微控制器課程設計報告
姓名：陳得維
班級：32040901
學號: 3204090105
專業：電氣工程及其自動化
時間：2023年12月28日
指導教師：段晨東、張文革
設計要滿足如下要求：實現6種模式的互動選擇：標準，輕柔，快洗和單獨地進行洗滌、漂洗和脫水操作，被選中的模式用led顯示器表明。
實現不同模式下的洗衣過程，根據衣物多少允許使用者設定4種的水位，被選中的水位用led顯示器表明。當洗衣機啟動後，上水電磁閥開啟注水，當水到達設定的限位時，上水電磁閥斷電，注水過程停止，啟動電機全自動控制洗衣操作，整個過程的進行按時間控制，時間自定。液位檢測和控制：
使水位限定在某乙個給定的液位範圍內，當水位越限時開啟下水電磁閥放水，不啟動洗衣過程，待滿足要求後，投入執行。當投入洗衣量大於洗衣機額定容量時，控制系統應報警，不啟動洗衣過程。待滿足要求後，投入執行。
本設計通過採用at89c51微控制器，通過74ls139，水位檢測機構，led數碼顯示器，led發光二極體，獨立鍵盤，繼電器，進排水閥等硬體實現了上述功能要求。
應用表明該系統具有水位選擇，模式設定，水位越限檢測，過容及脫水安全保護等功能。其效能可靠，提到了效率，降低了能耗，減少了噪音。
關鍵字：89c51rc 智慧型家電自動控制洗衣機
微控制器又稱微控制器，或稱嵌入式控制器。而現在的智慧型家電無一例外是採用微控制器來實現的，所以家用電器是微控制器應用最多的領域之一。它是家用電器實現智慧型化的心臟和大腦。
由於家用電器體積小，故要求其控制器體積更小以便能嵌入其結構之中。而家用電器品種多，功能差異也大，所以又要求其控制器有靈活的控制功能。微控制器以微小的體積和程式設計的靈活性而產生多種控制功能，完全可以滿足家用電器的需求。
波輪式全自動洗衣機是家用電器領域的重要一員，在全自動洗衣機市場中占有很大的比例，其中絕大多數品是用微控制器來實現的
at89c52微控制器是atmel公司8位微控制器系列產品之一，是一種20引腳雙列直插式晶元。它內含4kb可反覆燒錄的flash儲存器，ram位元組也有128個，15個i/o口，5個中斷，2個定時，已經可以滿足程式的需要，指令也和51系列相容，基於上述特點，選擇它來設計一台智慧型洗衣機，完全可以達到以下的功能：
1、洗衣程式功能：含6種獨立程式，即標準洗衣程式、輕柔洗衣、快洗、單次洗衣、漂洗、脫水功能；
2、特殊功能：安全保護、防振、間歇工作、聲光顯示功能。
全自動洗衣機由微控制器at89c51為核心加上有關積體電路及元器件組成。從圖中看出，這個全自動洗衣機控制邏輯電路相當簡單
全自動洗衣機的工作部件有3個，這就是電機.進水閥和排水閥。電機是洗衣機的動力源，它的轉動帶動洗衣桶和波輪的轉動，從而時現對衣物的洗滌。
進水閥用於控制洗衣機的進水量。排水閥用於控制排水。電機在脫水時還高速旋轉帶動衣物脫水。
電機的狀態有3種，即正轉.反轉及停止狀態。電機一般工作在這三種狀態的不斷轉換之中，從而實現洗滌。但在脫水時，只工作在正轉高速狀態。
進水閥和派排水閥則只有開.關這兩種狀態。
從控制電路中可以看出：at89c51的p1埠中的p0.0~p0.
3共四條i/o線通過4塊電磁繼電器分別直接驅動洗衣機的這些工作部件。電磁繼電器是一種常用繼電器，內有電磁鐵心及磁力開關，通電就可使開關切換。之所以選用這個器件，是因為它一方面可使電路進一部簡化，另一方面還可使強.
弱兩類電完全隔離，保證主機板的安全。
uln2003a為7相反相驅動器，用其作為中間反相器，其中的4個反相器可分別驅動4個sp1110繼電器，1個驅動蜂鳴器。uln2003a還有隔離功能，可保護主機板。
74ls139為雙2-4線解碼器，選用它可解決cpu i/o線數量的不足。從控制要求可知，洗衣機有4種不同的顯示來加以區別。74lsw139雙2-4線解碼器僅占用cpu的p3.
7和p3.6兩口線即可提供4種不同顯示的驅動， 其邏輯關係是：p3.
7，p3.6為「11」時d9亮，指示高水位；為「10」時d8亮，指示中2水位；為「01」時d7亮，指示中1水位；為「00」時d6亮，指示低水位。
74ls47為共陽極bcd解碼器，可把bcd碼譯為共陽極七段碼。洗衣機的三大功能是現衣物的洗滌，漂洗，脫水，而這三個可形成6種過程（或更多）在本設計中只有到6種，
洗衣機的過容安全保護和脫水安全保護及防震動功能採用中斷處理方式。這兩個中斷分別對應於cpu的外部中斷「0」和外部中斷「1」。中斷為下跳沿觸發分別對k8和k9進行監測。
開蓋（安全保護）或不平衡（防振動）中斷訊號通過k9加到p3.3。本系統對開蓋和不平衡中斷採取相同的處理方法，因此，共用外部中斷「1」。
在洗衣機未進入工作狀態期間，p1.0為輸入線，用於監測啟動鍵的狀態，當啟動鍵按下時，洗衣機即進入工作狀態。p1.
1，p1.3被設為輸入鍵分別用於模式設定和水位設定，接k2和k4,確定後課按k1確認並進入洗衣狀態。d6為低水位，d7為中1水位,d8為中2水位，d9為高水位。
在洗衣機進水期間，p1.4被用作輸入線，用於監測水位開關狀態（k5），p1.5用於監測越線水位開關(k6)為cpu提供洗衣機的水位資訊；在洗衣機高速脫水期間，當發生開蓋和不平衡中斷時，p1.
2為輸入線(蓋開關k3)，用於撤消中斷請求訊號。cpu的p0.4線通過uln2003a用於驅動蜂鳴器發出各種告警訊號。
p1.6(k7)做輸出線用於脫水完成檢測。4 5腳外接12hz的晶振。
1腳通過10uf電容接到+5v電源，可實現上電自動復位。洗衣機的洗衣模式可通過k2賤進行迴圈選擇。洗衣機水位可通過k4鍵迴圈選擇。
洗衣機的水位可通過d6~d9進行顯示。脫水期間系統在響應開蓋或不平衡終止後，cpu採取軟體查詢的方式方式通過p1.2線對蓋開關進行監測以確定洗衣機是否繼續進行脫水操作。
d1為洗滌脫水指示；d2為進水指示；d3為排水指示；d4代表進水閥；d5代表出水閥。d16~d20為續流二極體，用於保護電磁閥和蜂鳴器。
由at89c51控制的全自動洗衣機的工作主程式框圖如附圖2-1所示。從主程式框圖可以看出，這個控制程式也較為簡單，所以，占用的儲存器容量不大。
從程式框圖中可以看出程式的基本流程，系統上電復位後，首先進行初始話，按k1啟動後預設標準洗衣工作程式和低水位，然後掃瞄k4，k2和啟動鍵k1，這時洗衣機處於待命狀態。通過k2，k4可分別修改洗衣工作程式和水位。掃瞄過程中當發現啟動鍵k1按下時，洗衣機即從待命狀態進入工作狀態。
洗衣機進入工作程式後，系統首先根據ram中r4單元的特徵字判斷洗衣機的洗衣工作程式，若特徵字為00h則為標準洗衣程式、01h則為輕柔洗衣、02快洗、03單次洗衣、04漂洗、05脫水程式。（水位和模式選擇如框圖1-1）
洗衣機的三大功能是實現衣服的洗滌、漂洗和脫水，進入工作狀態後跳到所選工作程式，所有工作程式都是對這三大功能的呼叫和複寫只是時間**和洗滌力度不同，所以完成一次洗衣過程所需的動作為下列過程或其中幾種.
(1)進水動作進行洗滌時，盛水桶內的水量必須達到水位設定要求。洗衣機的進水和水位判斷，是由水位開關k5和進水閥的開合來進行控制的。當桶內沒有水或水量達不到設定水位時，微控制器程式將控制進水閥開啟，開始注水；當桶內的水位達到設定水位時，水位開關k5受壓閉合，程式就可進入下一步 (洗滌)處理。
若水位越線即k6閉合則控制排水閥開啟進行排水直到k5開啟為止。進入下一過程。
(2)排水動作進入脫水動作前應先排水。為了避免空排水造成時間浪費以及排水不完而帶水脫水造成對電機的損害，洗衣機能夠根據實際水量 (缸底水位檢測開關k7決定)對排水進行動態控制。k7開啟則排水完成，關閉排水閥。
(3)洗滌動作洗滌動作指的是電機週期性的 「正轉一停止一反轉一停止 「。不同的洗衣過程 ，控制電機執行「正轉一停止一反轉一停止「的時間是不同的，標準洗滌過程可取：正轉4秒一停止2秒一反轉4秒一停止2秒。
對於輕柔洗滌過程，這個時間要作相應調整為正轉3秒一停止2秒一反轉3秒一停止2秒。
(4)脫水動作排水結束後進入脫水動作，脫水是通過電機的正轉來實現的，同時要求排水閥一直開啟，也正是由於排水閥的開啟，才使脫水時的電機正轉速度不同於洗滌時的電機正轉速度(通過機械裝置實現)。脫水分短脫水和長脫水，短脫水時間為 2分鐘。脫水時電機將一直高速正轉，一般5分鐘的長脫時間。
進入脫水前若洗衣機桶蓋是開啟的，則進行嗚叫、顯示警。進行脫水時若遇洗衣機桶蓋開啟或脫水不平衡，則暫停脫水並進行顯告警，直至使用者合上桶蓋後或調整衣物後，才繼續進行脫水。脫水結束後，進入下一動作。
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