单片机全自动洗衣机程序+仿真+原理图设计调试与分析

2019-12-05 来源：51hei

一、设计任务与要求

利用51单片机模拟全自动智能洗衣机。

按键功能要求
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。
方式功能选择要求

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。

整机功能要求
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。
方案设计与论证

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。

硬件电路设计

图二

电动机驱动模块电路设计

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。

电源模块电路设计

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。

控制按键

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。

进水阀和排水阀控制继电器

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

程序附在最后

图三

调试与分析

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。

总结

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。

这次刚拿到设计题目时，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，尤其是题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

#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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