学习电机驱动、继电器的原理及编程方法。 学习键盘的原理及编程方法。 掌握51单片机定时器与中断的使用。
2、要求- 请参照主要技术指标和说明完成本次设计。
- 画出硬件连接电路图，说明各个控制信号的作用。
- 画出程序流程图，编写程序，硬件连接调试，直至正确。
- 编写设计文档。
三、主要技术指标和说明● 由独立式按键确定功能键，包括“标准”、“经济”、“单独”、“排水”、“强洗”、“弱洗”等等； ● 排水与进水由时间控制； ● 开机默认状态为标准方式、强洗； ● 在洗涤和漂洗过程中，电动机正转一次，反转一次，连续运行； ● 在进水和脱水过程中，相应指示灯亮，继电器吸合； ● 当在执行某个步骤时，只有“K3”键有效，按下暂停，再按下恢复运行。 摘要 全自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序，洗衣时选择其中一个程序，打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成，洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。洗衣机的标准洗衣程序是：洗涤——脱水——脱水——漂洗——脱水——漂洗——脱水。经济洗衣程序少一次漂洗和脱水过程。 洗衣机控制器由单片机作为控制器的核心所构成，该控制器具有以下特点： (1)具有较强的抗干扰能力，当受到外部强干扰，程序出错时，可以自动使系统复位重新执行程序。 (2)采用无噪声、无电磁干扰的双向晶闸管作为控制元件，控制电磁阀和电机。 (3)具有欠压和过压保护，欠压时，控制器不工作;超压时，保护电路起作用。 (4)具有瞬间掉电保护功能，电源短时间停电后，电压恢复时，能够维持原运行程序的工作状态并继续完成洗衣程序。 (5)各种操作和洗衣机的运行状态均用LED显示. 一、设计任务与要求 利用51单片机模拟全自动智能洗衣机。 - 通过“K1”键步进改变“标准]经济、单独、排水”四种方式，执行相应的程序。对应指示灯亮。
- 通过“K2”键步进改变“强洗、弱洗”两种方式，执行相应的程序，对应指示灯亮。
- 通过“K3”键控制洗衣机运行、暂停和解除报警功能。
一般洗衣机的步骤为：洗涤，漂洗，脱水，当处于某种状态时，对应的指示灯以0.7S周期闪烁，当洗衣机在洗涤过程中，洗涤指示灯闪烁。可以通过方式选择设定具体的运行过程。 - 标准方式：进水—> 洗涤 —> 排水 —> 进水 —> 漂洗 —> 排水 —>进水 —> 漂洗—> 排水 —> 脱水。
- 经济方式：进水 —> 洗涤 —> 排水 —> 进水 —> 漂洗 —> 排水 —> 脱水。
- 单独方式：进水 —> 洗涤。
- 排水方式：排水 —> 脱水。
- 强洗即电动机转速快，弱洗即电动机转速慢。
- 开机默认状态为标准方式、强洗。
- 在洗涤和漂洗过程中，电动机正转一次，反转一次，连续运行。
- 在进水和脱水过程中，相应的指示灯亮，继电器吸合。
- 当执行某个步骤时，只有“K3”键有效，按下暂停，再按恢复运行。
全自动洗衣机的实现方案组成框图如图一所示。它主要有电源、单片机最小系统、开关检测电路、控制按键输入电路和LED指示电路、继电器和电动机电路。  图二 电动机驱动采用LD298电动机驱动芯片，单片机P25、P24与L298的IN1、IN2分别对应相连，ENA直接接VCC，后面所加4个二极管VD3到VD6起连续作用。电动机驱动电路原理图如图二所示。 电动机驱动芯片的电源VCC和VS之间通过0欧的电阻R20进行隔离后，对LD298进行供电。 如图二所示，K3键接到单片机的外部中断0，通过中断实现运行、暂停、继续运行的控制功能，当K3键第一次按下时（num2=1）正常运行，当K3键第二次按下时（num2=2）暂停运行。 如图二所示，单片机的P23用来控制排水阀继电器，P22用来控制进水阀继电器，P22和P23对应输出为0时对应的阀打开，输出为1时对应的阀关闭。 软件设计 1）流程图 主程序流程图如图三所示。 程序附在最后 
图三 1、软件调试： 写程序代码时应先搭建好硬件电路，然后根据硬件电路写程序代码。在调试程序过程中，先保证程序能够运行无错误，然后在烧到实物中观察结果。 2、硬件调试： 硬件电路设计与软件设计完成后，将程序烧写到单片机中，观察运行结果是否符合要求。如果不符合设计要求，应先检查硬件是否能正常工作，如用实验板自带的正确代码检测硬件电路；然后根据设计要求到程序代码中分模块进行调试，比如该设计需用到液晶、矩阵键盘、定时器、独立键盘、中断和LED灯等，如果测试过程中液晶模块不能正常显示或者显示乱码，应将液晶模块单独分离出来进行测试，其他模块亦是如此。程序调试完成后，应在硬件电路上反复运行，以确保程序和硬件电路的稳定性。 这次单片机程序设计专周，我感觉收获了很多，尤其是在提升自身的工作和自主学习能力方面。我在大二上学期就开始在实验室自学单片机，但是因为是自学，自觉性就很差，而且自学也是一件比较难的事，学习过程中一直都是学习和模仿别人的代码，看着别人写出来的程序代码，总觉得都能看懂，所以自己基本上没有自己构思写程序代码， 唯一做过一次全自动洗衣机也是看着别人写的源程序代码，不停的修修改改。 这次刚拿到设计项目时，本以为不难，一开始还信心满满，然而开始做就感觉有些茫然了，尤其是项目中还有些知识是我还没学过的，比如液晶。所以我们组就必须得先把液晶学了，把需要学习的模块学完后，先是毫无头绪的写主程序，整个过程举步维艰，然后我们去学习了别人的设计方法，开始分工和分模块进行。组内分组搭建硬件电路，和写程序，先把电路搭建好，再写程序。写程序的过程中，我们是把程序分成几个小模块：液晶显示模块、键盘输入模块、抢答模块，然后每个模块写成子程序，在主程序中只需调用各个子程序即可。 在程序调试过程中，也遇到各种问题，但都逐个解决了。在整个设计过程中，我学到了许多课堂上老师无法传授的知识，也真正地做出了一件自己的产品。
单片机源程序如下:
- #include<reg52.h>
- #define uchar unsigned char
- #define uint unsigned int
- uchar num=0,num1=0,num2=0,num3=0,num4=0,num5=0,num6=0,flag=0,flag1=0,flag4=0,flag5=0,circle=0;
- sbit ledbiaozhun=P1^0; //LED指示灯
- sbit ledjingji =P1^1;
- sbit leddandu =P1^2;
- sbit ledpaishui =P1^3;
- sbit ledqiangxi =P1^4;
- sbit ledruoxi =P1^5;
- sbit ledxidi =P1^6;
- sbit ledpiaoxi =P1^7;
- sbit ledtuoshui =P2^0;
-
- sbit sshuiwei =P3^6; //水位开关
- sbit sgai =P3^7; //盖开关
- sbit paishui=P2^3; //排水阀控制
- sbit jinshui=P2^2; //进水阀控制
-
- sbit U2=P2^4;
- sbit U3=P2^5;
- sbit k1=P3^0; // 步进改变"标准、经济、单独、排水"四种方式
- sbit k2=P3^1; //强洗、弱洗
- sbit k3=P3^2; //运行、暂停和解除报替功能
- void init()
- {
- uchar a=0,b=0,c=0;
- TMOD=0x01; //T0工作于方式1
- TH0=(65536-50000)/256; //定时时间50ms
- TL0=(65536-50000)%256;
- EA=1; //开总中断
- ET0=1; //开T0中断
- TR0=0; //关闭T0
- EX0=1; //开外部中断0
- IT0=1; //外部中断0边沿触发方式
- U2=1; //电机停转
- U3=1;
- P0=0xff;
- }
- void delayms(uint xms) //延时
- {
- uint i,j;
- for(i=xms;i>0;i--)
- for(j=110;j>0;j--);
- }
-
- void key() //控制按键
- {
- circle=1;
- if(k1==0) //标准、经济、单独、排水按下
- {
- delayms(10); //延时消抖
- if(k1==0) //再判
- {
- num++; //K1按下次数加1
- if(num==4)
- num=0; //等于4，按下次数清0
- while(!k1); //等待按键释放
- }
- }
-
- if(k2==0) //强弱选择
- {
- delayms(10); //延时消抖
- if(k2==0) //再判
- {
- num1++; //按下次数加1
- if(num1==2)
- num1=0; //等于2，按下次数清0
- while(!k2); //等待按键释放
- }
- }
- }
-
- void qiang() //强
- {
- if(flag4==0) //电机正转
- {
- U2=0;
- U3=1;
- }
-
- if(flag4==1) //电机反转
- {
- U2=1;
- U3=0;
- }
- }
- void ruo() //弱
- {
- if(flag5==0) //电机正转
- {
- U2=0;
- U3=1;
- }
-
- if(flag5==1) //电机反转
- {
- U2=1;
- U3=0;
- }
- }
-
- void qbiaozhun() //强标准
- {
- /*******洗涤********/
- num=0;
- num1=0;
- ledbiaozhun=0;//标准洗LED亮
- ledqiangxi=0; //强洗LED亮
- jinshui=0; //打开进水阀
- ledxidi=1; //洗涤
- ledpiaoxi=1; //漂洗LED亮
- ledtuoshui=1; //脱水LED亮
- delayms(5000);//水位监测
- jinshui=1; //关闭进水阀
- ledxidi=0;
- flag1=1; //
- TR0=1; //启动定时器T0
- while(flag==0)//flag为洗涤次数标志位
- {
- if(flag==0&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=1; //
- qiang();
- }
- if(flag==0&&num2==2)
- {
- TR0=0; //关闭定时器T0
- U2=1; //电机停止
- U3=1;
- }
- };
- //漂洗
- U2=1;
- U3=1;
- TR0=0;
- flag1=0;
- paishui=0; //排水
- ledtuoshui=1;
- ledpiaoxi=1;
- ledxidi=1;
- delayms(5000);
- paishui=1; //关闭排水
- delayms(100);
- jinshui=0; //打开进水
- delayms(5000);
- jinshui=1; //关闭进水
- ledpiaoxi=0;
- flag1=2;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==1)
- {
- if(flag==1&&num2==1)//强漂洗
- {
- TR0=1;
- flag1=2;
- qiang();
- }
- if(flag==1&&num2==2)//暂停强漂洗
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- //漂洗
- U2=1;
- U3=1;
- TR0=0;
- flag1=0;
- paishui=0;
- ledtuoshui=1;
- ledpiaoxi=0;
- delayms(5000);
- paishui=1;
- delayms(100);
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- flag1=2;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
-
- while(flag==2)
- {
- if(flag==2&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=2;
- qiang();
- }
- if(flag==2&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- } ;
- //脱水
- U2=1;
- U3=1;
- TR0=0;
- flag1=0;
- paishui=0;//打开排水
- ledtuoshui=0;
- ledpiaoxi=1;
- while(sgai);
- paishui=1;
- delayms(1000);
- flag1=3;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==3)
- {
- if(flag==3&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- U2=0;
- U3=1;
- flag1=3;
- }
- if(flag==3&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- ledtuoshui=1;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- }
-
- void qjingji() //强经济
- {
- /*******洗涤********/
- num=0;
- num1=0;
- ledjingji=0;
- ledqiangxi=0;
- ledtuoshui=1;
- ledpiaoxi=1;
- ledxidi=1;
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- flag1=1; //控制定时器中的洗涤指示灯
- TR0=1;
- while(flag==0)
- {
- if(flag==0&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=1;
- qiang();
- }
- if(flag==0&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
-
- //漂洗
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- paishui=0;
- ledjingji=0;
- ledtuoshui=1;
- ledxidi=1;
- delayms(5000);
- paishui=1;
- delayms(100);
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- ledpiaoxi=0;
- flag1=2;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==1)
- {
- if(flag==1&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=2;
- qiang();
- }
- if(flag==1&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- //脱水
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- paishui=0; //打开排水
- ledjingji=0;
- ledtuoshui=0;
- ledpiaoxi=1;
- delayms(5000);
- while(sgai);
- paishui=1;
- delayms(1000);
- flag1=3;
- TR0=1;
- flag=2;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==2)
- {
- if(flag==2&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- U2=0;
- U3=1;
- flag1=3;
- }
- if(flag==2&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- ledtuoshui=1;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- }
-
- void qdandu() //强单独
- {
- num=0;
- num1=0;
- ledqiangxi=0;
- ledxidi=0;
- leddandu=0;
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;//关闭进水阀
- flag1=1;
- TR0=1;
- while(flag==0)
- {
- if(flag==0&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=1;
- qiang();
- }
- if(flag==0&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- flag1=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
-
- void rbiaozhun() //弱标准
- {
- /*******洗涤********/
- num=0;
- num1=0;
- ledbiaozhun=0;
- ledruoxi=0;
- ledtuoshui=1;
- ledpiaoxi=1;
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- ledxidi=0;
- flag1=1;
- TR0=1;
- while(flag==0)
- {
- if(flag==0&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=1;
- ruo();
- }
- if(flag==0&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- //漂洗
- U2=1;
- U3=1;
- TR0=0;
- flag1=0;
- paishui=0;
- ledtuoshui=1;
- ledxidi=1;
- delayms(5000);
- paishui=1;
- delayms(100);
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- ledpiaoxi=0;
- flag1=2;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==1)
- {
- if(flag==1&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=2;
- ruo();
- }
- if(flag==1&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- //漂洗
- U2=1;
- U3=1;
- TR0=0;
- flag1=0;
- paishui=0;
- ledtuoshui=1;
- ledpiaoxi=0;
- delayms(5000);
- paishui=1;
- delayms(100);
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- flag1=2;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==2)
- {
- if(flag==2&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- flag1=2;
- ruo();
- }
- if(flag==2&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- }
- //脱水
- U2=1;
- U3=1;
- TR0=0;
- flag1=0;
- paishui=0;
- delayms(5000);
- ledtuoshui=0;
- ledpiaoxi=1;
- while(sgai);
- paishui=1;
- delayms(1000);
- flag1=3;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==3)
- {
- if(flag==3&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- U2=0;
- U3=1;
- flag1=3;
- }
- if(flag==3&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- ledtuoshui=1;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- }
-
- void rjingji() //弱经济
- {
- /*******洗涤********/
- num=0;
- num1=0;
- ledjingji=0;
- ledruoxi=0;
- ledtuoshui=1;
- ledpiaoxi=1;
- ledxidi=1;
- jinshui=0;
- delayms(5000);
- jinshui=1; //打开进水阀，进水
- flag1=1;
- TR0=1;
- while(flag==0)
- {
- if(flag==0&&num2==1) //弱经济洗
- {
- TR0=1;
- flag1=1;
- ruo();
- }
- if(flag==0&&num2==2) //弱经济洗暂停
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
-
- //漂洗
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- paishui=0; //排水阀打开
- ledjingji=0;
- ledtuoshui=1;
- ledxidi=1;
- delayms(5000);
- paishui=1; //排水阀关闭
- delayms(100);
- jinshui=0; //进水阀打开
- delayms(5000);
- jinshui=1; //进水阀关闭
- ledpiaoxi=0;
- flag1=2;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==1)
- {
- if(flag==1&&num2==1)//漂洗
- {
- TR0=1;
- flag1=2;
- ruo();
- }
- if(flag==1&&num2==2)//漂洗暂停
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- //脱水
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- ledjingji=0;
- ledtuoshui=0;
- ledpiaoxi=1;
- paishui=0; //排水阀打开
- delayms(5000);
- while(sgai);
- paishui=1;
- delayms(3000);
- flag1=3;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==2)
- {
- if(flag==2&&num2==1)
- {
- TR0=1;
- U2=0;
- U3=1;
- flag1=3;
- }
- if(flag==2&&num2==2)
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- ledtuoshui=1;
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- }
-
- void rdandu() //弱单独
- {
- num=0;
- num1=0;
- ledruoxi=0;
- ledxidi=0;
- leddandu=0;
- jinshui=0; //打开进水阀，进水
- delayms(5000);
- jinshui=1;
- flag1=1;
- TR0=1; //启动定时器T0
- while(flag==0)
- {
- if(flag==0&&num2==1) //弱单独洗
- {
- TR0=1;
- flag1=1;
- ruo();
- }
- if(flag==0&&num2==2)//弱单独洗暂停
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- flag1=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
-
- void dpaishui() //排水/脱水
- {
- num=0;
- num1=0;
- ledpaishui=0;
- ledtuoshui=0;
- jinshui=1;
- paishui=0;
- delayms(3000);
- while(sgai);
- delayms(3000);
- flag1=3;
- TR0=1;
- num3=0;
- num4=0;
- while(flag==0)
- {
- if(flag==0&&num2==1) //脱水
- {
- TR0=1;
- flag1=3;
- U2=0;
- U3=1;
- }
- if(flag==0&&num2==2)//暂停脱水
- {
- TR0=0;
- U2=1;
- U3=1;
- }
- };
- U2=1;
- U3=1;
- flag1=0;
- ledtuoshui=1;
- paishui=1; ////排水阀关闭
- }
-
- void main()
- {
- init();
- while(1)
- {
- key(); //键扫描
- if((num1==0&&num==0)&&circle==1) //标准 强洗
- {
- ledruoxi=1; //关闭弱洗LED
- ledpaishui=1; //关闭排水LED
- ledbiaozhun=0;//强标准LED亮
- ledqiangxi=0; //强洗LED亮
- if(num2==1)
- {
- qbiaozhun(); //强标准洗
- }
- if(num2>1) //K3键按下次数为2，暂停洗涤
- {
- ;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==0&&num==1) //经济 强洗
- {
- ledruoxi=1;
- ledbiaozhun=1;
- ledqiangxi=0;
- ledjingji=0;
- if(num2==1)
- {
- qjingji(); //强经济洗
- ledjingji=1;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==0&&num==2) //单独 强洗
- {
- ledruoxi=1;
- ledjingji=1;
- ledqiangxi=0;
- leddandu=0;
- if(num2==1)
- {
- qdandu(); //强单独洗
- leddandu=1;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==0&&num==3)
- {
- ledruoxi=1; //排水 强洗
- leddandu=1;
- ledqiangxi=0;
- ledpaishui=0;
- if(num2==1)
- {
- dpaishui(); //单排水
- ledpaishui=1;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==1&&num==0) //弱 标准
- {
- ledqiangxi=1;
- ledpaishui=1;
- ledruoxi=0;
- ledbiaozhun=0;
- if(num2==1)
- {
- rbiaozhun(); //弱标准洗
- ledruoxi=1;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==1&&num==1) //弱经济
- {
- ledqiangxi=1;
- ledbiaozhun=1;
- ledruoxi=0;
- ledjingji=0;
- if(num2==1)
- {
- rjingji(); //弱经济洗
- ledruoxi=1;
- ledjingji=1;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==1&&num==2)
- {
- ledqiangxi=1;
- ledjingji=1;
- ledruoxi=0;
- leddandu=0;
- if(num2==1)
- {
- rdandu(); //弱单独洗
- ledruoxi=1;
- leddandu=1;
- }
- circle=0;
- }
- if(num1==1&&num==3)
- {
- ledqiangxi=1;
- leddandu=1;
- ledruoxi=0;
- ledpaishui=0;
- if(num2==1) //K3键
- {
- dpaishui(); //单排水
- ledpaishui=1;
- }
- circle=0;
- }
- num2=0;
- }
- }
-
- void T0_time() interrupt 1 //定时
- {
- TH0=(65536-50000)/256; //重赋初值
- TL0=(65536-50000)%256;
- num3++; //定时计数加1
- if(num3==20) //1秒时间到
- {
- num3=0; //计数清0
- if(flag1==1)
- ledxidi=~ledxidi; //洗涤指示取反
- if(flag1==2)
- ledpiaoxi=~ledpiaoxi; //漂洗指示取反
- if(flag1==3)
- ledtuoshui=~ledtuoshui; //脱水指示取反
- num4++;
- num5++;
- num6++;
- if(num4==15) //洗涤定时，15秒到
- {
- num4=0; //清0
- flag++; //标志洗涤次数
- }
- if(num5==5) //强洗周期，5秒到
- {
- num5=0;
- flag4++; //强洗标志加1
- if(flag4==2)
- flag4=0;
- }
- if(num6==3) //弱洗周期 ，3秒到
- {
- num6=0;
- flag5++; //弱洗标志加1
- if(flag5==2)
- flag5=0;
- }
- }
- }
-
- void int0() interrupt 0 //外部中断0 ，K3键
- {
- num2++; //K3按下计数加1 ，num2为1运行，num2为2暂停
- ……………………
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