基于AT89S52單片機的全自動洗衣機的研究

馮澤虎

摘 要：本文以AT89S52單片機為核心，設計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結束演奏四個階段。

關鍵詞：AT89S52單片機；洗衣機；控制

一、硬件設計

根據(jù)洗衣機的基本功能要求，采用51系列單片機作為控制核心，主要包括電源部分、水位檢測及模式、電機控制電路、洗衣機洗衣狀態(tài)、數(shù)碼顯示等。

1.電源電路

單片機系統(tǒng)電源部分的電氣原理圖如圖所示。市電220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電，再通過4只二極管全橋整流，經(jīng)過電容C9、C10濾波得到光滑的直流電壓后，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。

2.控制電路

（1）單片機的復位電路

復位電路的作用是復位。在單片機接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時，將單片機存儲器復位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。

（2）單片機的時鐘電路

時鐘電路由晶振元件與單片機內部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信號，供單片機信號定時和計時。

在AT89S52單片機內部有一個高增益反相放大器，其輸入端引腳為XTAL1，其輸出端為XTAL2。主要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調電容C4、C5，就可以構成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。

（3）檢測電路

水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。對于全自動洗衣機，要求水位的檢測必須是連續(xù)的，故常采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉為LC參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是：將水位的高低通過導管轉換成一個測試內腔氣體變化的壓力，驅動內腔上方的一塊隔膜移動，帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內移動，從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。

（4）執(zhí)行電路

電動機有兩個控制端，一端控制電機正轉該端與P2.4相連，另一端控制電機反轉該端與P2.5相連。系統(tǒng)供電時交流220V電壓經(jīng)過繼電器加在電動機的兩個控制端。當洗衣機接到“正轉”指令時P2.4輸出高電平經(jīng)過R13、Q1使的繼電器Kb線圈得電導Kb，從而使得電機正轉。當洗衣機接到“反轉”的指令時P2.5輸出高電平經(jīng)過R23、Q3使得繼電器Ka線圈得電導通Ka，從而使得電機反轉。

（5） 進水/排水電路

水位的檢測是水位傳感器受到細長的軟管水位壓力來工作的。水位壓力的大小是根據(jù)洗衣桶水的多少在細長的軟管產(chǎn)生的壓強而定的。

三、軟件設計

1.程序流程

圖1 程序流程圖

2. 程序運行過程分析

軟件工作過程：初始化及按鍵掃描，系統(tǒng)上電復位后，首先執(zhí)行初始化，接著進行按鍵掃描（其中有水位模式按鍵、洗衣次數(shù)按鍵、電機正反轉次數(shù)按鍵），同時，數(shù)碼管顯示當前狀態(tài)。按下水位模式按鍵后，單片機根據(jù)程序執(zhí)行第一步，即檢測水位高、中、低狀態(tài)，單片機檢測出某一水位狀態(tài)后，會根據(jù)程序給出相應動作，此時電機開始工作，進行抽水機抽水；抽水到預定水位后，程序轉為下一步準備狀態(tài)。接著，啟動洗衣電動機，程序會根據(jù)預先設置好的指令執(zhí)行動作，電動機帶動滾筒在水中轉動，模擬洗衣機的各洗衣狀態(tài)，即電動機正轉，停轉，反轉，再停轉，每個循環(huán)周期為20秒，程序內部執(zhí)行電機循環(huán)次數(shù)計數(shù)。與此同時，數(shù)碼管也會顯示相應的狀態(tài)，兼有電機轉動次數(shù)顯示、洗衣重復次數(shù)顯示。最后，洗衣過程結束之時，蜂鳴器會發(fā)出蜂鳴聲，提示洗衣過程結束。

四、硬件、軟件調試

1.硬件調試

按照事先設計好的原理圖，將硬件連接后，需要對該系統(tǒng)板進行硬件調試，硬件調試步驟如下：

1.根據(jù)原理圖，對照電路板進行仔細檢查，確保連線正常，然后可用萬用表測量各連線進一步確保導線導通及器件接觸

良好。

2.保證電路連接無誤后，通電檢查，觀察有無異常現(xiàn)象，然后可測量特殊點，如各芯片的電源管腳，還可以用手觸摸各芯片，是否有過熱現(xiàn)象，如果有異常現(xiàn)象，則斷電檢查是否有電路短路現(xiàn)象，或更換芯片，來檢查芯片是否已經(jīng)損壞，以便及時更換。

3.經(jīng)上述檢查無異常現(xiàn)象后，可編制一小段程序，通過運行此程序來進一步檢查硬件電路是否正常。（如編一個顯示程序來檢驗AT89S52數(shù)碼管組成部分是否正常）經(jīng)過以上各步調試確保無誤后，我們進入下一步的軟件調試。

2.軟件調試

軟件調試與所選用的軟件結構和程序設計技術有關，如果采用模塊化程序開發(fā)技術，則逐個模塊調好以后，再進行系統(tǒng)程序總調試。調試程序時，一定要求符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調試的手段可采用單步運行方式和斷點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結果是否符合設計要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤及轉換地址錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設計錯誤。在調試過程中逐步調整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。

五、總結

目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，這就要求設計者們有更高的專業(yè)和設計水平，能夠提出更好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實，設計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。因此，設計出基于單片機的控制全自動洗衣機的電控板設計具有很強的實用性。

參考文獻：

[1] 姜寶港.智能家用電器原理與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.5.

[2] 魯建國，曹敏.GB/T 4288-2003《家用電動洗衣機》的修訂與我國洗衣機的發(fā)展[J]. 家電科技，2003（7）：75-78.

摘 要：本文以AT89S52單片機為核心，設計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結束演奏四個階段。

關鍵詞：AT89S52單片機；洗衣機；控制

一、硬件設計

根據(jù)洗衣機的基本功能要求，采用51系列單片機作為控制核心，主要包括電源部分、水位檢測及模式、電機控制電路、洗衣機洗衣狀態(tài)、數(shù)碼顯示等。

1.電源電路

單片機系統(tǒng)電源部分的電氣原理圖如圖所示。市電220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電，再通過4只二極管全橋整流，經(jīng)過電容C9、C10濾波得到光滑的直流電壓后，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。

2.控制電路

（1）單片機的復位電路

復位電路的作用是復位。在單片機接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時，將單片機存儲器復位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。

（2）單片機的時鐘電路

時鐘電路由晶振元件與單片機內部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信號，供單片機信號定時和計時。

在AT89S52單片機內部有一個高增益反相放大器，其輸入端引腳為XTAL1，其輸出端為XTAL2。主要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調電容C4、C5，就可以構成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。

（3）檢測電路

水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。對于全自動洗衣機，要求水位的檢測必須是連續(xù)的，故常采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉為LC參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是：將水位的高低通過導管轉換成一個測試內腔氣體變化的壓力，驅動內腔上方的一塊隔膜移動，帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內移動，從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。

（4）執(zhí)行電路

電動機有兩個控制端，一端控制電機正轉該端與P2.4相連，另一端控制電機反轉該端與P2.5相連。系統(tǒng)供電時交流220V電壓經(jīng)過繼電器加在電動機的兩個控制端。當洗衣機接到“正轉”指令時P2.4輸出高電平經(jīng)過R13、Q1使的繼電器Kb線圈得電導Kb，從而使得電機正轉。當洗衣機接到“反轉”的指令時P2.5輸出高電平經(jīng)過R23、Q3使得繼電器Ka線圈得電導通Ka，從而使得電機反轉。

（5） 進水/排水電路

水位的檢測是水位傳感器受到細長的軟管水位壓力來工作的。水位壓力的大小是根據(jù)洗衣桶水的多少在細長的軟管產(chǎn)生的壓強而定的。

三、軟件設計

1.程序流程

圖1 程序流程圖

2. 程序運行過程分析

軟件工作過程：初始化及按鍵掃描，系統(tǒng)上電復位后，首先執(zhí)行初始化，接著進行按鍵掃描（其中有水位模式按鍵、洗衣次數(shù)按鍵、電機正反轉次數(shù)按鍵），同時，數(shù)碼管顯示當前狀態(tài)。按下水位模式按鍵后，單片機根據(jù)程序執(zhí)行第一步，即檢測水位高、中、低狀態(tài)，單片機檢測出某一水位狀態(tài)后，會根據(jù)程序給出相應動作，此時電機開始工作，進行抽水機抽水；抽水到預定水位后，程序轉為下一步準備狀態(tài)。接著，啟動洗衣電動機，程序會根據(jù)預先設置好的指令執(zhí)行動作，電動機帶動滾筒在水中轉動，模擬洗衣機的各洗衣狀態(tài)，即電動機正轉，停轉，反轉，再停轉，每個循環(huán)周期為20秒，程序內部執(zhí)行電機循環(huán)次數(shù)計數(shù)。與此同時，數(shù)碼管也會顯示相應的狀態(tài)，兼有電機轉動次數(shù)顯示、洗衣重復次數(shù)顯示。最后，洗衣過程結束之時，蜂鳴器會發(fā)出蜂鳴聲，提示洗衣過程結束。

四、硬件、軟件調試

1.硬件調試

按照事先設計好的原理圖，將硬件連接后，需要對該系統(tǒng)板進行硬件調試，硬件調試步驟如下：

1.根據(jù)原理圖，對照電路板進行仔細檢查，確保連線正常，然后可用萬用表測量各連線進一步確保導線導通及器件接觸

良好。

2.保證電路連接無誤后，通電檢查，觀察有無異常現(xiàn)象，然后可測量特殊點，如各芯片的電源管腳，還可以用手觸摸各芯片，是否有過熱現(xiàn)象，如果有異常現(xiàn)象，則斷電檢查是否有電路短路現(xiàn)象，或更換芯片，來檢查芯片是否已經(jīng)損壞，以便及時更換。

3.經(jīng)上述檢查無異常現(xiàn)象后，可編制一小段程序，通過運行此程序來進一步檢查硬件電路是否正常。（如編一個顯示程序來檢驗AT89S52數(shù)碼管組成部分是否正常）經(jīng)過以上各步調試確保無誤后，我們進入下一步的軟件調試。

2.軟件調試

軟件調試與所選用的軟件結構和程序設計技術有關，如果采用模塊化程序開發(fā)技術，則逐個模塊調好以后，再進行系統(tǒng)程序總調試。調試程序時，一定要求符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調試的手段可采用單步運行方式和斷點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結果是否符合設計要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤及轉換地址錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設計錯誤。在調試過程中逐步調整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。

五、總結

目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，這就要求設計者們有更高的專業(yè)和設計水平，能夠提出更好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實，設計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。因此，設計出基于單片機的控制全自動洗衣機的電控板設計具有很強的實用性。

參考文獻：

[1] 姜寶港.智能家用電器原理與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.5.

[2] 魯建國，曹敏.GB/T 4288-2003《家用電動洗衣機》的修訂與我國洗衣機的發(fā)展[J]. 家電科技，2003（7）：75-78.

摘 要：本文以AT89S52單片機為核心，設計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結束演奏四個階段。

關鍵詞：AT89S52單片機；洗衣機；控制

一、硬件設計

根據(jù)洗衣機的基本功能要求，采用51系列單片機作為控制核心，主要包括電源部分、水位檢測及模式、電機控制電路、洗衣機洗衣狀態(tài)、數(shù)碼顯示等。

1.電源電路

單片機系統(tǒng)電源部分的電氣原理圖如圖所示。市電220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電，再通過4只二極管全橋整流，經(jīng)過電容C9、C10濾波得到光滑的直流電壓后，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。

2.控制電路

（1）單片機的復位電路

復位電路的作用是復位。在單片機接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時，將單片機存儲器復位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。

（2）單片機的時鐘電路

時鐘電路由晶振元件與單片機內部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信號，供單片機信號定時和計時。

在AT89S52單片機內部有一個高增益反相放大器，其輸入端引腳為XTAL1，其輸出端為XTAL2。主要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調電容C4、C5，就可以構成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。

（3）檢測電路

水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。對于全自動洗衣機，要求水位的檢測必須是連續(xù)的，故常采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉為LC參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是：將水位的高低通過導管轉換成一個測試內腔氣體變化的壓力，驅動內腔上方的一塊隔膜移動，帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內移動，從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。

（4）執(zhí)行電路

電動機有兩個控制端，一端控制電機正轉該端與P2.4相連，另一端控制電機反轉該端與P2.5相連。系統(tǒng)供電時交流220V電壓經(jīng)過繼電器加在電動機的兩個控制端。當洗衣機接到“正轉”指令時P2.4輸出高電平經(jīng)過R13、Q1使的繼電器Kb線圈得電導Kb，從而使得電機正轉。當洗衣機接到“反轉”的指令時P2.5輸出高電平經(jīng)過R23、Q3使得繼電器Ka線圈得電導通Ka，從而使得電機反轉。

（5） 進水/排水電路

水位的檢測是水位傳感器受到細長的軟管水位壓力來工作的。水位壓力的大小是根據(jù)洗衣桶水的多少在細長的軟管產(chǎn)生的壓強而定的。

三、軟件設計

1.程序流程

圖1 程序流程圖

2. 程序運行過程分析

軟件工作過程：初始化及按鍵掃描，系統(tǒng)上電復位后，首先執(zhí)行初始化，接著進行按鍵掃描（其中有水位模式按鍵、洗衣次數(shù)按鍵、電機正反轉次數(shù)按鍵），同時，數(shù)碼管顯示當前狀態(tài)。按下水位模式按鍵后，單片機根據(jù)程序執(zhí)行第一步，即檢測水位高、中、低狀態(tài)，單片機檢測出某一水位狀態(tài)后，會根據(jù)程序給出相應動作，此時電機開始工作，進行抽水機抽水；抽水到預定水位后，程序轉為下一步準備狀態(tài)。接著，啟動洗衣電動機，程序會根據(jù)預先設置好的指令執(zhí)行動作，電動機帶動滾筒在水中轉動，模擬洗衣機的各洗衣狀態(tài)，即電動機正轉，停轉，反轉，再停轉，每個循環(huán)周期為20秒，程序內部執(zhí)行電機循環(huán)次數(shù)計數(shù)。與此同時，數(shù)碼管也會顯示相應的狀態(tài)，兼有電機轉動次數(shù)顯示、洗衣重復次數(shù)顯示。最后，洗衣過程結束之時，蜂鳴器會發(fā)出蜂鳴聲，提示洗衣過程結束。

四、硬件、軟件調試

1.硬件調試

按照事先設計好的原理圖，將硬件連接后，需要對該系統(tǒng)板進行硬件調試，硬件調試步驟如下：

1.根據(jù)原理圖，對照電路板進行仔細檢查，確保連線正常，然后可用萬用表測量各連線進一步確保導線導通及器件接觸

良好。

2.保證電路連接無誤后，通電檢查，觀察有無異常現(xiàn)象，然后可測量特殊點，如各芯片的電源管腳，還可以用手觸摸各芯片，是否有過熱現(xiàn)象，如果有異常現(xiàn)象，則斷電檢查是否有電路短路現(xiàn)象，或更換芯片，來檢查芯片是否已經(jīng)損壞，以便及時更換。

3.經(jīng)上述檢查無異常現(xiàn)象后，可編制一小段程序，通過運行此程序來進一步檢查硬件電路是否正常。（如編一個顯示程序來檢驗AT89S52數(shù)碼管組成部分是否正常）經(jīng)過以上各步調試確保無誤后，我們進入下一步的軟件調試。

2.軟件調試

軟件調試與所選用的軟件結構和程序設計技術有關，如果采用模塊化程序開發(fā)技術，則逐個模塊調好以后，再進行系統(tǒng)程序總調試。調試程序時，一定要求符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調試的手段可采用單步運行方式和斷點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結果是否符合設計要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤及轉換地址錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設計錯誤。在調試過程中逐步調整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。

五、總結

目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，這就要求設計者們有更高的專業(yè)和設計水平，能夠提出更好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實，設計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。因此，設計出基于單片機的控制全自動洗衣機的電控板設計具有很強的實用性。

參考文獻：

[1] 姜寶港.智能家用電器原理與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.5.

[2] 魯建國，曹敏.GB/T 4288-2003《家用電動洗衣機》的修訂與我國洗衣機的發(fā)展[J]. 家電科技，2003（7）：75-78.