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1、设计（论文）题目分工项目办学点（系）专业班级学号学生姓名起讫日期地点指导教师江苏城市职业学院毕业设计（论文）（2012 届）智能洗衣机控制系统设计硬件部分淮安 电子工程系电子信息工程技术09电子（大）0521何红梅2011年12月20日一2012年3月10日淮安张姮 职称 讲师2012年3月10日目录摘要 关键词 错误!未定义书签。第一章简介错误!未定义书签。第二章 电路部分 错误!未定义书签。智能洗衣机的设计方案分析错误!未定义书签。单片机设计方案错误!未定义书签。单元电路设计错误!未定义书签。原理图和元件清单10第三章：硬件部分 错误!未定义书签。单片机简介错误!未定义书签。L298错误!
2、未定义书签。电磁继电器错误!未定义书签。三极管9012和9013的比较及原理。错误!未定义书签。第四章 焊接与调试 错误!未定义书签。元器件检测错误!未定义书签。电路板的焊接错误!未定义书签。电路板的调试工艺。错误!未定义书签。调试故障错误!未定义书签。数据记录错误!未定义书签。致谢 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入， 同时带动传统洗衣机的更新。在现代新型家电产品系统中，单片机往往是作为一 个核心、部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及 针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本设计是
3、以AT89C51作为核心元件，与直流电机、蜂鸣器等构成全自动洗衣 机系统，利用了单片机的延时电路、时钟电路，设计的洗衣机具有实时显示洗衣 机各种工作状态的特点，同时还利用C语言编程，使其实现一些基本的功能。设 计的全自动洗衣机的主要功能有七项：具有强、弱洗涤功能；四种洗衣工作程序， 即标准程序、经济程序、单独程序和排水程序；进、排水系统故障自动诊断功能； 脱水期间安全保护；间歇驱动方式；暂停功能；声光显示功能。对于一台智能洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能；同时还要根据用户 的不同要求设置几种不同的洗衣程序；还要考虑水流的情况决定洗涤的弱强情 况；另外，还要对洗衣过程出现的故障进行诊断；保证高
4、速运转是脱水的安全性 等。关键词：智能洗衣机；延时电路；声光显示第一章简介洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的人工工作及效能进行模 拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。除了正常的洗 涤和脱水方式外，本设计的洗衣机还具有其它的功能如 进 排水系统故障自动 诊断功能、脱水期间安全保护以及声光显示等特殊功能。0设计目的1. 使我进一步巩固和加深所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌 握，使之系统化、综合化。2. 培养我综合运用所学的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实 际问题的能力。3. 培养我的设计计算、Protel2004、文字表达、文献查阅、计算机应用、工
5、 具书使用等基本实践能力以及外文资料的阅读和翻译的基本技能，使我初步掌握 科学研究的基本方法。4. 培养我严谨负责、实事求是、刻苦钻研的精神。并使其具有创新意识。能 理论联系实际。5. 培养我和同组人员的团队协作能力。6. 培养我利用单片机进行应用系统开发的能力，掌握单片机系统开发、研制 的过程，硬件设计的方法、内容以及步骤，达到能够进行单片机系统设计的目的。设计要求本设计智能洗衣机主要功能有:1. 具有洗、漂、脱的功能；2. 具有报警功能；3. 电路具有感应水位和启动暂停开关的设计;4. 掉电后无需重新设置洗衣时间；5. 采用直流稳压电源。第二章电路部分智能洗衣机的设计方案分析智能洗衣机可以
6、通过纯硬件实现，也可以通过软硬件结合的方式来实现。 通常有以下两种方式：（一）采用中小集成芯片设计数字控制定时器方案。/它的原理是：首先，从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数 器进行秒计数，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始 工作。当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；与此同时，从十秒位 转化出来的信号进入移位寄存器后，电机运转；当用户设定的洗涤时间结束后， 电路报警并清零；同时电机停止。它的原理框图如图所示：图采用中小规模的数字集成芯片设计的全自动洗衣机，成本高，电路不易分 析与焊接，给后来的调试带来相当大的困难。为了便于焊接与调试因此采用单片 机控
7、制方案。（二）采用单片机控制方案。电路工作原理：针对上文的功能，硬件电路应包括五个部分：单片机电路、 显示电路、电机和进水阀、排水阀控制电路以及报警电路。通过这几个部分电路 以直流电机为基础，AT89C51单片机为核心、，外加继电器，通过LED灯显示洗 衣状态和进水排水状态。能够实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参 数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等状态。从而使洗衣机能够模拟人脑进行操作。 工作框图如图所示：图工作框图注：电源电路采用外接+5V稳压电源； “代表电源电路给报警、显示、进水排水阀、电机以及单片机 电路供+5V电源； “”代表单片机电路控制电机、进水排水阀、显示和报警电路。单
8、元电路设计2.3.1显示电路该电路图是由单片机控制、10个LED灯等主要元件组成，10个LED灯接单 片机的到以及口为了限流在单片机和LED灯的阴极加上100欧姆的电阻。显示电 路图如图所示：图显示电路表LED灯代表的状态LED灯LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10状态电源指示(标准 洗经济 洗单独 洗排水强洗弱洗洗涤漂洗.脱水2.3.2电机和进水排水控制电路hir-I1 XICY2HIUl19 卜 XTAJ_1PO WADG Pn.iXADl PD 2TAD2 FD PD PD.6TAD5 PD e/A PD-T/AD?P2 CLCJkfi FN
9、1 g MJMlO P2.3W11 P2.4AA12 P2.5JA13 P2.5心 a P27JA15PSJiRKD P3 imRDiTE9C51三iLZL iZL1口 11 1W _Lk LL -LtIE IF图按键/开关各按键功能见表2（注：按键当按下时是进行加1操作）：按键功能（数字洗涤方式K1程序选择键0标准洗,经济洗2单独洗排水K2强弱选择键0强洗1弱洗K3运行/暂停/解除报警0运行-暂停2解除报警S1水位;到指定水位拨上水位未到S2盖开关盖开拨上盖关原理图和元件清单/(1)总原理图:如图所示：gminuuinwi IW倾 瞰 nwRSIIO?NJI脚 醐iHE叫1!a湖】pm同削p
10、iinopu1:1 : jj! 拦 T5：j 匚:y j二7:TT1 qTT：, L ? iK 1pwRriffPU叫PI5BSHpw哽pii顽顾1J37 JV-; J（2）智能洗衣机控制系统元件清单名称代号量104C3130PCY1, CY22电机DJ11继电器JK14程序选择键K11强弱选择键K21运行/暂停/解除 报警K31标准LED11经济LED21单独LED31排水LED4】强洗LED51弱洗LED61洗涤LED71漂洗LED81脱水LED91电源显示灯LED101进水状态显示灯LED111排水状态显示灯LED12报警LS119013Q1;Q2Q3,39012Q41【第三章硬件部分单
11、片机简介单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系 统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机 系统。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。它的硬件 特性主要有：1. 单片机集成度高。单片机包括 CPU、4KB容量的ROM、128 B容 量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。2. 系统结构简单，使用方便，实现模块化；3. 单片机可靠性高；4. 处
12、理功能强，速度快。而本设计用的是AT89C51单片机它的引脚如下图所示:1 = 1.uPl .1Pl.2Pl.JPl. 4Pl.hPl .1 = 1.7R5T5.令(汉ND；P3 LlTKD) FjJ.2(1NT0j?_：.知号i1 j. y 13)MTAL_2STALLIS6VUcc(ACJLjPlJ.li (A?ljPli .1 5jPU.5 CADbj PL： .b CAlZj Pl!. 7*ALL PLNOU1FRJ1F 4QUmJiF 3IW=UT4LMAULL U107r. 旨IHPUTiLQQIC giJPPLVVOLTAOE VBSNDIW=tJT2LWMJLt AIM=UT
13、1tiUPFLT VOLT*GL ZbOUTFJT2CnjfWT 1匚URREMT gEkfiir/M A图引脚图$电磁继电器JQC3F-05V-DC-1ZS继电器是电磁式继电器。继电器是一种常用的电流控制装置，它的工作原理是通电后，线圈中的铁芯 产生强大的电磁力，吸动衔铁带动簧片。是触点N、C断开，NO接通。当线圈断电后，弹簧使簧片复位，使触点N、C接通，N、O断开，只要把需要的触点接到 N、C间（N、C间称为常闭触点）或触点N、O间（称为常开触点），就可以达到 需要的目的。将线圈引脚两端加直流电压。三只脚的那一边中间的为输出触点的 公共端子，另外两个脚是线圈。另外两个脚分别是常开或常闭触点
14、。最后三位代 号的意义：“1ZS”是指触点组型1：表示一组ZS：转换型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触 点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后， 动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。 继电器接线图如图所示：放大倍数30-90图电磁继电器三极管9012和9013的比较及原理。是基极是发射极是集电极9012 PNP 50V 500mA 600mW 低频管9013 NPN 20V 625mA 500mW 低频管放大倍数40-110对于NPN型管子，是C点电位B点电位E点电位，对PNP型管子，是E点电位B点电位C
15、点电位，这是放大的条件.要想使管子饱和导通，则应该（NPN型）UU ,UU ； （PNP型）UU ,UUb e b ce b c b（1）截止区：其特征是发射结电压小于开启电压且集电结反向偏置。对于共射电路，U=U且U U 。此时I =0,而IU且U =U （即U UU）。此时的，BE ON CE BEC B EI几乎仅决定于I，而与U无关，表现出I对I的控制作用，I =I。在理想情CBCEBCC B况下，当IB按等差变化时，输出特性是一组横轴的等距离平行线。（简单的说 对于NPN型管子，是C点电位B点电位E点电位，对PNP型管子，是E点电位B 点电位C点电位，这是放大的条件.）（3）饱和区：
16、其特征是发射结和集电结均处于正向偏置。对于共射电路，UbeUon 且U U。此时I不仅与I有关，而且明显随U增大而增大，IU ,UU ；（PNP 型）UU ,UU.） b e b ce b c b第四章焊接与调试元器件检测1.继电器的检测、用万用表电阻档，电阻值在几百欧或者是1K多（额定电压不同，线圈的电 阻值也不同），这一组就是继电器的线圈，另外三个脚中，有两个脚是通的（及 电阻阻值是零），这一组就是常闭，问题是在于常闭的这两个脚与另一个脚都是 常开的，如何确定哪个脚是中间的动接触脚呢，一个方法就是通电测量，还有就是一般5个脚的继电器，靠近线圈的端中间位置的单独一个脚的，这个脚就是中 间的动
17、接触脚（常开点电阻阻值是无穷大的）用万用表测L298正常情况下1,5,6,7,10,11,12脚电阻互为0的.电路板的焊接电路板的焊接首先要把电路图读懂，根据电路图插元件，元件的弯折不要到 元件的根部。焊接时注意正确的焊接方式，不要存在虚焊、漏焊和连焊等。电路板的调试工艺一、察看外观质量察看电路板是否有明显的裂痕、短路、开路或裸露铜线等现象。察看元器件是否有错装、漏装、错联和歪斜松动等现象。察看焊点是否有漏焊、虚焊、毛刺、挂锡等缺陷。二、电路板电源模块的调试先用万用表测量一下电路板电源和地之间是否短路。上电时可用带限流功能的可调稳压电源。先预设好过流保护的电流，然 后将电压值慢慢往上调，同时监
18、测输出电流和输出电压。如果往上调的过程中，没有出现过流保护等问题，且输出电压也达到了 正常，则说明电源部分正常。如果往上调的过程中，出现过流保护，则要断开电源，寻找故障点，并 重复上述步骤，直到电源正常为止。三、电路板功能模块的调试功能模块上电过程的调试：每个功能模块，都要上电测试一下，也要按照 电源模块调试的步骤进行，以避免因为设计错误和安装错误而导致过流烧坏元器 件。确定功能模块故障的办法：一般有下面几种： 测量电压法。先要确认的是各芯片电源引脚的电压是否正常，再检 查各参考电压是否正常，还要测试主要功能点的电压是否正常等。 信号注入法。将信号源加至输入端，依次测量各点的电压或波形，判断
19、是否正常，以找到故障点。 其它方法，看、听、闻、摸等。“看”就是看元件有无明显的表面异常 或机械损坏；“听”就是听工作声音是否正常；“闻”就是检查是否有异味；“摸” 就是用手去试探器件的温度是否正常。四、电路调试的步骤：一般按下面步骤调试：、上电观察：上电后不要急于测量电气指标，要观察电路有无冒烟、打火等现象，听听 有无异常杂音，闻闻有无异常气味，用手触摸集成电路有无温度过高现象。如有 异常现象，立即关断电源，排除故障后再上电。、静态调试：*静态调试一般是指在正常是上电后不加输入信号，或只加固定的电平信号 的条件下所进行的直流测试，用万用表测出电路中各点的电位，通过和理论估算 值比较，结合电路
20、原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路 中已损坏或处于临界工作状态的元器件，使电路直流工作状态符合设计要求。、动态调试：动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号， 按信号的流向，顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原 因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。调试故障设计好电路图后，第一眼感觉元件不是很多，连线也不是很多。可真正焊接 时遇到了一些困难，如关于单片机的引脚与元件的焊接，继电器的焊接还有L298 的引脚等，经过网上查阅以及找工具书等，终于解决了这些问题。调试时主要遇到两个问题：蜂鸣器没有报警。猜想的故障： 蜂鸣器坏了。蜂鸣器
21、使用万用表通断测试直接加在两端，蜂鸣器会有微弱 响声，证明是好的，但是如果蜂鸣器功率大，需要仔细听，声音可能听不见。 蜂鸣器功率大，声音听不见。于是采用三级管放大。经过三极管放大，终于听到声音了。电机一上电就转以及未正反转。 单片机程序出问题了。又重新仿真，加载程序，证明程序没问题。 继电器，三极管出现问题。因为继电器和三极管在焊接之前就已经测过， 经再次测量正常运作。 P24, P25脚没有焊好。用万用表测量这两个脚是否通了。经测量接通。 L298可能坏了。L298是驱动电机的元件。控制电机停止，正转和反转。 测量5脚和7脚是输出高电平还是低电平。经测量输出电平有问题。重新焊接， 电机正常运
22、行。数据记录(1) 电动机正转驱动时单片机24脚为 高 电平，25脚为 电 平；电动机反转驱动时单片机24脚为 电平，25脚为 高 电平。(2) 电机排水时单片机24脚为 高 电平，25脚为 低 电平。致谢2011年12月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。我 最感谢张姮老师，张老师在我大学最后学习阶段一一毕业设计阶段给自己的指 导，从最初的定题，到搜集资料，到写作，修改，到论文定稿。她给了我耐心的 指导和无私的帮助，她放弃了休息时间，这种无私奉献的精神，令人敬佩。在此 我向表示我最诚挚的谢意。同时，感谢所有的任课老师和所有的同学们给我的指 导和帮助，使他们教会了我专业知识，教
23、会了我如何学习以及如何做人。正是由 于他们，我才能取得显著的进步。再次由衷地表达我的谢意。关于毕业设计，我从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清 晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了那么长时间的奋战，紧张而又充实 的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次 毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。12月初，在与指导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：智能洗衣机 控制系统设计。当选题定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中， 当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。经过一段时间终于让我找到 方向。当我终于完成了所有打字、绘图、排版、
24、校对的任务后整个人都很累，但 同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心、里是甜的，我觉得这一切都值了。这 次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运 用了大学期间所学到的知识。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐 劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际 能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。最后，这次毕业设计也锻炼了我的动手能力。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有 什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这 里非常感谢帮助我的同学。
25、在此更要感谢我的指导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够 顺利的完成毕业论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的 汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。 从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。再次感谢我的毕业设计指导老师：张姮老师。感谢我的同组同学：徐露露同 学。感谢各位毕业答辩老师，于百忙之中抽出时间听取我的毕业论文答辩。谢谢。参考文献1 周坚.单片机项目教程M.北京航空航天大学出版设社.2008-52 王俊鹍.电路基础（第二版）M.人民邮电出版社.2007-123 陈仲林.模拟电子技术基础M.人民邮电出版社.2010-14 陆琦荣.电子测量技术（第三版）M .电子工业出版社.2010-85 刘骋.高频电子技术M .人民邮电出版社.2006-106 夏路易，石宗义.电路原理图与电路设计教程Protel 99SEM .北京希望 电子出版社.20027 王毓银.数字电路逻辑设计M .电子工业出版社.2009-88 孟丽荣等.常用仪器仪表的使用M .高等教育出版社9 陈大钦编.电子技术基础实验（第二版）M.湖北:机械工业出版社,200110 李广弟.单片机基础M.北京：北航出版社，2010
