1、物理與電子工程學院單片機原理與接口技術課程設計報告書 設計題目： 洗衣機水位控制系統的軟件設計 專 業： 自動化 班 級： 一班 學生姓名: 喬彬 學 號: 2010341121 指導教師： 尹世忠 2013年 12月 16 日物理與電子工程學院 課程設計任務書專業： 自動化 班級： 一班 學生姓名喬彬學號2010341121課程名稱單片機設計題目洗衣機水位控制系統的軟件設計設計目的、主要內容（參數、方法）及要求設計目的：鞏固單片機原理與接口技術課程中所學的知識，提高學生的動手能力和創新能力，培養學生查閱資料和閱讀文獻的能力，培養學生初步的科研能力，為畢業設計奠定基礎。主要內容：本課程設計主要

2、是利用單片機原理與接口技術課程中所學的知識，完成一個洗衣機水位控制系統的軟件設計。設計內容包括洗衣機水位控制的原理說明、給出水位控制程序的流程圖的設計、用匯編語言給出水位控制的程序清單、上機運行程序保證程序的正確無誤。設計要求：1、用匯編語言設計洗衣機水位控制程序，要求根據洗衣量的多少有3個不同的水位選擇。2、完成該課題的程序設計、提交程序設計框圖及程序設計清單。3、上機運行所設計的程序，確保程序無誤。4、通過老師審核，提交課程設計報告。工作量2周時間，每天3學時，共計42學時進度安排第1-3天：根據任務書的要求查閱相關資料。閱讀相關文獻。搞清楚本課題的設計內容，對本課題的設計有個初步的設想。

3、第4-5天：完成本課題設計的基本設計方案，通過指導老師的審核。第6-7天：完成課題的硬件電路的設計,完成程序設計。第8-9天：進行調試。第10-11天：撰寫課題設計報告書，并根據指導教師的意見進行修改。第12天：完成課程設計報告書。第13天：提交報告書。第14天：指導教師批閱課程設計報告書。主要參考資料1韓志軍，沈晉源，王振波.單片機應用系統設計M機械工業出版社，2005年2李全利.單片機原理與接口技術M高等教育出版社，2009年第二版3馬淑蘭.單片機技術及應用實例分析M西安電子科技大學出版社，2009年指導教師簽字教研室主任簽字摘 要本文以AT89S51單片機為核心，設計了滾筒洗衣機模型系統

4、。從洗衣機的控制要求及功能出發，采用 AT89S51單片機設計滾筒洗衣機的模型。介紹該洗衣機的控制系統、硬件電路、程序設計以及總體工作過程?？刂葡到y主要由電源電路、水位檢測電路、電機正反轉驅動電路、數碼顯示電路以及進出水控制電路等五大模塊。對單片機進行編程，由程序執行相關過程的控制操作，四個I/O口充分指派給水位檢測控制、電機正反轉控制、進水與排水控制、數碼顯示等模塊電路，各電路部分相互區分又構成統一整體，外加水容器、器件等形成最終的滾筒洗衣機控制模型。該洗衣機裝水容量為1-2升，控制器可設定高、中、低水位和洗衣過程，控制電動機的正反轉，自動進水和排水。關鍵詞：洗衣機控制系統；單片機；水位控制

5、目 錄前言51 方案選擇51.1控制系統的選擇51.2水位檢測61.3電動機驅動電路61.4顯示模塊61.5進水與出水電路62 系統組成與設計72.1系統的組成72.2系統結構框圖73 硬件電路部分73.1單片機系統電路73.2水位檢測電路83.3電機驅動電路93.4數碼顯示電路104 軟件的設計4.1單片機I/O口分配4.2程序流程圖4.3源程序心得體會參考文獻前 言 隨著單片機技術日新月異的發展，單片機以其集成度高、運算速度快、體積小、功能全、價格低廉、開發方便的優勢應用到生活的各個領域。本文以AT89S51單片機為核心，設計了滾筒洗衣機模型系統。本系統實現了對洗衣機整個洗衣過程的控制，控

6、制系統主要由電源電路、水位檢測電路、電機正反轉驅動電路、數碼顯示電路以及進出水控制電路等五大模塊構成。電源電路為控制電路提供穩定的5V直流電壓，供電動機、電磁閥工作；控制電路負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89S51單片機、兩位共陰數碼管、按鍵等組成；水位控制電路實現水位檢測、電機驅動、進水、排水等功能，主要由水位檢測器、電動機、傳動系統部件、進水排水部件組成。本系統的電路并不復雜，給AT89S51單片機載入軟件程序后，能夠實現洗衣機的基本控制功能。雖然不能與電器市場上的洗衣機控制系統媲美，但也具有一定的實用性。1方案選擇1.1控制系統的選擇 選用單片機，它體積小、質量輕、使用不同的接口電

7、路及編制不同的應用程序就可完成不同的功能；電路設計簡單，使用方便，為學習、應用和開發提供了便利條件，且市場價格比較便宜、對于本洗衣機控制系統完全能滿足要求。AT89系列單片機的基本特征： （1）、內部含Flash存儲器，存儲器容量可達20K （2）、程序易修改，信息可有效保存 （3）、與89C51插座兼容 （4）、靜態時鐘模式，低功耗 （5）、錯誤編程亦無廢品產生 （6）、程序燒錄方便、可進行反復系統實驗 （7）、32個可編程I/O口線 （8）、2個可編程定時/計數器 （9）、5個中斷源，2個優先級 （10）、單一+5V電源供電 （11）、一個全雙工串行通信口1.2水位檢測 利用74HC00邏

8、輯控制部件，根據與非門的特性，組成三種高低電平的信號，達到控制三種水位狀態。且邏輯部件控制靈活，性能較穩定，能符合我們設計的要求。1.3電動機驅動電路 構造NPN和PNP組成復合管形式，采用達林管TIP122和TIP127組成H橋電路，輸出電流可以達到3A，驅動能力夠大，價格低，容易購買。1.4顯示模塊 用LED數碼顯示器，作數據顯示，簡單、直觀，占用空間小，在本設計系統中顯示水位數字模式和洗衣重復次數等已能滿足要求。1.5進水與出水電路 利用12V的直流抽水泵進行進水與排水，由單片機調用程序控制繼電器，從而控制抽水電動機的工作，效果較佳。2系統組成與設計2.1系統的組成本系統采用AT89S5

9、1單片機作為主控芯片，對單片機進行編程，由程序執行相關過程的控制操作，四個I/O口充分指派給水位檢測控制、電機正反轉控制、進水與排水控制、數碼顯示等模塊電路，各電路部分相互區分又構成統一整體，外加水容器、器件等形成最終的滾筒洗衣機控制模型。該洗衣機裝水容量為1-2升，控制器可設定高、中、低水位和洗衣過程，控制電動機的正反轉，自動進水和排水。洗衣機的控制過程主要為：接通電源后，數字顯示“0”，電動機進入準備運行狀態。根據單片機程序設定高、中、低水位和洗衣重復次數（進水、排水次數），可在15次內任意預置。設定電動機的循環次數（四個節拍表示一個循環），可在19次循環周期內任意預置。按下起動開關，按設

10、定水位自動進水，到達設定水位后停止進水。緊接著電動機開始循環運行，每次循環由四個節拍組成：電動機正轉，持續8秒；電動機停轉，持續2秒；電動機反轉，持續8秒；電動機停轉，持續3秒。每個循環周期為20秒。數字顯示電動機已經循環的次數。到達預定循環次數后，電動機停轉。洗衣過程完成后，打開排水閥，自動排水和脫水。脫水時電動機正轉10秒，停轉2秒又正轉10秒。然后重新進水和控制電動機循環運行，數字顯示進排水已經重復的次數。到達洗衣重復次數后，發出5次蜂鳴聲，洗衣過程結束。數碼管顯示出最終的循環洗衣次數。2.2系統結構框圖設計如下圖2-2-1 系統結構框圖3硬件電路部分根據洗衣機的基本功能要求，硬件電路設

11、計需要整體考慮：洗衣機進水、排水問題；水位顯示、水位控制；電動機狀態切換、可能抖動的問題；工作過程中的啟動、暫停、復位及結束等問題。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、數碼顯示。主要組成部件有：51單片機、繼電器、指示燈、數碼管顯示器、74HC000邏輯控制器、電動機、電磁閥、電動抽水機、蜂鳴器以及按鍵，還有自制洗衣機構架、滾筒及連接線路等。3.1單片機系統電路主控系統包括水位檢測電路、電機正反轉、數碼顯示以及進出水控制。各部分電路的運行狀態由單片機AT89S51指派、調用。主控系統單片機控制電路如圖3-1-1圖3-1-1 主控系統單

12、片機控制電路 功能實現: 洗衣機控制系統,控制器可設定高、中、低水位，控制電動機的正反轉，自動進水和排水。自動進水和排水次數為1-5次，設定電動機的循環次數為1-9次。3.2水位檢測電路主要采用74HC000邏輯控制部件，以與非門接入的形式，設計成低、中、高水位三種功能要求，外加數碼顯示電路顯示水位的模式，水位檢測控制電路如圖3-2-2所示圖3-2-1 水位檢測電路原理圖3.3電機驅動電路電機控制電路采用H橋式電路，以達林管TIP122和TIP127組成復合管形式，提供穩定工作電源，能為電機驅動提供3A的電流，實現電機的正常工作環境，該部分主要原理圖如圖3-3-1所示 圖3-3-1 電機驅動原

13、理圖 3.4數碼顯示電路 LED數碼管顯示，為使數碼管數字顯示更亮、更清晰，在其前端加入了電流增強電路，即用鎖存器74HC573連接單片機D0D7端口，經鎖存器輸出端口接上數碼管。該部分原理圖如圖3-4-1所示 圖3-4-1數碼顯示電路原理圖4軟件的設計4.1單片機I/O口分配單片機P0.0為水位模式鍵，實現水位模式選擇，可預設低、中、高水位；P0.1為進排水次數鍵，可設定進水、排水次數為15次；P0.2為電機循環次數鍵，循環次數為1-9次；P0.3為低水位檢測；P0.4為中水位檢測；P0.5為高水位檢測；P0.6控制進水，P0.7為出水控制；P1.0為電機控制，程序調用P1.2進行電機啟動，

14、實現電機的正轉、反轉、停轉等洗衣狀態。蜂鳴器狀態由P1.3指控，洗衣結束時，以報警的形式提示。P1.4、P1.5、P1.6和P1.7為數碼管連接，指示水位模式、電機循環、洗衣次數和循環次數的直觀狀態。P2.7口控制個位數碼管，即電機轉動的次數，而P2.6口控制十位數碼管顯示。P3.0為水位模式選擇，P3.1為準備排水端口，P3.2為進排水計數端口。4.2程序流程圖圖4-2-1 程序流程圖4.3源程序ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0LED1 EQU 22H ； IED2 EQU 23H ； LED3 EQU 24H ； BOX1 EQU 25H ； BOX

15、2 EQU 26H ； BOX3 EQU 27H ； BOXES EQU 28H ； PARTS： EQU 2BH ； PRECNT EQU 2EH ； LEDADD1 EQU 8400H ； LEDADD2 EQU 8800H ； LEDADD3 EQU 8C00H ； BUFF EQU 2FH ； ORG 0100H ；控制主程序MAIN： MOV SP， #50H MOV R0， #22HMOV A， #00HMOV R1， #0DHCLRZERO： MOV R0， A ； INC R0DJNZ R1，CLRZEROMOV 20H， #00H ； MOV 21H， #00HMOV DPT

16、R， #8003H ； MOV A， #98H MOVX DPTR ， ASETB IT0 ； SETB EX0 ； SETB EA ；開中斷MOV R0,#BOXESMOV DPTR, #LEDADD1 ; PUSH DPHPUSH DOLMOV DPTR, #8002HWAIT： MOV A, PRECNT ； CJNE A, #06H, WAIT ； WORK： SETB 00H ； SETB 03H ； MOV A, 20H ； MOV DPTR, #8002HMOVX DPTR， ALOOP1： MOVX A， DPTRJNB ACC.7， LOOP1 ； MOV LED1， #00

17、H ； MOV LED2， #00HMOV LED3， #00HLCALL DISPLAY ； CLR 00H ； SETB 01H ； MOV A，20H ； MOV DPTR， #8002HMOVX DPTR ， ALOOP2： MOV DPTR， #8002HMOVX A，DPTRJNB ACC.6， LOOP2 ； JNB ACC.4， STOP ； LCALL PARTADD1 ； LCALL DISPLAY ； LCALL PARTCOMP ； JB 08H,STOPM ； AJMP LOOP2 ； STOPM： LCALL BOXADD1 ； LCALL BOXCOMP ； JB

18、 09H, FINISH ； LJMP WORK ； FINISH： CLR 00H ； CLR 01HMOV A， 20HMOVX DPTR， AMOV BOX1， #00HMOV BOX2， #00HMOV BOX3， #00HLOOP3 MOV DPTR，#8002H ； MOVX A， DPTRJB ACC.5， LOOP3LJMP WORK ； STOP：CLR 00H ； CLR 01HMOV A， 20HMOVX DPTR，ALJMP MAIN ； INTO： MOV DPTR， #8000H ； MOVX A，DPTRMOV RO， A MOV DPTR， #8001H ； M

19、OVX DPTR， APOP DPL ； POP DPH MOVX DPTR， A ； MOV A ，DPHADD A ， #04H ； MOV DPH， APUSH DPH ； PUSH DPLINC R0 ； INC PRECNT ； REST DISPLAY： MOV A，LED1 ； MOV DPTR，#SEGTBLMOVC A，A+DPTR ； MOV DPTR， #8001H ； MOVX DPTR，AMOV DPTR，#LEDADD1 ； MOVX DPTR，AMOV A， LED2 ； MOV DPTR，#SEGTBLMOVC A，A+DPTRMOV DPTR， AMOVX D

20、PTR，AMOV DPTR，#LEDADD2 ； MOVX DPTR， AMOV A， LED3 ； MOV DPTR#SEGTBLMOVC A，A+DPTRMOV DPTR，8001HMOVX DPTR，AMOV DPTR， #LEDADD3 ； MOVX DPTR， ARETSEGTBL DB 3FH，06H， 5BH， 4FH， 66H，6DH，7DH，07H，7FH，67HPARTADD1： MOV R0， #LED3 ； MOV A，R0ADD A， 01HDA AJB 24H，ADD2RETADD2： CLR 24HDEC R0MOV A， R0ADD A， #01HDA AJB

21、1CH，ADD3RETADD3： CLR 1CHDEC R0MOV A，R0ADD A，#01HDA AJB 14H，ADD4RETADD4： CLR 14HMOV R0，#00HRET PARTCOMP： MOV R0，#PARTS ； MOV R1，#LED1 ； MOV R2，#03HCOMP1： MOV A， R0MOV BUFF，R1CJNE A，CUFF，COMP2INC R0INC R1DINZ R2， COMP1SETB 08H ； RETCOMP3： CLR 08HRETCOMP2： JNC COMP3LJMP ALARM ALARM： SETB 02HCLR 00HCLR 01HCLR 03HMOV A， 20HMOV DPTR，#8002HMOVX DPTR， ALJMP MAIN心得體會在設計之初，我們首先拿到了畢業設計的題目洗衣機水位控制系統設計，從中我知道了這次設計的目的、要求以及要完成的工作。開題之后我們進入了資料檢索階段，通過在網上及圖書館查找