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// 基于單片機的洗衣機的控制系統設計
/*
1洗衣機的功能及設計
1.1洗衣機功能要求洗衣機的主要工作程序是：洗滌——脫水——漂洗——脫水——漂洗——脫水。上述工作程序中，包含三個過程，洗滌過程、漂洗過程、脫水過程。
(1)洗滌過程：放好待洗物，啟動開關，進水閥通電，向洗衣機供水，當供水達到預定水位時，水位開關接通，進水閥斷電關閉，停止供水。洗滌電動機接通電源，帶動波輪(或桶)旋轉，產生各種形式的水流攪動衣物進行洗滌。通過電動不停的正轉、停、反轉、反復循環，形成洗滌水對洗滌物產生強烈的翻滾作用。同時，衣物之間、衣物與四周桶壁之間產生互相摩擦和撞擊力，以次達到洗滌衣物的目的。 (2)漂洗過程：漂洗的目的在于清除衣物上的洗滌液，因此，漂洗過程與洗滌過程的電器動作是完全相同的。
(3)脫水過程：洗滌或漂洗后，需要對衣物進行脫水以便晾干，節省水資源，所以脫水是洗衣過程中必不可少的環節。洗滌或漂洗過程結束后，電動機停止轉動，排水閥通電，打開排水閥門排水。當水位低到一定程度時，滿足安全條件，脫水電動機接通，電機帶動脫水桶高速旋轉，利用離心力把衣服上的水從桶壁的小眼里甩出。全部洗衣工作完成后，由蜂鳴器發出音響，表示衣物已洗干凈。
1.2洗衣機硬件電路設計
1.2.1 洗衣機總體設計框圖
橢圓型表示指示燈：從上到下依次為強洗、弱洗、洗滌次數、洗衣定時、脫水定時、洗衣剩余時間、脫水剩余時間。電動機正轉為強洗，正反交替轉動設定為弱洗，初始設定的狀態為強洗，若要選擇弱洗模式需按下增加按鍵，再次按下選擇按鍵，則表示洗滌次數的指示燈被點亮，選擇增加或減少按鍵對時間進行加減。然后對脫水時間設定，最后按下啟動鍵，洗衣機開始工作。
1.2.3硬件電路的主要模塊
根據洗衣機的基本功能，硬件電路設計需要考慮：水流強度的問題、洗滌、漂洗、脫水時間設定長短的問題、工作時間或剩余時間的顯示、工作過程中的暫停、啟動、復位、洗完后的報警等問題。采用5l系列單片機作為控制核心，主要包括功能設置及控制電路、洗衣機狀態顯示及輸出控制電路。主要組成部件有：單片機、74LSl38譯碼器、ULN2003、指示燈、數碼管、電動機、蜂鳴器以及按鍵等。
（1）功能設置及控制電路
①暫停鍵K0，接P3．3，用外部中斷1實現工作過程的暫停，根據人的需要可以進行手工洗滌； ②水位開關K1，接P1．O，水位到位時，K1閉合。在進水期間，系統不斷檢測K1，當檢測到K1閉合就停止進水； ③按鍵K2，接P1．6，作為工作過程中的啟動鍵；
④按鍵K3是洗衣強度選擇鍵，接P3．4，每按一次代表一種強度。分別是標準、弱洗、強洗和自編，由4個指示燈進行顯示； ⑤按鍵K4，接P3．5，對洗衣時間進行設置，并用數碼管LEDl和LED2顯示：
⑥按鍵K5，接P3．6，對漂洗、脫水次數進行設置，并用數碼管LEDI顯示；
⑦壓電蜂鳴器接P1．7，作為洗衣時間到以及故障發生的報警器。
（2）洗衣機狀態顯示 74LSl38譯碼器為3—8譯碼器，選用它可以解決I／0口線數量不足問題。從控制要求可知，洗衣機的工作模式以及工作程序必須有7中不同的顯示加以區別。74LSl38譯碼器的輸入端C、B、A分別接P1．3、P1．4、P1．5，輸出端分別與7個發光二極管DO--D6的陰極相連，發光二極管陽極接電源。輸出端YO控制D0“弱洗”指示燈：Y1控制D1“標準洗”指示燈，Y2控制D2“強洗”指示燈，Y3控制D3“自編”指示燈，Y4控制D4“洗衣”指示燈，Y5控制D5“漂洗”指示燈，Y6控制D6“脫水”指示燈
（3）輸出控制電路輸出控制電路由觸發器電路和相應的雙向晶閘管組成�？刂齐姍C正反轉以及進水閥和排水閥的開啟和關閉。通過觸發器電路和相應的雙向晶閘管，電動機的正轉和反轉用單片機P1．1和P1．2進行控制；進水電磁閥和排水電磁閥用單片機的P3．0和P3．1進行控制
1.3洗衣機軟件系統設計
1.3.1主程序設計
根據硬件設計要求，控制主程序流程圖如圖所示。洗衣機通電之后，單片機上電，首先進行程序的初始化，包括定時器O、外部中斷O、外部中斷l的初始化，以及各參數初值的設定。默認洗衣強度為“標準洗”，漂洗次數3次。然后掃描K2、K3、K4、K5鍵的狀態，確定洗衣強度R2、洗衣時間R3和漂洗次數R4。洗衣機處于待命狀態，控制指示燈顯示洗衣強度，液晶顯示預設洗衣時間。當發現啟動鍵K2按下，洗衣機從待命狀態進入工作狀態。完成進水——洗滌——脫水——漂洗的循環過程。當洗衣結束時，控制蜂鳴器發聲。
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#include <reg51.h> //各個引腳功能定義
sbit key_move_stop = P2^0; //啟動、暫停按鍵
sbit key_wash_dehydration = P2^1; //洗滌、脫水按鍵
sbit key_water_detection = P3^2; //水位檢測按鍵外部中斷0
sbit key_cap_open = P3^3; //機蓋裝置按鍵外部中斷1
sbit LED1 = P0^0; //啟動指示燈 sbit LED2 = P0^1; //暫停指示燈
sbit LED3 = P0^2; //洗滌指示燈 sbit LED4 = P0^3; //脫水指示燈
sbit LED5 = P0^4; //進水閥指示燈 sbit LED6 = P0^5; //排水閥指示燈
sbit LED7 = P0^6; //水位滿指示燈 sbit LED8 = P0^7; //機蓋松指示燈
sbit LED9 = P2^7; //報警指示燈
sbit LS138A = P2^2; //數碼管片選
sbit LS138B = P2^3; sbit LS138C = P2^4;
sbit BEEP = P2^6; //蜂鳴器報警
sbit PWM = P2^5; //直流電動機
//共陰數碼管 0-9 -
unsigned int code Disp_Tab[] =
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};
unsigned int i=0,LedNumVal=0; //數碼管計時 0-9 選擇
unsigned int lednum = 0; //定時器0 數碼管計時速率調控變量
unsigned int LedOut[3]; //數碼管計時存儲區
unsigned char key_s,key_v; //按鍵掃描變量
static unsigned int m = 0; //啟動、暫停鍵計數變量
static unsigned int movenum = 0; //暫停功能變量
/***********************************************************/
unsigned char scan_key() //啟動/暫停鍵;洗滌/脫水鍵掃描
{
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) //數碼掃描延時子程序
{
unsigned char b;
for(; a > 0; a--)
for(b = 200; b > 0; b--);
}
/**********************************************************/
void delayms( unsigned char ms) //按鍵消抖延時子程序
{
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() //數碼管清零并直流電動機停止蜂鳴器響三下
{
beep();
PWM = 1;
while(1)
{
unsigned int i = 0;
unsigned int LedNumVal = 0;
PWM = 1;
if(key_wash_dehydration ==0) //洗滌后脫水按下鍵跳出
{
LED3 =1;
LED4 =0;
LED6 =0; break;
}
LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100]|0x80; //百位帶小數點
LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%10]; //個位
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() //數碼管清零并直流電動機停止蜂鳴器響三下
{
beep();
PWM = 1;
while(1)
{
unsigned int i = 0;
unsigned int Led = 0;
LED1 = 1; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
LED3 = 1; //洗滌指示燈
LED4 = 1; //脫水指示燈
LED5 = 1; //進水閥指示燈
LED6 = 1; //排水閥指示燈
LED7 = 1; //水位滿指示燈
LED8 = 1; //機蓋松指示燈
LED9 = 1; //出水閥指示燈
if(key_move_stop ==0) //脫水后按下鍵跳出
{
LED1 = 0; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
LED3 = 1; //洗滌指示燈
LED4 = 1; //脫水指示燈
LED5 = 0; //進水閥指示燈
LED6 = 1; //排水閥指示燈
LED7 = 1; //水位滿指示燈
LED8 = 1; //機蓋松指示燈
LED9 = 1; //報警指示燈
break;
}
LedOut[0]=Disp_Tab[Led%1000/100]|0x80; //百位帶小數點
LedOut[1]=Disp_Tab[Led%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[Led%10]; //個位
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() //數碼管清零并直流電動機停止蜂鳴器響三下
{
beep(); //需要復位跳出
PWM = 1;
while(1)
{
unsigned int i = 0;
unsigned int LedNum = 0;
LedOut[0]=Disp_Tab[LedNum%1000/100]|0x80; //百位帶小數點
LedOut[1]=Disp_Tab[LedNum%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[LedNum%10]; //個位
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() //數碼管計時并直流電動機運轉
{
while(1)
{
PWM = 0;
if(LedNumVal == 101) //計時到100時自動清零并蜂鳴器響三下
{
LedNumVal = 0;
TR0 = 0;
break;
}
if(key_move_stop ==0)
{
movenum++;
if(movenum%2==1)
{
LED1 = 1; //啟動指示燈
LED2 = 0; //暫停指示燈
TR0 = 0; //關閉定時器0
}
else
{
LED1 = 0;
LED2 = 1;
TR0 = 1; //開啟定時器0
}
}
while(key_move_stop ==0); //等待按鍵釋放
LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100]|0x80; //百位帶小數點
LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位
LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%10]; //個位
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; //外部中斷0允許中斷水位檢測
LED1 = 0; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
LED3 = 1; //洗滌指示燈
LED4 = 1; //脫水指示燈
LED5 = 0; //進水閥指示燈
LED6 = 1; //排水閥指示燈
LED7 = 1; //水位滿指示燈
LED8 = 1; //機蓋松指示燈
LED9 = 1; //報警指示燈
}
else if((m>1)&&(m%2==1))
{
LED1 = 0; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
} else
{
LED1 = 1; //啟動指示燈
LED2 = 0; //暫停指示燈
TR0 = 0; //停止定時器工作
}
}
/**********************************************************/
void wash_dehydration_led()
{
static unsigned int j = 0;
j++;
if(j%2 == 1) //啟動并洗滌
{
LED1 = 0; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
LED3 = 0; //洗滌指示燈
LED4 = 1; //脫水指示燈
LED5 = 1; //進水閥指示燈
LED6 = 1; //排水閥指示燈
LED7 = 1; //水位滿指示燈
LED8 = 1; //機蓋松指示燈
LED9 = 1; //報警指示燈
led_display_move();
led_display_zero();
}
else //啟動并脫水
{
LED1 = 0; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
LED3 = 1; //洗滌指示燈
LED4 = 0; //脫水指示燈
LED5 = 1; //進水閥指示燈
LED6 = 0; //排水閥指示燈
LED7 = 1; //水位滿指示燈
LED8 = 1; //機蓋松指示燈
LED9 = 1; //報警指示燈
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; //定時器0開始工作
wash_dehydration_led();
}
}
}
/*********************************************************/
main() {
IT0 = 1; //外部中斷0 水位檢測跳沿觸發方式
EX0=0; //不允許外部中斷0中斷
IT1 = 1; //外部中斷1 機蓋打開跳沿觸發方式
EX1 = 1; //允許外部中斷1中斷
TMOD = 0x01; //定時器0 定時模式方式1
ET0 = 1; //允許定時器0中斷
TR0 = 0; //停止定時器工作
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(); //啟動/暫停鍵洗滌/脫水鍵掃描
if(key_s != key_v)
{
key_v = key_s;
proc_key(key_v);
delayms(30);
}
}
}
}
void counter0(void) interrupt 0
{
EX0=0;
LED7 = 0; //水位滿
LED5 = 1; //進水閥指示燈
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; //啟動指示燈
LED2 = 1; //暫停指示燈
LED3 = 1; //洗滌指示燈
LED4 = 1; //脫水指示燈
LED5 = 1; //進水閥指示燈
LED6 = 1; //排水閥指示燈
LED7 = 1; //水位滿指示燈
LED8 = 1; //機蓋松指示燈
cap_open();
}

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