基于51单片机的全自动洗衣机课设

1 课题分析

目的意义

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。用单片机设计出简单操作省水省电的洗衣机，在方便日常生活和节约资源方面都有重要意义

由于个人能力有限，我能设计的洗衣机比前沿科技产品要差很多。所以我这次课设的主要目的在于通过操作掌握知识，通过查找资料和尝试分析培养自己的能力。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，就是意义所在。

国内外情况

当今世界是技术、知识大爆炸的年代，只要人们有需要，就有可能生产出某种产品来满足人们的需要。洗衣机的发展正是这样，人们在生活中发现了它的某些不便，就会在实际中不断地改进和完善它，新型的洗衣机正是在这种情况下诞生的。

1、超声波洗衣机超声振动产生空穴现象，在洗涤中通过边生产气泡边消失的运动，产生强水压，再加入小量洗衣剂，振动纤维，超声乳化，去污，水中气泡上升，产生了从洗涤桶中央向外侧翻动的水流，使衣服之间相互摩擦，并与洗涤剂充分接触产生很有效的洗涤作用。这种洗衣机洗涤桶小，桶内无运动部件，无机械电气故障，修理方便。词典均匀性好，不缠绕，不伤布料，洗净效果好，省水，省电。

2、电磁洗衣机这种洗衣机洗涤桶内有4个洗涤头，上面各有有个夹子，把衣物伸展夹住，每个洗涤头上有有个电磁线圈，接通电源发生2500次/秒的微击振动，使衣物在洗涤液中洗涤。因不用电机驱动，无噪声，省水50%，省电75%。

3、高温泡沫洗衣机日本大阪大研制的一种不用水用高温泡沫来洗净衣物的洗衣机。洗涤剂罐于洗衣机低部，放衣物后拨动开关，开始鼓风，将空气送入罐中产生泡沫，由加热到70oC高温泡沫洗净衣物，然后进入洗衣桶旁边的消泡装置，一般洗5～10分钟/次，21L/1kg干衣。

4、真空洗衣机原苏联研制的衣中不用洗衣粉或洗涤剂的洗衣机，真空泵将洗衣桶内吸成真空状态，桶中水运动产生气泡爆破并去污。洗净度高，不损衣、无噪声、造价高。实际上是采用冷沸腾洗涤原理，在几秒钟内从洗涤桶的上部那空气抽空出。稀薄空气与水如沸腾壮，衣物在泡沫旋涡钟搅动，～2分钟就能洗净衣物，一般洗衣服7～10分钟即可完成全过程。

相对于这些先进洗衣机，由于我国洗衣机厂起步晚，加上技术方面的一些问题，国产洗衣机的很多机型都存在一些弊病。噪声大，麻电和漏水，进水不畅或进水不止或排水不畅，工作周期不平稳、振动大，损伤洗涤物，洗涤效果不佳，

脱水桶自动性不佳，脱水不良，重量大，容量不合理。具体来说，洗衣机的问题存在于结构、质量、原材料和模具及管理方面

1、结构类型方面我国洗衣机多属波轮式。今后波轮式仍然是主要型式。为了适应国外市场的不同需求，要适当地生产些新型式的滚筒式和搅拌式洗衣机，进而生产具有波轮式、搅拌式两种洗衣机优点的新机型。为了使波轮式洗衣机洗涤更合理，应努力将全自动洗衣机提高到电脑型的水平。双桶洗衣机再提高漂洗的条件下，以重点生产全自动型喷淋式洗衣机为宜。同时要注意避免新水流洗衣机一味地提高波轮式的转数极其转动时间或增高波轮筋高的倾向，以免损伤衣率和缠绕率回升增高，降低了新水流洗衣机的优越性。

2、质量方面我国洗衣机的质量问题，具体反映再功能、外观和可靠性三方面，与国外存在再较大的差距。把国内外洗衣机放再一起，从功能、电源插头、面板装饰、旋钮结合，塑料件的光整度（光洁、毛刺和变形），外箱和螺丝钉的成形及防锈，皮带的耐磨及噪音进排水阀和水位开关发质量，电脑控制各种功能的能力，电脑的抗电压波动、抗干扰防静电的能力，以及传感器的灵敏度等方面，很容易看出哪几台是国产货，再加上装配工艺较落后，致使我国洗衣机的质量稳定性差，出口有一定的困难。目前我国洗衣机无故障运行水平约为250～500小时，而国外同类产品达1500～2000小时，即十年不需修理。我国的洗衣机出口，，切不可立足于搞好售后服务，否则将带来很多麻烦。因此提高洗衣机的质量要从提高零部件的质量入手。关键电器件和传动件应组织专业分工，制定标准，组织攻关，进行认证，在改进功能方面、外观质量和可靠性三方面，进行全面整理，提高水平。

3、原材料和模具方面洗衣机的原材料主要是塑料和薄钢板，目前均供不应求，需进口。一旦进口受阻，生产便要停滞下来。质量好的原材料生产的塑料件注塑工艺和塑料模具的质量问题。另外，塑料的各种规格来源也不足，靠进口，成本就降不下来，以每台洗衣机10公斤塑料件计，年产1000万台需塑料10完吨，现在远远不能满足需求。薄钢板若以6公斤台粗计，年产1000万台每年需薄钢板6万吨，目前50%还供应不上。我国洗衣机要维持生产，大型模具的设

计、制造和使用寿命，应组织攻关解决。

4、管理方面各洗衣机厂从国外引进的设备和技术的消化吸收还没有落在实处，有的厂只是计划了一下，软件技术既没有消化，也没有吸收，照老办法生产，甚至买来就一直锁在柜子里。现在出口洗衣机和前几年引进类似，盲目自我竞争，各自为政，因此在出口管理方面，应协调一致，出口业务进行，统一对外。

设计思路

外界物质，时间等多方因素所限，这次课设不能进行实物操作。所以只能在proteus软件中进行硬件的设计，分析及仿真。再用keil进行程序的编写与调试。然后将proteus中画好得硬件原理图与keil中运行无误的程序相连接。通过观察原理图中仿真情况进行修改，至达到想要结果。下面对这两个软件作简要介绍：Proteus：Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、A VR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

Keil：Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件

开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

2 硬件设计

系统总体设计

一台洗衣机大体可分为5部分，分别为按键控制部分、显示部分、进水部分、排水部分、电机部分。这5部分按键控制为输入，其余为输出。如图

图总体结构图

相关电路设计

在总体分析时知道总电路分为按键控制部分、显示部分、进水部分、排水部分、电机部分五部分。按键输入部分和显示部分比较简单，进水和排水部分大致相同。所以主要说明进水部分和电机部分

2.3.1进水部分

如图所示，进水部分的主要工作部分是电磁继电器，进行洗涤时，盛水桶内的水量必须达到水位设定要求。洗衣机的进水和水位判断，是由水位开关K5和进水阀的开合来进行控制的。当桶内没有水或水量达不到设定水位时，单片机程序将控制进水阀打开，开始注水；当桶内的水位达到设定水位时，水位开关K5受压闭合，程序就可进入下一步(洗涤)处理。若水位越线即K6闭合则控制排水阀打开进行排水直到K5打开为止。进入下一过程。

图进水电路图

2.3.2 电机部分

电机部分电路设计如图所示。电机是洗衣机的动力源，它的转动带动洗衣桶和波轮的转动，从而时现对衣物的洗涤。电机的状态有3种，即正转.反转及停止状态。电机一般工作在这三种状态的不断转换之中，从而实现洗涤。但在脱水时，只工作在正转高速状态。用电磁继电器分离强弱电源来保证安全。续流二极管保护继电器。

图电机电路

总体电路设计

洗衣机的过容安全保护和脱水安全保护及防震动功能采用中断处理方式。这两

个中断分别对应于CPU的外部中断“0”和外部中断“1”。中断为下跳沿触发分别对k8和K9进行监测。开盖（安全保护）或不平衡（防振动）中断信号通过K9加到。本系统对开盖和不平衡中断采取相同的处理方法，因此，共用外部中断“1”。在洗衣机未进入工作状态期间，为输入线，用于监测启动键的状态，当启动键按下时，洗衣机即进入工作状态。，被设为输入键分别用于模式设定和水位设定，接K2和K3,确定后课按K1确认并进入洗衣状态。D6为低水位，D7为中1水位,D8为中2水位，D9为高水位。在洗衣机进水期间，被用作输入线，用于监测水位开关状态，用于监测越线水位开关为CPU提供洗衣机的水位信息；在洗衣机高速脱水期间，当发生开盖和不平衡中断时，为输入线(盖开关)，用于撤消中断请求信号。CPU的线通过ULN2003A用于驱动蜂鸣器发出各种告警信号。做输出线用于脱水完成检测。4 5脚外接12Hz的晶振。1脚通过10uF电容接到+5v电源，可实现上电自动复位。洗衣机的洗衣模式可通过K2贱进行循环选择。洗衣机水位可通过K4键循环选择。洗衣机的水位可通过D6~D9进行显示。脱水期间系统在响应开盖或不平衡终止后，CPU采取软件查询的方式方式通过线对盖开关进行监测以确定洗衣机是否继续进行脱水操作。D9为洗涤脱水指示；D5为进水指示；D7为排水指示；D15代表进水阀；D12代表出水阀。

图总体电路图

3 软件设计

从程序框图中可以看出程序的基本流程，系统上电复位后，首先进行初始话，按K1启动后默认标准洗衣工作程序和低水位，然后扫描K4，K2和启动键K1，这时洗衣机处于待命状态。通过K2，K4可分别修改洗衣工作程序和水位。扫描过程中当发现启动键K1按下时，洗衣机即从待命状态进入工作状态。

洗衣机进入工作程序后，系统首先根据RAM中R4单元的特征字判断洗衣机的洗衣工作程序，若特征字为00H则为标准洗衣程序、01H则为轻柔洗衣、02快洗、03单次洗衣、04漂洗、05脱水程序。洗衣机的三大功能是实现衣服的洗涤、漂洗和脱水，进入工作状态后跳到所选工作程序，所有工作程序都是对这三大功能的调用和复写只是时间代码和洗涤力度不同，所以完成一次洗衣过程所需的动作为下列过程或其中几种.

(1)进水动作进行洗涤时，盛水桶内的水量必须达到水位设定要求。洗衣机的进水和水位判断，是由水位开关K5和进水阀的开合来进行控制的。当桶内没有水或水量达不到设定水位时，单片机程序将控制进水阀打开，开始注水；当桶内的水位达到设定水位时，水位开关K5受压闭合，程序就可进入下一步(洗涤)处理。若水位越线即K6闭合则控制排水阀打开进行排水直到K5打开为止。进入下一过程。

(2)排水动作进入脱水动作前应先排水。为了避免空排水造成时间浪费以及排水不完而带水脱水造成对电机的损害，洗衣机能够根据实际水量(缸底水位检测开关K7决定)对排水进行动态控制。K7打开则排水完成，关闭排水阀。

(3)洗涤动作洗涤动作指的是电机周期性的“正转一停止一反转一停止“。不同的洗衣过程，控制电机执行“正转一停止一反转一停止“的时间是不同的，标准洗涤过程可取：正转4秒一停止2秒一反转4秒一停止2秒。对于轻柔洗涤过程，这个时间要作相应调整为正转3秒一停止2秒一反转3秒一停止2秒。

(4)脱水动作排水结束后进入脱水动作，脱水是通过电机的正转来实现的，同时要求排水阀一直打开，也正是由于排水阀的打开，才使脱水时的电机正转速度不同于洗涤时的电机正转速度(通过机械装置实现)。脱水分短脱水和长脱水，短脱水时间为2分钟。脱水时电机将一直高速正转，一般5分钟的长脱时间。进入脱水前若洗衣机桶盖是打开的，则进行呜叫、显示警。进行脱水时若遇洗衣机桶盖打开或脱水不平衡，则暂停脱水并进行显告警，直至用户合上桶盖后或调整衣物后，才继续进行脱水。脱水结束后，进入下一动作。

（5）抗干扰设计在设计中，我们将软件抗干扰的重点放在了C P U抗干扰问题上。在洗衣机洗涤的过程中，如果干扰强烈，干扰就很可能通过三总线扰乱 C P U按正常流程执行这些程序。我们抗干扰的目的就是发现c P u如何受到干扰，如何拦截失去控制的程序流向，如何使程序的损失减小，如何尽可能无扰动地恢复系统正常状态。这些可以通过以下两个途径实现指令冗余和软件陷阱。

洗衣过程结束后，蜂鸣器将断续呜叫以提醒用户可以取走衣服并关掉洗衣机的电源。

可分别修改洗衣工作程序和水位。扫描过程中当发现启动键K1按下时，洗衣机即从待命状态进入工作状态。

洗衣机进入工作程序后，系统首先根据RAM中R4单元的特征字判断洗衣机的洗衣工作程序，若特征字为00H则为标准洗衣程序、01H则为轻柔洗衣、02快洗、03单次洗衣、04漂洗、05脱水程序。（水位和模式选择如框图1-1）洗衣机的三大功能是实现衣服的洗涤、漂洗和脱水，进入工作状态后跳到所选工作程序，所有工作程序都是对这三大功能的调用和复写只是时间代码和洗涤力度不同，所以完成一次洗衣过程所需的动作为下列过程或其中几种.

(4)脱水动作排水结束后进入脱水动作，脱水是通过电机的正转来实现的，同时要求排水阀一直打开，也正是由于排水阀的打开，才使脱水时的电机正转

总程序流程图：

COUNT1 EQU 90 ;单洗时间特征字，15min

COUNT2 EQU 30 ;单脱时间特征字,5min

COUNT3 EQU 30 ;标准过程中间单次洗涤特征字,5min COUNT4 EQU 12 ;短脱水时间特征字,2min

COUNT5 EQU 90 ;轻柔第一次洗涤时间特征字,12min COUNT6 EQU 30 ;轻柔中间单次洗涤时间特征字,4min COUNT7 EQU 36 ;快洗单次洗涤时间特征字,6min COUNT8 EQU 3 ;漂洗次数,

COUNT9 EQU 2 ;标准中间洗涤次数

COUNT10 EQU 2 ;轻柔中间洗涤次数

COUNT11 EQU 2 ;快洗洗涤次数

TIMESI EQU 31H ;T0内定时次数存储位

;

ORG 0000H

LJMP START ;开始

ORG 0003H

LJMP WINT0 ;超容中断

ORG 00013H

LJMP TINT1 ;脱水安全防抖中断

;

START: MOV SP,#60H ;堆栈指针移到60H单元

MOV P0,#00H ;p0口清零

MOV R0,#00H ;清零

MOV R1,#00H

MOV R2,#00H

MOV R3,#00H

MOV R4,#00H

MOV R5,#00H

MOV R6,#00H

MOV R7,#00H

MOV 30H,#00H

MOV 31H,#00H

MOV 60H,#00

SETB EA ;开中断总开关

CLR ET0 ;关t0中断

SETB IT1 ;INT1下跳沿触发

SETB IT0 ;INT0下跳沿触发

M: SETB EX0 ;开INT0中断

LCALL SCAN ;调键盘扫描子程序

CLR EX0 ;关INT0中断

NOP

LCALL XYGCH ;调洗衣子选择程序

NOP

NEXT0:CLR ;结束蜂鸣提醒

MOV TIMESI,#20 ;响一秒停一秒，如此循环

LCALL DELAY1

SETB

MOV TIMESI,#20

LCALL DELAY1

JNB ,OK ;确认完成否

LCALL DELAY

AJMP NEXT0 ;否