小白求助！关于单片机洗衣机控制系统的设计 -

// 基于单片机的洗衣机的控制系统设计
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1洗衣机的功能及设计
1.1洗衣机功能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。
1.2洗衣机硬件电路设计
1.2.1 洗衣机总体设计框图
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。
1.2.3硬件电路的主要模块
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。
（1）功能设置及控制电路
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。
（2）洗衣机状态显示 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
（3）输出控制电路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
1.3洗衣机软件系统设计
1.3.1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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#include <reg51.h> //各个引脚功能定义
sbit key_move_stop = P2^0; //启动、暂停按键
sbit key_wash_dehydration = P2^1; //洗涤、脱水按键
sbit key_water_detection = P3^2; //水位检测按键外部中断0
sbit key_cap_open = P3^3; //机盖装置按键外部中断1
sbit LED1 = P0^0; //启动指示灯 sbit LED2 = P0^1; //暂停指示灯
sbit LED3 = P0^2; //洗涤指示灯 sbit LED4 = P0^3; //脱水指示灯
sbit LED5 = P0^4; //进水阀指示灯 sbit LED6 = P0^5; //排水阀指示灯
sbit LED7 = P0^6; //水位满指示灯 sbit LED8 = P0^7; //机盖松指示灯
sbit LED9 = P2^7; //报警指示灯
sbit LS138A = P2^2; //数码管片选
sbit LS138B = P2^3; sbit LS138C = P2^4;
sbit BEEP = P2^6; //蜂鸣器报警
sbit PWM = P2^5; //直流电动机
//共阴数码管 0-9 -
unsigned int code Disp_Tab[] =
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};
unsigned int i=0,LedNumVal=0; //数码管计时 0-9 选择
unsigned int lednum = 0; //定时器0 数码管计时速率调控变量
unsigned int LedOut[3]; //数码管计时存储区
unsigned char key_s,key_v; //按键扫描变量
static unsigned int m = 0; //启动、暂停键计数变量
static unsigned int movenum = 0; //暂停功能变量
/***********************************************************/
unsigned char scan_key() //启动/暂停键;洗涤/脱水键扫描
{
unsigned char Key_s; Key_s = 0x00;
Key_s |= key_wash_dehydration; Key_s <<= 1;
Key_s |= key_move_stop;
return Key_s;
}
/************************************************************/
void delay( unsigned int a) //数码扫描延时子程序
{
unsigned char b;
for(; a > 0; a--)
for(b = 200; b > 0; b--);
}
/**********************************************************/
void delayms( unsigned char ms) //按键消抖延时子程序
{
unsigned char k;
while(ms--)
{
for(k = 0; k < 120; k++);
}
}
/***********************************************************/
void beep() {
unsigned int n = 0;
BEEP = 1;LED9 = 1;
for(; n<6;n++)
{
BEEP = 0;LED9 = 0;
delayms(3000);
BEEP = 1;LED9 = 1;
delayms(1000);
}
}
/*************************************************************/
void led_display_zero() //数码管清零并直流电动机停止蜂鸣器响三下
{
beep();
PWM = 1;
while(1)
{
unsigned int i = 0;
unsigned int LedNumVal = 0;
PWM = 1;
if(key_wash_dehydration ==0) //洗涤后脱水按下键跳出
{
LED3 =1;
LED4 =0;
LED6 =0; break;
}
LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100]|0x80; //百位带小数点
LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%10]; //个位
for( i=0; i<3; i++)
{
P1= LedOut[i];
switch(i)
{
case 0:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; break;
case 1:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; break;
case 2:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;
default:break;
}
delay(10);
P1 = 0x00;
}
}
}
/*************************************************************/
void led_display_over() //数码管清零并直流电动机停止蜂鸣器响三下
{
beep();
PWM = 1;
while(1)
{
unsigned int i = 0;
unsigned int Led = 0;
LED1 = 1; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
LED3 = 1; //洗涤指示灯
LED4 = 1; //脱水指示灯
LED5 = 1; //进水阀指示灯
LED6 = 1; //排水阀指示灯
LED7 = 1; //水位满指示灯
LED8 = 1; //机盖松指示灯
LED9 = 1; //出水阀指示灯
if(key_move_stop ==0) //脱水后按下键跳出
{
LED1 = 0; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
LED3 = 1; //洗涤指示灯
LED4 = 1; //脱水指示灯
LED5 = 0; //进水阀指示灯
LED6 = 1; //排水阀指示灯
LED7 = 1; //水位满指示灯
LED8 = 1; //机盖松指示灯
LED9 = 1; //报警指示灯
break;
}
LedOut[0]=Disp_Tab[Led%1000/100]|0x80; //百位带小数点
LedOut[1]=Disp_Tab[Led%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[Led%10]; //个位
for( i=0; i<3; i++)
{
P1= LedOut[i];
switch(i)
{
case 0:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; break;
case 1:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; break;
case 2:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;
default:break;
}
delay(10);
P1 = 0x00;
}
}
}
/*************************************************************/
void cap_open() //数码管清零并直流电动机停止蜂鸣器响三下
{
beep(); //需要复位跳出
PWM = 1;
while(1)
{
unsigned int i = 0;
unsigned int LedNum = 0;
LedOut[0]=Disp_Tab[LedNum%1000/100]|0x80; //百位带小数点
LedOut[1]=Disp_Tab[LedNum%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[LedNum%10]; //个位
for( i=0; i<3; i++)
{
P1= LedOut[i];
switch(i)
{
case 0:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; break;
case 1:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; break;
case 2:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;
default:break;
}
delay(10);
P1 = 0x00;
}
}
}
/************************************************************/
void led_display_move() //数码管计时并直流电动机运转
{
while(1)
{
PWM = 0;
if(LedNumVal == 101) //计时到100时自动清零并蜂鸣器响三下
{
LedNumVal = 0;
TR0 = 0;
break;
}
if(key_move_stop ==0)
{
movenum++;
if(movenum%2==1)
{
LED1 = 1; //启动指示灯
LED2 = 0; //暂停指示灯
TR0 = 0; //关闭定时器0
}
else
{
LED1 = 0;
LED2 = 1;
TR0 = 1; //开启定时器0
}
}
while(key_move_stop ==0); //等待按键释放
LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100]|0x80; //百位带小数点
LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%10]; //个位
for( i=0; i<3; i++)
{
P1 = LedOut[i];
switch(i)
{
case 0:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; break;
case 1:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; break;
case 2:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;
default:break;
}
delay(10);
P1 = 0x00;
}
}
}
/***********************************************************/
void move_stop_led()
{
m++;
if(m == 1)
{
EX0=1; //外部中断0允许中断水位检测
LED1 = 0; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
LED3 = 1; //洗涤指示灯
LED4 = 1; //脱水指示灯
LED5 = 0; //进水阀指示灯
LED6 = 1; //排水阀指示灯
LED7 = 1; //水位满指示灯
LED8 = 1; //机盖松指示灯
LED9 = 1; //报警指示灯
}
else if((m>1)&&(m%2==1))
{
LED1 = 0; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
} else
{
LED1 = 1; //启动指示灯
LED2 = 0; //暂停指示灯
TR0 = 0; //停止定时器工作
}
}
/**********************************************************/
void wash_dehydration_led()
{
static unsigned int j = 0;
j++;
if(j%2 == 1) //启动并洗涤
{
LED1 = 0; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
LED3 = 0; //洗涤指示灯
LED4 = 1; //脱水指示灯
LED5 = 1; //进水阀指示灯
LED6 = 1; //排水阀指示灯
LED7 = 1; //水位满指示灯
LED8 = 1; //机盖松指示灯
LED9 = 1; //报警指示灯
led_display_move();
led_display_zero();
}
else //启动并脱水
{
LED1 = 0; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
LED3 = 1; //洗涤指示灯
LED4 = 0; //脱水指示灯
LED5 = 1; //进水阀指示灯
LED6 = 0; //排水阀指示灯
LED7 = 1; //水位满指示灯
LED8 = 1; //机盖松指示灯
LED9 = 1; //报警指示灯
led_display_move();
led_display_over();
}
}
/*********************************************************/
void proc_key(unsigned char key_v)
{
if((key_v & 0x01) == 0)
{ move_stop_led();
}
else if((key_v & 0x02) == 0)
{ if(m%2==1)
{ TR0 = 1; //定时器0开始工作
wash_dehydration_led();
}
}
}
/*********************************************************/
main() {
IT0 = 1; //外部中断0 水位检测跳沿触发方式
EX0=0; //不允许外部中断0中断
IT1 = 1; //外部中断1 机盖打开跳沿触发方式
EX1 = 1; //允许外部中断1中断
TMOD = 0x01; //定时器0 定时模式方式1
ET0 = 1; //允许定时器0中断
TR0 = 0; //停止定时器工作
TH0 = 0xDB;
TL0 = 0xF0; //10ms EA=1;
P0 = 0xff;
key_v = 0x03;
LS138A=0;
LS138B=0;
LS138C=0;
while(1)
{
key_s = scan_key();
if(key_s != key_v)
{
delayms(10);
key_s = scan_key(); //启动/暂停键洗涤/脱水键扫描
if(key_s != key_v)
{
key_v = key_s;
proc_key(key_v);
delayms(30);
}
}
}
}
void counter0(void) interrupt 0
{
EX0=0;
LED7 = 0; //水位满
LED5 = 1; //进水阀指示灯
EX0=1;
}
void time0(void) interrupt 1
{
lednum++;
TR0 = 0;
TH0 = 0xDB; //10ms
TL0 = 0xF0;
if(lednum == 50)
{
lednum = 0;
LedNumVal++;
}
TR0 = 1;
}
void counter1(void) interrupt 2
{
EX1 = 0;
LED1 = 1; //启动指示灯
LED2 = 1; //暂停指示灯
LED3 = 1; //洗涤指示灯
LED4 = 1; //脱水指示灯
LED5 = 1; //进水阀指示灯
LED6 = 1; //排水阀指示灯
LED7 = 1; //水位满指示灯
LED8 = 1; //机盖松指示灯
cap_open();
}

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