洗衣机控制系统的设计
洗衣机控制系统的设计
摘 要
跟着如今国家和社会的不断发展和进步，人们的生活质量和程度一直不停的在提高，人们对自己想要的生活的要求也越来越高。大家都在跟随着奔小康的脚步不断前进，人们也越来越忙碌，洗衣机的出现就能为忙碌的人们省去很多的洗衣时间，以便人们得到更多的休息时间。
这个洗衣机的控制系统采用的还是人们比较常用的51单片机系列，运用比较常规的、简单易懂的C语言程序来对洗衣机进行全自动的控制，并使用LED1602液晶显示屏来显示洗衣的时长和剩余多少分钟。使这个洗衣机的使用更加简便，操作更加简单而且制作成本大大降低，具有很高多的使用价值。
关键词：单片机 洗衣机 电动机
The design of the washing machine control system
Abstract
Along with the advance of science now, constantly improve the people's standard of living,the requirements of the people's life more and more is also high.Everybody is followed in the footsteps of up a forward,the presence of the people also more and more busy, washing machine for busy people save a lot of laundry, so that people get more time to rest.This washing machine control system adopts 51 MCU series which are frequently used or people,comparison of conventional C programming language, easy to understand, to fully automatic washing machine control,and use the LED display to display the washing time and rest time to make this easier use of washing machine, the operation more easy and greatly reduce production cost, has the very high use value.
Keywords：Washer; Monolithic Integrated Circuit; Electric Motor
第1章 前言
随着现在人类的进步、文明的进步、科学的进步，人们都在追求更高品质的生活。现在有很多种类的电子电器产品已经进入到了了人们的日常生活中充当着很重要的角色。所以那些全自动的家用电子电器都很容易被人们的所接受和喜爱。现在的家庭一般都离不开电子产品，特别是一些自动的东西。自动的洗衣机也已经成为了人们幸福生活中的一定不能够缺少的电器了。单片机的出现提高了电子产品的多元化，并且抵抗外界的干扰的能力非常的强，而且制作起来也很便宜非常的划算的。而且它已被人们应用到非常的广泛的区域，它可以用在很多的行业和领域当中，比如：工业机器的自动化及测控、智能仪器仪表、家用电器产品、军事设备、小孩的玩具、航拍机器设备等等。可以说单片机在人们出现的地方都能看得见在世界的每个角落都发挥着属于它强大有力的作用。现在电子、电器产品的东西正在不停的更新与创新，人们的生活也在逐渐的发生着变化，生活也会越来越美好、幸福。这些都是时代改变给我们带来的改变。
1.
1 洗衣机的发展史
人类从最开始使用树叶来遮住身体的部位，人类有了思想，后来通过创造力，逐步走向文明人类懂得制作各种各样的器物，人类的穿着也逐步发生着改变，到后来的懂得制作衣服来装扮自己。
最开始的衣服清洗是手搓、用捣衣棍敲和甩打的。现在我们的生活都进入了电子电器时代衣服大都是由洗衣机来代替我们以前的手搓、捣衣棍敲和甩打这些复杂而辛劳的工作来进行清洗。
1、就在公元1858年，一个美国的，叫做汉密尔顿·史蜜思的人发明了全人类史上的第一台洗衣机。该洗衣机是由一个圆桶和一根桨状叶子的转轴构成的。通过手柄摇动曲柄转动从而带动转轴转动来达到洗衣的效果，由于这台洗衣机使用起来耗费人力，而且清洗时对衣服具有一定的损坏，所以没不被人们所接受，但这确实也是成为了用机器洗衣的时代的标志性的开端。
2、1874年，还是美国人，一位名叫比尔?布菜可斯发明了用木头制作的手动摇滚洗衣机。这个洗衣机构造是于木筒里安上6块木扇，用手柄连接到齿轮然后摇动手柄以便木筒转动来搅拌木筒内的要洗涤的衣物，从而达到“洗涤”的作用。从此人类开始告别了“手洗洗衣服”的辛劳时代。
3、1880年，聪明的英国人发明了蒸汽机，随着“蒸汽”时代的到来，美国人就开始运用蒸汽机来作为动力的来源，发明了“蒸汽洗衣机”，从而人们从人力洗衣时代进入到了运用机器来洗衣的时代。人们的生活得到了大大的改善。
4、1910年，一位名叫费希尔的人，在美国成功研制出了人类真正意义上的第一台电动洗衣机。电动洗衣机的出现，成为了人类洗衣史上电自动化的开端。
5、1922年，美国的一个电器公司在传统的洗衣机的内部进行了改革性的改造，彻底改变了洗衣机的内部格局，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的整体构成能够稳固下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。
6、在1937年，第一台自动的洗衣机开始诞生。它靠一根水平直轴来带动可装下重量达到几千克的衣物的洗衣缸转动。并在缸内装满水后不停地上下转动翻腾，让衣物在水中不停的互相柔和的进行摩擦，来达到清除污渍的作用。随后英国就研制出了一款“喷流式洗衣机”，靠筒内运转波轮旋转所产生的激烈的漩涡力，使筒内的衣物不断翻腾捣滚的摩擦，来洗净衣物。
7、1955年，善于模仿与改造的日本则根据“喷流式洗衣机”研制出了现在仍然流行使用的“波轮式洗衣机”。从此，三大体系的洗衣机都被发明了出来，在后来的日子里，它们凭着各自的特色占据了洗衣机领域的大半江山，形成了三足鼎立的局面。
8、70年代，日本生产
出了用电脑控制的全自动洗衣机在，从此世界上的第一台全自动洗衣机诞生了，也由此为洗衣机后来的发展开启了新的篇章。
9、到了80年代，由于人们对“模糊控制”的熟练运用，让洗衣机使用起来非常的方便、放心，能效也更加趋于完备，形状也更好看，款式也更加的多样化。
由于人类技术的不断提高，洗衣机的功能也不断的在增多，转速不断变快、容量不断变大，洗衣机已经成了家庭生活中一定少不了的东西。
1.2洗衣机的构造及原理
自动洗衣机的结构一般都是由程控器、水位按钮、入水器、筒盖、排水器、清洗选择按钮、洗涤选择按钮等部件构成。它的工作原理则是通过各种开关按钮构成一个整体的控制网络，以此来达到为电机、进水阀、排水电磁铁等元件和一些电路提供足够电压的输出，以支持洗衣机的正常的洗涤运转。
一般的波轮式洗衣机结构是由控制面板、箱盖、电动机、箱体、定时器、洗衣桶、传动部件等部分构成。它的工作原理则是要由筒底的波轮不停的翻转来带动衣物全方位的、不停的翻动，让衣物与衣物、衣物与筒壁、在水的浸泡下进行不停的冲撞，在洗衣粉或洗衣液的充分的催化下实现清除污渍。
1.3 洗衣机的分类
现在市面上的洗衣机种类很多，但其中最主要的还是搅拌式洗衣机、波轮式洗衣机还有滚筒式洗衣机这三大类。可以说这几大类的洗衣机是洗衣机领域的三大巨头，占据着各自的市场份额。它们凭借着各自的特色功能在市场上站稳了脚跟。它们各自的优缺点如下：
（1）搅拌式洗衣机
特点：能把衣服搅拌的更加的均匀，使衣物摩擦的更加充分，使衣物和洗涤液或洗衣粉充分作用后让衣服愈加洁净。而且还能减少洗涤液或洗衣粉的分量，使得衣物少受损坏。而且由于市场的激烈竞争关系现在市面上的这类的洗衣机价格也就在两千多块，价格相对来说偏低，大多数的人们也能消费的起。
缺点：因为是搅拌的，所以它对衣服的损坏程度也会比其他洗衣机的高得多，而且噪音都比较大，除开需要特殊清洗的衣服外，其他的各类衣物都能够清洗干净。
（2）波轮式洗衣机
特点：首先是价格相比较其它两类洗衣机来说都要便宜很多。而且清洗时间比滚筒式洗衣机少，最高耗电量比滚筒式洗衣机低，而且对洗涤剂的成分的要求也比较低，更为重要的是它拥有离心功能，可以减少对衣物的磨损伤害。
缺点：由于叶轮带动桶内的水告诉旋转冲洗衣物，然后又高速反转，使得衣服更容易缠绕在一起，再有一个就是耗水量大。
（3）滚筒洗衣机
特点：由于衣物是随着滚筒旋转，摩擦较为柔和，比与叶轮高速
摩擦损害小得多。耗水量较少，由于可以使用温水，可以提高洗涤剂的作用从而节省洗涤剂，也提高了衣物的洁净度。
缺点：由于与滚筒的凹槽摩擦较为柔和，所以洗衣的时间会更多，也会更耗电，由于滚筒式洗衣机的性能方面比它们两种好一点，所以价格也会更高。
1.4任务要求
本次的设计的水位值共设有着5个档位，根据该设计的洗衣机的控制要求比较简单，就是：
（1）首先放好衣物、关上桶盖，插上电源开启洗衣机的时候首先要开启的是进水阀门，让起进水，当水位到达预设水位值时就自动关闭进水阀门。
（2）然后洗衣机会按照先正转5秒钟，然后延时3秒钟，再然后就是反转5秒钟的规律不间断地转动下去，当自己预设的清洗时间倒数的走完时洗衣机就会停止，然后打开排水阀门进行排水，这样第一次的清洗就结束。
（3）然后再进行一次清水清洗，还是先正转5秒，停3秒，再反转5秒，如此循环，到时间就停止及打开排水阀门进行排水。就这样，洗涤的功能就完成了。当排完水后就接着到了脱水环节，继续打开排水阀门，设定让洗衣机高速旋转1分钟排完水后洗衣机自动停止工作，就此脱水环节也结束了。当脱水完成后整个洗衣的过程也就完成了。
（4）开始清洗，然后重复前面的几个步骤三次。
（5）当清洗完成后，洗衣机自动停止，蜂鸣器就会响起。
第2章 系统硬件设计
2.1单片机的介绍
单片机是由中央处理器，随机存储器、只读存储器、定时器/计数器和一些I/O接口等主要部件组成的一个微型计算机。现在社会上单片机的使用非常的普遍。例如：智能仪表、远程控制、机电设备等等。
按照制造工艺来分单片机可以分为两类：一类是HMOS工艺型，一类是CHMOS工艺型。
按照存储配置来分可以分为：51子系列型和52子系列型。51系列是具有4KB ROM、128B RAM、40个I/O口、2个16位的定时器/计数器和5个中断源；52系列其实就是51系列的增强版，它的各种功能都是51单片机的两倍，性能比51强很多。但我这次的设计需要的实现的功能不是很强，所以用到的是51子系列的芯片，成本也不用那么贵。
51单片机的兼容性很好而且性价比很高，所以很受人们的喜爱。近几年AT89S51和STC89S51在国内比较常用，因为它们可以进行多次重新编程的快速擦写存储器，而且存储器还能直接用编程器来擦写，这大大减少了机器的工作时间，所以很方便。
2.2 51单片机的结构与功能
AT89C51共有40个引脚，有几个比较特殊的引脚:EA/VPP、ALE/PROG、PSEN、XTAL1、XTAL2、GND、VCC、RST等，其它的引脚都是可以用来当一般的串口使用。
STC89C51实物图
STC89C51引脚图
其中VCC和GND组成的是电
源块；XTAL1、XTAL2组成时钟块；RST、EA/VPP、ALE/PROG、PSEN组成的是控制块；其它的引脚则是属于一般的I/O。
电源：
VCC（40）：接+5V的稳压电源
GND（20）：接地端
时钟：
XTAL2（18）和XTAL1（19）这两个引脚接的是晶振，它们和GND（20）接在一起再在晶振并联两个30pF的小电容则是组成了晶体振荡电路，它能产生时钟信号为电路提供时钟频率。
晶体振荡电路
控制I/O：
RST（9）：一个复位/备用电源，要RST正常的工作，则要给它提供连续的提供两个机器周期以上的高电平，这样才能是芯片实现复位的功能。
EA/VPP（31）：当EA=1时，就会优先访问芯片内部存储器ROM，当EA=0时，那么CPU就只会访问外部的ROM。
51单片机内部组成
单片机的中央处理器（CPU）是整个单片机的核心，它就像是一支军队里的将军掌控全局着，给每个部位发出指令。由制控、运算和存蓄三个单元组成，其中制控单元是起主导作用。
存储器分为两种：可以存放读写数据的内部数据存储器（RAM）和存放原始数据或程序的内部程序存储器（ROM）
I/O口分为可编程I/O口和一般的串行接口。I/O是 input/output的缩写，即输入输出端口。其实任何一个的设备都有一个它的专属串行接口，是用来整理自身的出入信息量。CPU和外面的设备的连接是叫做数据传入传出口、和存储器进行的各种工作：交换数据，那么这种串口，就叫做存储器串口。因为存储器是受CPU实时控制的，所以这种电路都是一些比较容易看懂；但是由于连接I/O的设备种类不少，它们都有各自的电路，因而，我们通常上都是说的串口其实就是说I/O串口。
P0口共有8个分别是P0.0~P0.7端口，P1口有8个分别是P1.0~P1.7端口,P2口共有8个分别是P2.0~P2.7端口，P3口有8个分别是P3.0~P3.7端口。它们都是8位双向口线。
如果外部要扩展存储器，因为P0和P1端口有特殊的功能，所以它们都是可以用来当作地址、数据总线使用。
中断控制系统简单说就是当中断系统接到一个中断请求后，它会给CPU发出一个停止指令，让CPU去执行完程序存储器内的某段程序后才再继续中断前的工作。在设计程序中我们通常都会用到中断控制系统，特别是在涉及到时间的时候经常用到。
时钟电路是单片机非常重要的部分，它为单片机提供准确的计时，为电路产生时钟信号来更精准的控制周围的电路。时钟发出的频率越高，电路的工作的速度就会越来越快。效率也就会越来越高，一般的时钟系统允许的频率是在6Hz-12Hz，我们现在用的51单片机中经常用到的大多是11.2596Hz和12Hz的晶振。
2.3 LCD1602液晶显示器
LCD1602的规格是16*2，其中的2是表示这个显示器是有2行、16是