件中，蜂鳴器一般有電磁式和壓電式，相比于壓電式蜂鳴器，運用電磁線圈對蜂鳴片作用來發(fā)出聲響是電磁式蜂鳴器的一大特點。該蜂鳴器在電路通電，其振蕩器產(chǎn)生的電流流經(jīng)線圈，磁場在線圈內(nèi)產(chǎn)生。膜片在磁鐵和線圈的作用下振動報警。 本次設計選用的蜂鳴器分貝數(shù)為130分貝，只要選取該分貝數(shù)的蜂鳴器便可準確發(fā)出衣物清洗完畢的信號，此器件結構較為簡單，也較為經(jīng)濟，成本較低。蜂鳴器的選擇：電磁式有源蜂鳴器，圖2.13和2.14分別為蜂鳴器的實物圖和蜂鳴器的外接線路圖。 第三章 控制系統(tǒng)及外部電路 3.1 控制系統(tǒng)的電路組成 該電路主要組成部件是AT89C51

28、單片機、電機、無源蜂鳴器、LED、數(shù)碼管顯示器、自鎖開關、兩只繼電器及五只按鍵組成。電機的一端控制其正轉而該端與單片機P2.0端口連接，另一端控制其反轉而該端與單片機P2.1端口連接。有兩個顯示器，其中P0端口控制高位顯示器，P2端口控制低位顯示器。P1.5端口控制蜂鳴器，當P1.5端口輸出為高電平時蜂鳴器工作。本電路采用11.059MHz的晶振，定時器0和定時器1設定為間隔100us產(chǎn)生一次中斷。 3.2 電源電路 電源電路的電氣原理圖如圖3.2所示。220V電壓通過變壓器轉換為12V的電壓，再由四個二極管整流，平穩(wěn)的

29、直流電壓經(jīng)由電容C1、電容C2濾波得到，穩(wěn)定的+5V電壓經(jīng)由三端穩(wěn)壓管得到再供電給每個器件。其中電容C2與C4、C1與C3一個慮掉高頻干擾信號，另一個慮掉低頻紋波，電容大小為10pF和0.1uF。 3.3 單片機控制電路 3.3.1 單片機的復位電路 復位電路的作用是使整體電路恢復到剛通電的時候的狀態(tài)。在微控制器通電或電壓出現(xiàn)過低的情況下，該電路將微控制器存儲器復位，使其所有指標恢復剛通電時候的數(shù)值，以防止各種因素導致的程序混亂。 單片機的復位電路分別有上電復位和手動復位兩種形式，上電復位指RST端的高電平直接

30、由上電瞬間產(chǎn)生高電平來實現(xiàn)復位功能；手動復位即通過按鈕產(chǎn)生高電平復位信號從而實現(xiàn)復位功能。圖3.3顯示的電路兼具上電復位與手動復位功能。通過電容充電來復位的是上電復位，而通過開關來復位的是手動復位。當RST端信號從1復位到0后復位結束，中央處理單元將從初始狀態(tài)運行,中央處理單元的初始狀態(tài)即為所有管腳的電平為1。如圖3.3為單片機復位電路。 3.3.2 單片機的時鐘電路 晶振與微控制器內(nèi)部電路構成本次洗衣機控制系統(tǒng)設計的時鐘電路，晶振部件產(chǎn)生的頻率為單片機供給時鐘信號，為微控制器實現(xiàn)計時和定時功能。 高增益反相放大器內(nèi)嵌在A

31、T89C51微控制芯片內(nèi)部，XTAL1為輸入管腳，XTAL2為輸出管腳。只要把晶體振蕩器和微調(diào)電容連接到兩管腳之間，一個自激振蕩器就此組成，如圖3.4所示。電容C6和C5大概可取32pf；晶振部件的頻率范圍可選1.3~12MHz，若其頻率高，系統(tǒng)的頻率也會高，并且微控制器的計算速率也會更快。一般地，頻率為12MHz 或6MHz的晶振部件是最好的選擇。如果控制電路中運用了微控制器的串行通信口，則應該采用的晶振頻率為11.059MHz，這就能讓算得的T1的初值取整而波特率不再包含不變誤差。表3.1羅列了串行方式2在不同頻率下常用誤差和波特率。 3.3.3顯示電路 在微控制器控制系統(tǒng)

32、中，一般都需要直觀簡潔地顯示出微控制器控制系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和運行結果。本次設計的顯示電路使用的是二位一體的共陽極數(shù)碼管，它足夠滿足本次設計的電路的顯示功能要求，電路如圖3.5所示。 3.3.4 蜂鳴器報警電路 本次設計使用的蜂鳴器是無源式的，所以微控制器必須向蜂鳴器輸出頻率不變的方波，使其正常工作時的電壓大概可以選取在3~13V之間，而所需要的外部元器件不多，電壓增益可選取在21~201mV之間作調(diào)整。蜂鳴器的奏響通過中央處理器的P1.5端口輸出1時實現(xiàn)。R0是一個降壓電阻，當P1.5端口為1時，其可使得基極的電壓得到降低。如圖3.6所示： 3.3

33、.5 直流電機驅動電路 1. 繼電器的作用 繼電器是線路中具有控制和隔離功能的重要部件，事實上，它是一個通過低電壓來控制高電壓的開關，不論在電子設計還是日常生活當中，繼電器都是可靠的、實用性強的元器件。 2. 電機控制電路的工作原理 圖3-7顯示的是一個典型的直流電機控制電路。在該電路中，當三極管Q4的基極為低電平時，該三極管Q4則被導通，此時電機的電流流向是從下往上流，電機處于正轉狀態(tài)，當三極管Q4不導通而三極管Q5導通時，此時電機的電流流向是從上往下流，電機處于反轉狀態(tài)。 本次設計還并接了兩個LED在三極管的線圈處以用于給用戶或者開發(fā)者指示洗衣機控制系統(tǒng)中兩個繼電器實時的工作狀態(tài)，

34、使開發(fā)者對電路系統(tǒng)的工作狀態(tài)的把控變得更加方便和直觀。 第四章 程序設計 4.1 主程序設計 軟件程序通過硬件平臺實現(xiàn)，完成控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和控制工作。系統(tǒng)各項功能是由軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的，由于軟件的可操作性和可擴展性，系統(tǒng)功能的最終實現(xiàn)情況也可強可弱，差別可能很大。本次把程序模塊化，這不但易于調(diào)試和程序編寫，也可最大限度地減少軟件發(fā)生故障，讓軟件的可靠性更強。此外，對程序執(zhí)行地毯式的調(diào)試也是排錯和的一種重要途徑。在編寫程序時會涉及比較復雜的運算，而LCD燈的邏輯設計也需要經(jīng)過數(shù)重選擇運算，若采用傳統(tǒng)的匯編語言編寫程序難度較大，所以本次設計選用結構清晰、移值能力強、能實施復雜計算的C語

35、言來實現(xiàn)。 當本次洗衣機控制系統(tǒng)的硬件大體定型之后，軟件程序也基本上可以定型了，根據(jù)程序實現(xiàn)的功能的不同，本次程序設計可分為兩類，首先是主程序，它實際上是一個監(jiān)控程序，每個子程序都要經(jīng)由主程序才得以運行，主程序專門用來進行各個執(zhí)行模塊的調(diào)用、聯(lián)系和協(xié)調(diào), 也是整個軟件程序的核心部分；再者就是子程序，它又被稱為執(zhí)行程序，主要用來完成各種功能性的工作，比如實現(xiàn)中斷處理、顯示、實現(xiàn)幾時定時等功能，每個子程序都是一個小小的執(zhí)行模塊。 4.2 洗滌程序的設計 初始化硬件電路、調(diào)用、聯(lián)系和在各個子程序之間輪流

36、切換等工作均由主程序執(zhí)行，為了使得本次設計的洗衣機控制電路該具備標準洗滌和輕柔洗滌兩種模式的要求，本次設計的主程序應當具備初始化硬件電路和自由靈活調(diào)用以及切換各個子程序的功能，而該洗滌程序的流程圖如圖4-4所示。 第五章　實物制作與調(diào)試 5.1 印制電路板設計 具有多項功能的EDA綜合設計和調(diào)試平臺Protel99SE是Protel公司在兩千零一年發(fā)布的，它不僅僅能夠進行PCB的設計、原理圖設計、邏輯器件設計，還能進行電路的模擬仿真等多項實用性較強的功能。因此在本次的控制電路系統(tǒng)設計當中，設計電路和設計PCB將由Protel99SE軟件完成。

37、 在本次設計中，用Protel99SE軟件進行PCB設計主要分為以下步驟： 運行Protel99SE軟件繪制PCB，然后檢查和選擇適應于本次設計要求的電氣規(guī)格，對規(guī)格進行調(diào)整和標注，網(wǎng)絡表的生成，PCB文件的新建、電路板的定制，PCB部件庫的載入，網(wǎng)絡表的載入，調(diào)整部件排布，設定規(guī)則，電腦布線，最后再手動對布線進行檢查和調(diào)整，就可以打印PCB圖了。 5.2 印刷板制作工藝流程 工藝流程：在尺寸、版型和質量要求上選取滿意本次設計要求的電路板，然后進行熱轉印紙的粘貼，在熱轉印機上開始執(zhí)行熱轉印操作，對電路板進行熱轉印完成后用手摘掉轉印紙，然后就可以對電路板進行腐蝕，首先用清水清洗電路板，再

38、用砂布拋光、涂抹松香水，人工或利用機器鉆孔，最后仔細排查電路板上線路的排布。以下是詳細的步驟： 1.將滿足尺寸、版型和質量要求的覆銅板用細砂布拋光,然后再用熱轉印紙覆蓋到該板子上。 2.熱轉印紙粘完之后，再在電路板上放一張紙，在電路板上輕輕一壓，這是為了讓熱轉印紙與復銅板貼合度更好。 3.將板子經(jīng)過熱轉印機對板子進行處理，讓熱轉印機的溫度保持在大概155度，讓熱轉印紙更好地附著在覆銅板上，完成電路圖的轉印。 4.靜置冷卻轉印好的覆銅板，再用手摘去覆蓋在板上的熱轉印紙。 5.在對電路板進行腐蝕工作時，通常使用的腐蝕液為三氯化鐵溶液，而溶液的濃度、室內(nèi)溫度和反應過程中的攪拌決定了電路板

39、的腐蝕反應速率，為了使得印刷電路板的質量得到更好的保障，同時為了使得腐蝕速率的進一步提升，邊加溫邊人工給予輕微抖動是一個可選的途徑。 6. 用清水沖洗已經(jīng)腐蝕好的印制板，把殘留在印制板上的三氯化鐵腐蝕液去除，再風干，用砂紙將電路板作拋光處理，然后再抹上松香并使其保持干燥。 7.將靜置晾干的印制電路板板用鉆孔機進行精確鉆孔，完成后在人工仔細檢查電路線，以確保鉆孔和排線過程無錯漏。 5.3 整機裝配與調(diào)試 在完成了印刷電路版的工藝制作工作之后，最后就剩下對整機的調(diào)查測試和裝配工作，可以首先按照電路圖來進行實際電路的搭配和調(diào)試，而元器件的焊接和調(diào)試則可參考PCB的效果圖，具體安裝流程以下：

40、 1.準備好裝配前的各項工作。 2.檢測元器件。 3.部件的焊接遵循小大、輕重、先外的規(guī)則進行焊接。并確定是水平安裝還垂直安裝。 4.元器件焊接完后，用剪刀修剪較長的元器件管腳。 5.對待殘留在電路板上的助焊劑應當選用純度為95%的酒精進行清洗，參考電路圖，對照電路，仔細審視是否存在錯焊的元器件。 整體的調(diào)試流程：先對靜態(tài)的元器件檢查和調(diào)試一遍，再對電路上的動態(tài)元器件再檢查和調(diào)試一遍，然后在遵循調(diào)試原則，對各個部分的電路進行調(diào)試，以上調(diào)試步驟都完成后，再對整體控制電路作最后的調(diào)試，以保證整體電路的萬無一失。再利用通過調(diào)試得到的實驗數(shù)據(jù)和已知的提供參考的技術參數(shù)作對比，若兩者吻合，才能

41、對電路板進行通電測試。如果電路板的運行情況依然未能達到預期效果，則應再對照原理圖進行全面排查測試，仔仔細細審查是否存在漏焊的元器件等情況，并以此步驟一直調(diào)試到電路板能正常運行為止。 結 論 現(xiàn)如今國內(nèi)洗衣機市場正進入升級期，人們對于產(chǎn)品的要求也漸漸增高，這就要求工程師們具備更高的技術水平，提出更多可供參考的改進建議，實現(xiàn)用戶的日常生活需求，設計出更環(huán)保、更全面、性價比更高的洗衣機。就目前市面上的洗衣機而言都還沒出現(xiàn)能夠兼容全方面功能的產(chǎn)品，許多公司都強調(diào)自家公司產(chǎn)品的特點，過于看重自家產(chǎn)品的差異化特性，基本上微控制器控制就可實現(xiàn)洗衣機的所有功能，由于微控制器控

42、制靈活、小巧的體積等優(yōu)勢，所以要想設計出具有更強實用性的洗衣機控制系統(tǒng)，采用單片機無疑是最好的選擇。為了滿足更多用戶的不同需求，本次設計的洗衣機以AT89C51微控制器為核心對全自動洗衣機進行了簡單的設計和模擬。本次設計軟硬件結合，大體以硬件為中心，輔以程序設計實行。當今社會科技發(fā)展迅速，單片機開發(fā)前景越來越光明。由于單片機具備經(jīng)濟實惠、開發(fā)便利等特點，所以它依然在工控設計、家用電器等領域占據(jù)龐大的份額。所以選取本次課題，力求通過此次設計提高自己程序編寫和電路設計能力。在我完成本次設計的過程中，看到自己能把校所學的知識運用于解決問題時，成就感和自豪感油然而生。但在實際的程序編寫以及軟硬件調(diào)試程

43、序過程中，發(fā)覺自己還是學的太少。僅靠自己在書本上學到的知識還是太少了，所以通過這次畢業(yè)設計我也真正地認識到了學海無涯的道理和動手實踐的重要性。 致 謝 在經(jīng)歷了為期數(shù)個月的畢業(yè)設計后，本次設計已接近尾聲，在李靜老師的細心指導和關懷下，我完成從課題的選取、開題答辯、實物制作以及論文的結構安排和撰寫的全過程。 通過本次的畢業(yè)設計，在老師的指導下擴展了在大學四年中所學不到的知識和眼界，讓我在未來的工作中打下更牢固的基礎，讓我在電子設計行業(yè)的路上能越走越遠。 在此首先要感激李靜老師對我的耐心教導和無微不至的關懷。李老師在繁忙的工作，仍能如此細致的指導

44、我們完成畢業(yè)設計每個階段的工作，確實足以讓每個人的感激之情油然而生。再者，好的作品離不開優(yōu)秀的的團隊和良好的學習工作環(huán)境，所以，此次我能高質量地完成畢業(yè)設計的工作離不開我校機電與自動化學院的教導和栽培，并且提供給我一個寬闊的學習平臺。在此我還要感謝一向關心與支持我的同學和朋友們，感謝你們的鼓勵和支持，感謝你們給這個機會讓我們能夠共同進步，感謝你們給予我的所有關心和幫忙。同窗之誼，我將終生難忘!謹在此對全院老師和幫助過我的同學們表示衷心的感謝。 參考文獻 [1] 王兆安，劉進軍．電力電子技術（第5版）．北京：機械工業(yè)出

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