智能洗衣机控制器设计

智能洗衣机控制器设计

1.设计主要内容及要求；

设计一个智能洗衣机控制器。

要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。

2）控制器软件设计。

3）要求能够设定温度、测量温度、显示温度、测量转速、显示转速

以及定时控制等。

2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求；

（1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000

字。

（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。

课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

（3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》

的要求进行打印。

（4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文

摘要和关键词、目录、正文、参考文献。

智能洗衣机控制器设计

一

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一 设计任务描述

1.1设计题目

智能洗衣机控制器

1.2设计要求

1.2.1基本要求

设计一个智能洗衣机控制器。

要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。

2）控制器软件设计。

3）要求能够设定温度、测量温度、显示温度、测量转速、显示转速以及定时

控制等。

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二 设计思路

2.1洗衣机功能与要求

洗衣机的主要工作程序是：洗涤——脱水——漂洗——脱水——漂洗——脱水。上述工作程序中，包含三个过程，洗涤过程、漂洗过程、脱水过程。

(1)洗涤过程：放好待洗物，启动开关，进水阀通电，向洗衣机供水，当供水达到预定水位时，水位开关接通，进水阀断电关闭，停止供水。洗涤电动机接通电源，带动波轮(或桶)旋转，产生各种形式的水流搅动衣物进行洗涤。通过电动不停的正转、停、反转、反复循环，形成洗涤水对洗涤物产生强烈的翻滚作用。同时，衣物之间、衣物与四周桶壁之间产生互相摩擦和撞击力，以次达到洗涤衣物的目的。

(2)漂洗过程：漂洗的目的在于清除衣物上的洗涤液，因此，漂洗过程与洗涤过程的电器动作是完全相同的。

(3)脱水过程：洗涤或漂洗后，需要对衣物进行脱水以便晾干，节省水资源

所以脱水是洗衣过程中必不可少的环节。洗涤或漂洗过程结束后，电动机停止转动，排水阀通电，打开排水阀门排水。当水位低到一定程度时，满足安全条件，脱水电动机接通，电机带动脱水桶高速旋转，利用离心力把衣服上的水从桶壁的小眼里甩出。全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出音响，表示衣物已洗干净。

2.2洗衣机的基本工作原理

全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统把进水阀打开，经进水管将水注入机内，排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水又排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动桶转进行甩干；高中低水位开关分别用来测高中低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；空水位按钮用来测空水位；进水、洗涤、排水、脱水及报警自动完成。

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三 硬件设计方框图

椭圆型表示指示灯：从上到下依次为强洗、弱洗、洗涤次数、洗衣定时、脱水定时、洗衣剩余时间、脱水剩余时间。

电动机正转为强洗，正反交替转动设定为弱洗，初始设定的状态为强洗，若要选择弱洗模式需按下增加按键，再次按下选择按键，则表示洗涤次数的指示灯被点亮，选择增加或减少按键对时间进行加减。然后对脱水时间设定，最后按下启动键，洗衣机开始工作。

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四 硬件设计

4.1单片机模块

4.1.1电源电路

在电源电路中，SPX1117-3.3是稳压芯片将输入电压5V转换成3.3V作为C8051F020单片机的主要供电电源。S2为输入电源开关按钮，在下载完数据后可用此按键来更新下载数据。其电路图如图4—1单片机电源电路所示。

图4—1单片机电源电路

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4.1.2复位电路

当开发板上电时，C14经充电后复位端电压相当于低电平实现上电复位：当断电后通过1N4148形成放电回路。其电路图如图4—2单片机复位电路所示。

图4—2单片机复位电路

4.1.3液晶显示（LCD）接口电路

单片机留有一个LCD液晶接口，相对应的液晶为MzL05-12864，它是一款仅写入的串行SPI接口方式的液晶，给液晶仅需5个控制口即可完成对其控制。单片机使用模拟SPI

图4—3单片机液晶接口电路

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4.1.4晶振电路

Y1为晶体振荡器，其振荡频率为22.11842MHZ，为单片机提供其工作所需要的时钟，C16、C17起到帮助晶振的作用。电路图如图4—4单片机晶振电路所示。

图4—4单片机晶振电路

4.2洗衣机系统模块

根据洗衣机的基本功能，硬件电路设计需要考虑：水流强度的问题、洗涤、漂洗、脱水时间设定长短的问题、工作时间或剩余时间的显示、工作过程中的暂停、启动、复位、洗完后的报警等问题。

采用5l系列单片机作为控制核心，主要包括功能设置及控制电路、洗衣机状态显示及输出控制电路。主要组成部件有：单片机、74LSl38译码器、ULN2003、指示灯、数码管、电动机、蜂鸣器以及按键等。

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4.2.1功能设置及控制

(1)暂停键K0，接P3.3，用外部中断1实现工作过程的暂停，根据人的需要可以进行手工洗涤；

(2)水位开关K1，接P1.O，水位到位时，K1闭合。在进水期间，系统不断检测K1，当检测到K1闭合就停止进水；

(3)按键K2，接P1.6，作为工作过程中的启动键；

(4)按键K3是洗衣强度选择键，接P3.4，每按一次代表一种强度。分别是标准、弱洗、强洗和自编，由4个指示灯进行显示；

(5)按键K4，接P3.5，对洗衣时间进行设置，并用数码管LEDl和LED2显示：

(6)按键K5，接P3.6，对漂洗、脱水次数进行设置，并用数码管LEDI显示；

(7)压电蜂鸣器接P1.7，作为洗衣时间到以及故障发生的报警器。

控制电路如图4-5洗衣机控制电路所示.

图4-5洗衣机控制电路

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4.2.2状态显示

74LSl38译码器为3—8译码器，选用它可以解决I／0口线数量不足问题。从控制要求可知，洗衣机的工作模式以及工作程序必须有7中不同的显示加以区别。74LSl38译码器的输入端C、B、A分别接P1.3、P1.4、P1.5，输出端分别与7个发光二极管DO--D6的阴极相连，发光二极管阳极接电源。输出端YO控制D0“弱洗”指示灯：Y1控制D1“标准洗”指示灯，Y2控制D2“强洗”指示灯，Y3控制D3“自编”指示灯，Y4控制D4“洗衣”指示灯，Y5控制D5“漂洗”指示灯，Y6控制D6“脱水”指示灯. 状态显示电路如图4-6状态显示电路所示

.

图4-6状态显示电路

4.2.3输出控制

输出控制电路由触发器电路和相应的双向晶闸管组成。控制电机正反转以及进水阀和排水阀的开启和关闭。通过触发器电路和相应的双向晶闸管，电动机的正转和反转用单片机P1.1和P1.2进行控制；进水电磁阀和排水电磁阀用单片机的P3.0和P3.1进行控制

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五 软件设计方框图

5.1主程序流程图

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5.2中断程序流程图

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六 软件设计

6.1主程序设计

根据硬件设计要求，控制主程序流程图如图所示。洗衣机通电之后，单片机上电，首先进行程序的初始化，包括定时器O、外部中断O、外部中断l的初始化，以及各参数初值的设定。默认洗衣强度为“标准洗”，漂洗次数3次。然后扫描K2、K3、K4、K5键的状态，确定洗衣强度R2、洗衣时间R3和漂洗次数R4。洗衣机处于待命状态，控制指示灯显示洗衣强度，液晶显示预设洗衣时间。当发现启动键K2按下，洗衣机从待命状态进入工作状态。完成进水——洗涤——脱水——漂洗的循环过程。当洗衣结束时，控制蜂鸣器发声。

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6.1.1进水程序设计

当P3.0=1时，打开进水电磁阀开始进水。当水位到达要求时，P1.0=0，即水位开关K1闭合，关闭进水电磁阀，P3.0=0，迸水结束；

6.1.2洗涤过程程序设计

电机正反转均为10S，根据R2的值确定洗衣强度、洗衣时间R3及电动机的间歇时间。

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6.1.3脱水、漂洗过程程序设计

脱水前先打开排水阀排水1min。然后启动电动机脱水1min，并保持排水阀开启，然后停止脱水。接着判断漂洗次数即R4的值，若R4为0则洗衣结束，开蜂鸣器提醒洗衣结束，系统返回初始待命状态；若R4不为0，则再次执行进水操作，进入下一循环。程序如下图所示：

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6.2内部定时中断设计

工作过程中所需的各种计时均有定时器0定时中断服务64程序提供。单片机晶振频率12Mllz，定时器0选择工作方式1，设置时间常数，每0．1S中断～次。中断处理程序流程图如下图所示。

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6.3外部中断设计

为了防止外部电压过高或过低对洗衣机的电器及控制硬件产生破坏，用外部中断0进行保护。当电压过高或过低时，引起外部中断0，洗衣机停止一切动作，进入保护状态。用外部中断1来实现洗衣过程停止工作。在洗衣过程中，当暂停键K0按下时，引起外部中断1，转入中断1处理程序。中断l处理程序将使洗衣机停止工作，并将停止前的状态存储起来。当按下启动键K2时，洗衣机又恢复工作。程序设计流程图

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七 工作过程分析

本设计采用常用的C8051F020单片机为控制核心，辅以电机、数码管等其他元器件，通过软，硬件的配合设计，很好的实现了洗衣机的控制功能。本系统结构简单，控制功能强大，自动化程度高等特点。

（1）系统软硬件设计采用模块化的设计方法，各模块功能相对独立，最后把它们整合在一起，大大的缩短了系统的设计周期。

（2）为保证洗衣机及人身安全，设计了蜂鸣器报警电路。

（3）本设计还考虑半自动的设计，用户可以根据自己的需求自由选择洗衣机的工作方式，这一点是通过按键实现的。

本文设计的时候只考虑了洗衣机的实用功能，其他的功能可以在他上面进行扩展，使洗衣机功能更能强大。

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八 元器件清单

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w22q.html