单片机；全自动洗衣机；ATC51；整流；逆变；IGBT；
-I-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractBasedonmonolithicintegratedcircuit'scompletelyautomaticwasherautomaticcontrolsystem,allelectriccircuitsareworkundermonolithicintegratedcircuit'scontrol,whatatpresentusuallyusesisMotorolaCorporation'sMC6805seriesmonolithicintegratedcircuit,butinthisdesignusedATC51totakethecontrolcore,asthecoreunionconnectionchipandtheperipheralcircuitrealizeswasher'sintelligentcontroltakeMCS-51.Andthroughelectriccircuitsandsoonrectificationandinversioncontrolsthesingle-phaseasynchronousmachine'scircuitdesignisthekeylink.Thebridge-typelevelingcircuitusesmostonekindoflevelingcircuits.MaybecomethroughitthealternatingcurrentrectificationthestableDCvoltage.Thecontravariantelectriccircuitusesthebridge-typereversiblePWMconverter,iscomposedthebridge-typecontravariantelectriccircuitbyseveralIGBT,throughorderlycontrolswitchingvalve'sbreakoverandshutdown,outputfrequencyandvoltagecontrollablealternatingcurrent.Usesthiskindofjunction-straight-alternatingcurrentprofilingstructure,mayrealizetoasynchronousmachine'scontrol.KeywordsATC51
MonolithicintegratedcircuitRectificationInversionIGBT
Completelyautomaticwasher
-II-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要.......................................................................................................................IAbstract........................................................................................................................II第1章绪论.................................................................................................................11.1课题背景............................................................................................................11.2目的和意义........................................................................................................21.3系统设计思想....................................................................................................2第2章方案设计.........................................................................................................42.1洗衣程序设计....................................................................................................42.1.1洗涤过程.....................................................................................................42.1.2漂洗过程.....................................................................................................42.1.3甩干过程.....................................................................................................42.1.4进水、排水过程.........................................................................................52.2按键设计............................................................................................................52.3LED指示灯的设计............................................................................................52.4单片机各I/O口的分配设计............................................................................52.4.1P0口............................................................................................................52.4.2P2口............................................................................................................62.4.3P3口............................................................................................................62.5电机控制电路设计............................................................................................72.6电源模块............................................................................................................82.7本章小结............................................................................................................8第3章可行性分析.....................................................................................................93.1经济可行性........................................................................................................93.2技术可行性........................................................................................................93.3本章小结............................................................................................................9第4章硬件设计.......................................................................................................104.1系统结构框图..................................................................................................104.2单片机控制单元..............................................................................................104.2.1ATC51概述...........................................................................................104.2.2水位传感器...............................................................................................13
-III-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）4.2.3TLP5212GB光电隔离开关.....................................................................144.2.4蜂鸣器报警电路设计...............................................................................144.3电动机控制单元..............................................................................................1.3.1桥式整流电路...........................................................................................1.3.2桥式可逆脉冲宽度调制（简称PWM）变换器电路............................1.3.3单片机与电机控制电路的连接...............................................................194.3.4不控整流电路和PWM变换器电路的连接...........................................194.3.5单相异步电动机的连接...........................................................................204.4电源模块..........................................................................................................224.5本章小结..........................................................................................................22第5章软件设计.......................................................................................................235.1软件程序设计..................................................................................................235.1.1总体程序设计...........................................................................................235.1.2PWM信号控制模块.................................................................................275.2本章小结..........................................................................................................29第6章调试...............................................................................................................306.1硬件调试..........................................................................................................306.1.1硬件调试环境...........................................................................................306.1.2硬件调试中出现的问题...........................................................................316.2软件调试..........................................................................................................326.2.1软件调试环境...........................................................................................326.2.2软件调试中出现的问题...........................................................................346.3系统联调..........................................................................................................356.4本章小结..........................................................................................................35结论.....................................................................................................................36致谢.....................................................................................................................37参考文献.....................................................................................................................38附录1..........................................................................................................................39附录2..........................................................................................................................41
-IV-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章1.1课题背景绪论从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。
1858年，汉密尔顿·史密斯制成了世界上第一台洗衣机。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔·布莱克斯发明了世界上第一台人工搅动洗衣机。1911年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。1920年美国的玛依塔格公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体，第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜板的双层结构。1936年，他们又将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时，世界各地也相继出现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣机。
1932年后，美国一家公司研制成功了第一台前装式滚筒全自动洗衣机，洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内自动完成，使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机，目前在欧洲、美洲等地得到了广泛的应用。
第二次世界大战结束后，洗衣机得到了迅速的发展，研制出具有独特风格的波轮式洗衣机。这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底，又称涡卷式洗衣机。
近几十年，在工业发达国家，全自动洗衣机制造技术又得到迅速发展，其年总产量及社会普及率均以达到相当高得水平。
全自动洗衣机的发展首先表现在洗涤方式发生巨大变化。原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在，超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运用，使洗衣机的去污能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用，向更高层次的健康、环保洗涤方式转变，特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历史——洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂，减少化学品对皮肤的损害和对环境的污染。电解水、臭氧、蒸汽的杀
-1-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）菌除味及消毒功能倍受青睐，引发了洗衣机消费健康潮。
另一变化就是高度自动化、智能化、人性化。从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按钮一切搞定！同时，用户可以按照自己的洗衣习惯，自主选择时间和方式，自编和记忆程序让用户真正做到随心所欲。人性化还表现在使用的方便和舒适，如子母分洗洗衣机可以做到不同衣物分开洗；斜桶和顶开滚筒可以做到取放衣物方便不需深弯腰；蒸汽烘干功能使得晾晒更加方便，DD直驱电机在节能降噪方面效果更加突出，等等。
1.2目的和意义目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是由单片机控制实现的，单片机的体积小，控制功能灵活，因此，设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。
1.3系统设计思想控制系统主要由单片机控制电路和电机控制电路二大模块构成。单片机控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由ATC51单片机、按键、水位传感器、蜂鸣器、LED指示灯、进水电磁阀、排水电磁阀以及光电隔离开关组成；电机控制电路实现电机驱动功能，主要由电动机、整流电路和逆变电路组成。
本设计的关键在于单片机的控制系统以及电动机控制系统。
1.单片机控制系统的设计。本系统采用ATC51单片机。根据不同的洗衣方案，设计相应的功能按键，并设有相应的指示灯与之对应。当按键按下，单片机输出相应信号通过光电隔离开关给电机控制系统。
-2-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）进水阀、排水阀是由水位传感器检测水位后，通过单片机控制。水位传感器输出是数字信号，单片机接受到这些传感器的信号以后，经过一系列处理来控制相应阀门的关闭。
2.电动机控制系统的电路设计。电机控制电路主要由桥式不控整流电路和桥式可逆脉冲宽度调制（简称PWM）变换器电路组成。通过变压变频来控制单相异步电动机的转动。由单相异步电机转数需要的正弦波可以通过计算得到单片机要输出的方波，这样只要单片机输出这种方波，通过PWM变换器即可控制电机转速。
-3-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第2章方案设计本设计主要由单片机控制电路、电机控制电路以及电源模块三大模块构成。单片机控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由ATC51单片机、按键、水位传感器、蜂鸣器、LED指示灯、进水电磁阀、排水电磁阀以及光电隔离开关组成；电机控制电路实现电机驱动功能，主要由电动机、整流电路和逆变电路组成。电源模块与整流电路相似。
2.1洗衣程序设计洗衣机共有4种洗衣方案，分别为弱洗、标准洗、强洗和甩干。每种洗涤方案，都包括进水、洗涤、排水、甩干、进水、漂洗、甩干、排水、报警几个过程。强、弱洗涤过程的不同在于电机正、反的转动时间以及整个的洗涤时间。例如，若选择强洗方案，则在洗涤的过程当中，依次进行强洗、标准洗和弱洗。依此类推，若是标准洗，则先标准洗，然后再弱洗。
2.1.1洗涤过程
当进水完毕，则先开始洗涤过程，主要由弱洗、标准洗、强洗三种。每种洗涤的不同在于电机的正、反转动的时间。例如，强洗每一次电机正转的时间和反转的时间都比标准洗与弱洗的时间多一些。
如果选择的是强洗过程，则依次进行强洗、标准洗、弱洗的洗涤。若选择标准洗，则进行标准洗和弱洗的洗涤。选择弱洗，则直接进行弱洗过程。
2.1.2漂洗过程
所谓漂洗，则是将洗涤剂放出后，进行的洗衣过程，与正常的洗涤类似，只不过洗涤时间短一些。
2.1.3甩干过程
当洗涤过程或者漂洗过程后的排水结束，都要进行甩干过程。甩干过程中，电机高速旋转一段时间。
-4-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）2.1.4进水、排水过程
当洗衣机需要进水或者排水时，洗衣机自动打开进水或排水电磁阀，由两个水位传感器检测水位，并通过单片机控制相应电磁阀的关断。
2.2按键设计本设计中，洗衣机面板上共有4个按键，分别为弱洗方案、标准洗方案、强洗方案和甩干。每个按键都对应一个LED指示灯。当洗衣机启动，按下某个按键，对应指示灯亮，洗衣机开始相应的工作。
2.3LED指示灯的设计本设计中，共用5个LED指示灯。L1为弱洗指示灯，L2为标准洗指示灯。L3为强洗指示灯，L4为漂洗指示灯，L5为甩干指示灯。
2.4单片机各I/O口的分配设计2.4.1P0口
P0口作为信号输入端口。P0.0到P0.3分别为弱洗按键K1，标准洗按键K2，强洗按键K3，甩干按键K4与之相连，P0.4与P0.5分别作为进水水位传感器和排水水位传感器的输入端子。如图2-1所示
图2-1P0口示意图-5-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）2.4.2P2口
P2口作为信号输出端子。P2.0到P2.4依次是LED指示灯L1、L2、L3、L4、L5与之相连。P2.5与P2.6分别作为进水电磁阀与排水电磁阀的输出端子。P2.7作为蜂鸣器的输出端子。示意图如图2-2
图2-2P2口示意图2.4.3P3口
P3口作为单片机与电动机控制系统的连接端子。P3.0与PWM逆变器中的T1开关管相连。P3.1与PWM逆变器中的T4相连。P3.2与PWM逆变器中T2
-6-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）相连。P3.3与PWM变换电路中的T3相连。P3.4与控制电机正、反转的继电器相连。示意图如图2-3所示
图2-3P3口示意图2.5电机控制电路设计本设计中，所用电动机为单相异步电机。采用由二极管组成的不控整流器和由全控开关器件（IGBT）组成的脉宽调制（PWM）逆变器控制。以交-直-交变压变频的方式来控制单相异步电机的转动。通过单片机输出方波，通过PWM变换电路近似输出单项异步电机所需的正弦波，实现对电机的控制。示意图如图2-4所示
AC
220V~
二极管不控整流器
DC
C
PWM逆变器
AC
M
图2-4电机控制电路示意图-7-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）2.6电源模块本设计采用变压整流，得到控制系统所需要的稳压5V直流电压。电路设计与整流电路原理相同。具体见硬件电路设计。
2.7本章小结本章主要阐述洗衣机洗衣程序的设计、单片机控制系统与电动机控制系统的方案设计。洗衣程序的设计主要讲述了4种洗衣方案的流程以及差别；单片机控制系统主要介绍了各按键，LED指示灯的功能，以及单片机I/O的分配情况。电动机控制系统主要介绍了电路的组成以及控制思想。通过本章，使整个设计的思路变的清晰，有章可循。
-8-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第3章3.1经济可行性可行性分析本设计主要有单片机控制电路、电机控制电路以及电源电路组成。在单片机控制电路中，本设计主要有ATC51芯片，电阻，按键，LED指示灯和TLP-5212GB光电隔离开关构成，这些元件的价格都非常便宜，而且简单实用。
在电机控制电路中，分为两部分，桥式整流电路和PWM变换器电路。桥式整流电路主要由4个二极管作为整流元件，整个电路的市场价10块钱左右。在PWM变换器电路中，主要由4个IGBT开关管和几个二极管以及一个单项异步电机构成。整个电路都是一些常用元件，市场价不超过200块，经济适用。
电源电路采用传统的变压整流方式，与电机控制电路中的整流部分类似。
3.2技术可行性在单片机控制电路中，主要以ATC51为核心，用不同的I/O端口的输入或输出，实现相应的功能。
在电机的控制电路中，原理与简单变频器的控制原理类似，电路简单实用，完全可以自行搭建电路。
整个电路的软件设计更是重中之重，要实现功能，必须要有执行程序。在单片机的控制电路中，主要是控制不同功能I/O端口的输入或输出，定时器控制电动机的转动时间。最重要的就是让单片机输出PWM控制器所需的驱动信号。这些都是可以通过程序来实现的。
总之，这些功能都可以通过单片机来控制实现。技术上完全可行。
3.3本章小结通过本章，基本上确定了该设计在经济上和技术上的可行性。整个设计完全可以自行设计完成，而且价格也可以接受。通过本章，明确了所需要的元件，以及整个设计的可行性。
-9-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第4章4.1系统结构框图系统原理结构框图，如图3-1
硬件设计逆变
整流
220~
IGBT
电源模块按键水位传感器
M
C51
图3-1系统原理总体结构框图LED指示灯进、排水阀门蜂鸣器
4.2单片机控制单元本单元主要由ATC51、按键、水位传感器、LED指示灯、进水阀、排水阀、TLP5212GB光电隔离开关组成。
4.2.1ATC51概述
ATC51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合
-10-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）在单个芯片中，ATMEL的ATC51是一种高效微控制器，ATC单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
ATC51引脚图如图3-2所示。
图3-2ATC51引脚图管脚说明：
VCC：供电电压。GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在
-11-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为ATC51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD（串行输入口)；P3.1TXD（串行输出口）；P3.2/INT0（外部中断0）；P3.3/INT1（外部中断1）；P3.4T0（记时器0外部输入）；P3.5T1（记时器1外部输入）；P3.6/WR（外部数据存储器写选通）；P3.7/RD（外部数据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期
-12-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
4.2.2水位传感器
水位传感器原理图如图3-3所示。
谐振式水位传感器,采用了新型的传感原理,把水位的高低,通过水位传感器直接变成水位与频率的对应关系。
图3-3水位传感器原理图图中洗衣桶的水位H转换成导管口中的气压，通过引入嘴进入传感器气室，气室上面是封闭的，与水位H成正比的气压，被传到隔膜上，导板嵌装在隔膜上，当水位H上升时，气压增大，导板向上移动，当水位H下降时，气压降低，在弹簧的做哟把那个下，导板向下移动，导板中心有导向轴，受外壳的支撑点限位，使导板上下平行移动，不至偏移。导板上有固定支架，装有磁性元件，在导管内气压作用下导板上下平行移动时，带动磁性元件使其与线圈之间的相对位置发生变化，因此线圈的电感量发生变化。该电感与电容组成三点式振荡电路，震荡的固有频率，将随水位的变化而变化，故称为谐振式水位传感器。在电路设计中，只需将水位传感器与单片机通过连接电路连接即可。
-13-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）4.2.3TLP5212GB光电隔离开关
TLP5212GB光电隔离开关内部电路如图3-4所示
图3-4TLP5212GB内部电路图在本设计中，TLP521的作用主要是将信号放大，同时也可以起到隔离干扰的作用。如图3-4所示，1脚接到单片机P3相应的端口，2脚与单片机共地。4脚接到24V稳压电源，3脚接到电机控制电路中。其输入和输出电路与电源没有直接的电路耦合关系。
这样就将单片机输出信号放大，进而给电机控制电路足够大的控制信号。
4.2.4蜂鸣器报警电路设计
本设计中，当某个洗衣方案完全结束，会有蜂鸣器5S钟的报警时间。蜂鸣器电路设计如图3-5所示。
-14-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）图3-5蜂鸣器驱动电路由单片机直接输出的信号不足以驱动蜂鸣器的工作。因此，在单片机与蜂鸣器之间加一个PNP三极管作为驱动。三极管的基极通过一个4.7K欧的电阻与单片机相应的I/O相连，电源和蜂鸣器与发射极极相连，集电极接地。这样就完成了蜂鸣器的驱动电路。
4.3电动机控制单元本单元主要由桥式不控整流电路和桥式可逆脉冲宽度调制（简称PWM）变换器电路组成。通过桥式不控整流电路可将220V交流电整流成较稳定的直流电压，再通过有规律的控制PWM变换器电路中开关管的导通与关断，将整流后的直流电逆变成频率和电压可控的交流电，进而控制单项异步电机的转动。
4.3.1桥式整流电路
电路如图3-6所示
桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。半波整流电路是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻Rfz组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D再把交流电变换为脉动直流电。这种电路，只要两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。
-15-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）图3-6桥式整流电路桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在Rfz，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图3-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半。这样就可将交流电整流成直流电。
4.3.2桥式可逆脉冲宽度调制（简称PWM）变换器电路
电路如图3-7所示IGBT
图3-7PWM变换器-16-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）四个IGBT的基极驱动电压分为两组。VTl和VT4同时导通和关断，其驱动电压Ubl=Ub4；VT2和VT3同时动作，其驱动电压Ub2=Ub3=-Ub1，这种电路可工作在四种模态。
双极式H型PWM变换器的四种工作模态，如图3-7所示
当0≤t≤t1时，PWM变换器工作在模态Ⅰ：电动机处于电动状态；当t1≤t≤T时，PWM变换器工作在模态Ⅱ：电动机处于电动状态；
在t2~T期间，PWM变换器工作在模态Ⅲ：电动机处于反接制动状态；
在T~t3期间，PWM变换器工作在模态Ⅳ：电动机工作在制动状态。
图3-8PWM变换器四种工作状态对于双极性可逆PWM变换器，无论负载是轻还是重，电动机正转还是反转，加在电枢上的电压极性在一个开关周期内，都在+US和-US之间变换一次，故称为双极性。
单极性输出与双极性输出类似，在电枢同侧的一对IGBT中，T1、T2的基极上加相位相反的方波控制电压，使其工作在交替的开关状态。另一侧两个IGBT中，T4的基极一直加饱和控制电压，T3的基极一直加截止电压。这时输出的电压是正的方波电压。当改变输出电压的极性时，将相位相反的控制电压加在T3和T4的基极上，使其启开关控制作用，同时使T2一直饱和，T1一直截止。这是输出的电压是负的方波电压。在一个开关周期内输出电压只有一个极性，或只有正，或只有负，成为单极性输出。
通过单片机输出的所需要的方波，来控制4个IGBT的导通与关断，使PWM变换器输出单项异步电机不同转速所需的正弦波，就实现了对单相异步电机的控制。
PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
-17-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）IGBT内部原理图及实物，如图3-9、3-10所示。
图3-9IGBT原理图图3-10IGBT图示IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的
-18-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。
4.3.3单片机与电机控制电路的连接
由于单片机直接输出信号不足以驱动电动机控制电路中4个IGBT，所以需要将信号进行放大处理。本设计中，采用TLP5212GB光电隔离开关作为信号放大元件。
TLP5212GB光电隔离开关通过电-光-电的方式，对信号进行了放大处理。这样的优点是TLP5212GB的电路原理简单，使用方便，同时通过电-光-电的信号处理，有效抑制了信号干扰。见图3-10所示。
图3-11TLP5212GB连接示意图本图只画出了一路的连接示意图，其他三路的连接与此相同。TLP5212GB的输出端分别接在PWM变换器中的4个IGBT上。
4.3.4不控整流电路和PWM变换器电路的连接
连接电路如图3-12所示
-19-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）图3-12两电路的连接中间的C为滤波电容，其作用是大电容滤波。这就是两电路的连接示意图，首先将220V交流通过整流器变成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流。进而对单相异步电机的转动进行控制。
4.3.5单相异步电动机的连接
目前洗衣机使用的电机主要是单相异步电机，如图3-13所示
在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。单相异步电机转数不为零时，气隙中合成的不是脉振磁场，而是椭圆形旋转磁场。当电机接近于同步转速时，气隙合成磁场接近于圆形旋转磁场，点击性能要好一些。
由于单相异步电机运行时，气隙中存在着反向的旋转磁场，使得电机最大的电磁转矩减小，过载能力降低，转子铜耗和铁耗增加，因而单相异步电机的效率和功率因数均比三相异步电机低。适用于小型家电使用，价格较低。
-20-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）图3-13单相异步电机洗衣机大多数使用的都是电容启动式单相异步电机。内部原理图如3-14所示。
图3-14电机内部原理图PWM逆变器只能控制单相异步电机的转速，而不能控制换向。本设计
-21-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）中，PWM逆变器接到图中的L1和N端。ZK代表继电器，当继电器断开时，电机正转。当继电器吸合时，电机反转。单片机的P3.4与继电器相连，控制继电器的吸合与断开，进而控制电机的换向。
4.4电源模块电路如图3-15所示
图3-15电源模块本模块与整流电路类似，不同的是有一个7805稳压模块。通过本电路，可将交流220V整流成控制电路所需要的稳压5V电源。
4.5本章小结本章主要介绍了硬件电路的设计，主要包括单片机控制单元、单相异步电机控制单元以及电源单元。单片机控制单元主要包括ATC51单片机的详细介绍，蜂鸣器的驱动电路介绍以及单片机通过光电隔离开关与电动机控制电路相接的电路介绍。电机控制电路主要详细的介绍了由二极管组成的不控整流电路和由全控型功率开关器件组成的脉宽调制（PWM）变换器电路，以及两电路的连接。电源单元原理与整流电路相似。通过本章的介绍，清晰了硬件电路的整体设计。
-22-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第5章5.1软件程序设计软件设计5.1.1总体程序设计
本设计是基于单片机的全自动洗衣机，用户只须按下一个洗衣方案按键，就可以实现整个洗衣过程。洗衣机共有4种洗衣方案，分别为弱洗、标准洗、强洗和甩干。每种洗涤方案，都包括进水、洗涤、排水、甩干、进水、漂洗、甩干、排水、报警几个过程。强、弱洗涤过程的不同在于电机正、反的转动时间以及整个的洗涤时间。例如，若选择强洗方案，则在洗涤的过程当中，依次进行强洗、标准洗和弱洗。依此类推，若是标准洗，则先标准洗，然后再弱洗。下面为强洗的流程图，其他方案只是它的一部分。
本设计的程序总体流程图如下所示
开始
初始化
有按键按下？否
是
-23-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）进水电磁阀开
水满了吗？否
是
进水电磁阀关闭
强洗，正转4S，停1S，反转4S
延时5S
标准洗，正转3S，停1S，反转3S
延时5S
-24-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）弱洗，正转4S，停1S，反转4S
排水电磁阀打开
水排完了吗？否
是
排水电磁阀关闭
甩干，正转1min
延时5S
进水电磁阀打开
-25-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）水满了吗？是
进水电磁阀关闭
否
漂洗，正转2S，停1S，反转2S
排水电磁阀打开
水排完了吗？
否
是
排水电磁阀关闭
甩干，正转1min
-26-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）延时5S
蜂鸣器报警3S
结束
5.1.2PWM信号控制模块
PWM信号控制模块，主要是根据电机不同转速所需要的正弦波，通过计算得到PWM变换器所需要的方波，具体算法如下。
本设计采用正弦脉宽调制（SPWM）技术。如图所示，当正弦量较小时，脉冲的占空比也较小；反之，当正弦量为振幅值时，脉冲的占空比也较大。
占空比的定义是：
tp为一段连续工作时间内脉冲占用的时间，tc为总时间。在一段连续工作时间
内脉冲占用的时间与总时间的比值就是占空比。
目前所采用的一种基于等效原理的易实现的方法:就是使逆变器的输出波形为一系列与正弦波等效的等幅不等宽的矩形脉冲波形。
等效的原则:每一等分区间内正弦波的面积与矩形波的面积相等,等效面积法SPWM波产生的基本原理如下：
在采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。这一结论是SPWM控制的重要理论基础。如图5-1所示，将正弦波的一个周期N等分，看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等（都为2/N），幅值按正弦规律变化。如果将上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列来代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积相等，就有图5-1所示的脉冲序列。这种幅值相等而脉宽按正弦规律变化且与正弦波等效的波形，即为SPWM波形。
d=tp/tc
-27-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）图5-1SPWM控制基本原理波形示意图由以上的公式，即可算出每段方波输出的时间。由于将正弦波一个周期的波形分了N等份，每等份的面积与每段方波的面积相同。这就等效于要每一个固定的时间输出一个脉冲，而输出脉冲的时间可由上式的tw算出。这样的方
-28-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）波就是等效于正弦波的波形。
将此方波输入给PWM逆变电路，IGBT输出近似于下图的波形。
图5-2PWM逆变器输出近似波形如果把正弦波每个周期分的份数足够多，每个周期方波的脉冲足够多，PWM逆变器输出的波形就近似于一个正弦波。即可实现对单相异步电机的转数控制。
由于洗衣机要求控制的精度不用很高，本设计中，为了方便计算，只将正弦波的每个周期分了几个等分，依然可以实现对单相异步电机的转数控制。这样，PWM控制程序中，需要两个定时器，定时器1为方波开始输出高电平的固定周期，定时器2为每段高电平的持续时间。两个定时器在或的逻辑关系下共同工作，洗衣机所需要的转速固定，每个正弦波分的份数又比较少，所以可以直接将每段高电平的时间制成数组，定时器2工作时依次调用即可。这样就可让单片机输出想要的方波。
5.2本章小结本章主要介绍了整个设计的程序流程图以及PWM控制的具体算法。程序流程图是设计编程的总体思想，方便系统的了解程序的框架结构。而通过PWM控制系统的具体介绍，可了解PWM控制波形的生成的算法和过程。通过本章的阐述，可对整个设计的软件部分一个具体的了解。
-29-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第6章6.1硬件调试6.1.1硬件调试环境
调试6.1.1.1伟福仿真器简介
伟福仿真器是通用仿真器，配置不同的仿真头，可以仿真多种单片机，功能强大，性能可靠，为将来发展留有空间⑴仿真CPU外置
直接位于用户板上方，降低噪声，提高稳定性和仿真频率⑵逻辑分析仪
40通道、32K/通道、20M采样频率。与时间触发器配合，可以捕捉到电路上出现的非常复杂的情况，能帮助设计人员迅速准确查找到设计中的错误⑶波形发生器
8通道、32K/通道、20M采样频率，可以向用户板上注入多大8路的可编程的复杂波形，为设计人员提供各种数字信号源。例如常用的串口、IIC、SPI波形
⑷
32K深度，最高跟踪速度高达50ns。配合事件触发器，可以进行条件跟踪，以捕捉制定条件下程序执行的轨迹，了解程序动态执行的过程。仪机器码、反汇编、源程序显示⑸代码覆盖
在运行复杂结构的程序时，可以实时的了解程序的执行情况，可以动态的观察制定条件下，有一段代码是否被执行了⑹程序时效分析
统计每个函数、每条指令的运行时间及占整个程序运行时间的百分比，为设计师提高程序效率、检查程序错误提供帮助⑺数据时效分析
统计每个变量、每个存储单元的访问次数及占整个程序访问次数的百分比，为提高程序效率、检查程序错误提供帮助
-30-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）⑻影子存储器
在用户程序运行时，可以观察外部存储器或外部变量的变化情况，设计师无需停下程序，也能直观、实时的监视外部数据的变化⑼硬件测试仪
可以静态的设置数据总线、地址总线以及ALE、PSEN、BHE、RD、WR等总线控制信号，从指令执行的底层控制、分析电路工作状态，可以准确方便的检测到电路中的隐蔽错误,WINDOWS界面更直观，操作更方便
⑽事件触发器
可以设置地址条件、数据条件、控制信号条件、外部信号条件以及他们的任意组合，事件触发器可以控制仿真器的运行，同时也可以控制逻辑分析仪的起停
⑾逻辑笔
可以测量到电路上的电平状态、脉冲频率，可以测量5V以下的直流电压值，是一种方便实用的分析工具
6.1.1.2伟福E6000系列仿真器软件突出先进特点⑴Wave/KeiluVision2双平台,中/英文可选；
⑵真正的集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器；
⑶众多强大软硬件调试手段,包括逻辑分析仪、、逻辑笔、波形发生器、影子存储器、记时器、程序时效分析、数据时效分析、硬件测试仪、事件触发器；
⑷所有类型的单片机集成在一个调试环境下,支持汇编、C、PL/M源程序混合调试；
⑸支持软件模拟；⑹支持项目管理；
⑺支持点屏功能,直接点击屏幕就可以观察变量的值,方便快捷；
⑻功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。树状结构显示，一目了然；⑼在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。
6.1.2硬件调试中出现的问题
硬件电路板分模块焊接，每一个模块焊接好了以后，先初步检查是否焊错，有没有漏焊、虚焊，元件有没有接错、接反。然后写入简单的程序用伟福仿真器仿真，看效果。这样依次焊接、检测每一个模块。最后整个电路板完成
-31-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）以后，将编好的完整程序用伟福仿真器连接电路板进行整体仿真，调试检测完整的电路板，看是否能全部实现功能。
在本次电路板设计中，出现最重要的问题是板子焊完后，5个LED指示灯的亮度很低。我的初步诊断是单片机与LED之间的470欧的电阻有些大，经导师指导后得知，单片机输出的电流较小，直接驱动LED有些吃力，而且长时间使用还容易将单片机芯片烧坏。采取的措施是在每路的单片机与保护电阻之间，再加一个9013三极管进行驱动。最后将改好后的板子再进行仿真，LED指示灯的亮度明显提高。
在焊接电路板时，使用的是学校公用的电烙铁，其前尖部分已经明显变钝，在细小的地方，很难将焊锡接触到芯片的各引脚。给焊接带了很大的不便。常常有地方虚焊或连焊，导电路不好使。但是经过一一排查，最后都改正过来了。
在焊接的过程中，自己也常常马虎，将引脚焊错位置的情况时有发生，经过这次实践，我觉得自己的动手能力提高了许多。
6.2软件调试6.2.1软件调试环境
6.2.1.1KeilC51简介
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。KeilC51开发系统基本知识KeilC51开发系统基本知识:1.系统概述KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍KeilC51开发系统各部分功能和使用。2.KeilC51单片机软件开发系统的整体结构,C51工具包的整体结构。其中uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库
-32-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。
使用的Keil仿真器时，注意事项：1.仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。2.仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。3.仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。6.2.1.2Proteus软件简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：1.原理布图。2.PCB自动或人工布线。3.SPICE电路仿真（性的特点）。包括：（1）互动的电路仿真，用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真处理器及其外围电路。可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
电路功能仿真：在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过
-33-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）程。PROTEUS是单片机课堂教学的先进助手。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。
随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。
使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计,是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用Proteus开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus有较高的推广利用价值。
目前Proteus的最新版为7.7sp2,今年将推出8.0版本，增加DSP系列及ARMcortex处理器。
6.2.2软件调试中出现的问题
在本次设计中，编程同样采用分模块编写。先是按键与LED指示灯模块的编写，然后是输出目标方波控制电动机控制系统的程序编写。每编完写一部分，先用Keil检查是否有语句错误，然后用Proteus在画好的电路图上仿真，观察现象是否正确。
此次程序的编写中，51单片机定时器的应用是重点。利用定时器来控制电动机转动的时间以及输出PWM控制所需的方波。在编程序的过程中，同样遇到了不少的难题。例如要让单片机输出所需要的方波，要同时利用两个定时器，其中一个控制单片机在每个固定周期输出高电平，另一个要控制单片机输
-34-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）出高电平的时间。通过计算出每个周期方波各段高电平的时间，让定时器依次查表调用，通过两个定时器的同时作用，即可近似输出所需要的正弦波。这个过程，是我思考了许多时间才想到的方法。具体编程中，遇到了许多困难，由于程序较大，自己修改的时候容易糊涂，总是漏改一些地方，会把自己弄得很乱。但是经过不断的调试，咨询导师与同学，最后都解决了。
由于平时的编程经验较少，在这次软件设计中，暴露出了自己不少的问题。通过毕业设计的软件设计，自己在软件编程部分学到了许多。
6.3系统联调系统联调是指软件在硬件系统上的运行，进行软硬联调，主要是为了发现硬件故障或软、硬件设计错误。
系统联调时，要将各模块组合到一起。系统联调时，主要也是采取单步、断点、连续运行方式调试与硬件相关的程序段。将软、硬件按系统工作要求进行综合运行，采用全速断点、连续运行的方式进行总调试，以解决在系统总体运行的情况下软、硬件的协调，从而提高系统的动态性能。当用伟福完全仿过去以后，就将程序烧进单片机中，但是不要忘记时钟和复位电路的调试，因为用WAVE时用的是它的内部时钟。全部调试都通过以后，再将单片机插到系统上就可正确工作。
6.4本章小结本章主要介绍了软、硬件调试过程中，应用到的工具及调试环境。详细的说明了各软件的功能和使用技巧。还讲述了在调试过程中主要遇到的问题及解决方法。对软、硬件调试的整个过程，进行了一个系统的概述。通过本章，我回顾了自己在设计中犯下的许多错误，丰富了自己的实际经验。对解决问题的方法不断的总结，对自己的将来的工作一定会有很大的帮助和提高。
-35-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）结论本课题设计的基于单片机的全自动洗衣机系统，充分应用了单片机在测控领域的应用技术，PWM控制技术。既有硬件设计又有软件编程，实现洗衣机的真正全自动控制，一个按钮就能完成洗衣的全过程。本设计系统的特点有：（1）本系统硬件采用单片机ATC51进行控制，采用单相异步电机，应用PWM控制系统，都是考虑到既经济又实用的原因。
（2）本设计通过单片机控制系统，控制洗衣机洗涤过程的全部操作，并通过PWM技术的应用，实现了对单相异步电机较好的控制，这是本次设计的重点之处。可以说在目前洗衣机的控制技术上，本设计有控制精度高，电机驱动电路简单，效率高等特点。
（3）本设计的整个洗衣过程，用户只需手动操作一个按钮，其他过程都是由洗衣机自动检测并执行，真正实现了全自动控制。
（4）本设计还考虑到半自动适当的情况，用户可以根据自己的需求自由选择洗衣机的工作方式，这一点是通过按键来实现的。
（5）由于实际条件的，本设计某些部分只能理论实现，不能做出实际的控制系统，是本设计的遗憾之处。
通过本次毕业设计，我深深的体会到了平时知识积累的重要性。只有有了足够的知识积累，在遇到问题时，才能在最短的时间内作出判断并解决。例如，由于C语言编程经验较少，在整个编程过程中，遇到了许多困难，定时器的应用以及编程语句的正确性都出现了许多错误。经过自己不断的修改与调试，最后终于完成了。在硬件电路板的焊制过程中，也暴露了许多问题，也都是由于经验不足造成的。
经过这次设计，我系统的复习了四年来所学的方方面面的知识，巩固了理论基础。在软、硬件系统的设计与实现的过程中，丰富了自己的实践经验，对自己以后的工作肯定会有很大的帮助。通过撰写论文，我对各芯片的工作原理有了更深入的了解，，学习到了许多课本以外的知识，最重要的是锻炼了自学的能力。
总之，通过本次毕业设计，我感受到了许多，学到了许多。
-36-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）致谢经过两个多月的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。
在毕业设计期间，在众位老师和同学的帮助下，我顺利地完成了本次设计任务。通过此次设计，我在软、硬件设计与测试方面有很大收获。
感谢学院和计算机系为提供的良好的开发环境和设备。
感谢我的导师，张维波老师在我毕业设计的各个阶段，给我提出了许多的宝贵建议，在我整个毕业设计的基础知识指导与设计思想方面，给了我很大的帮助。没有他的支持与帮助，我无法顺利完成毕业设计。他们严谨的治学态度和渊博的知识储备，不但令我敬佩，同时也给我留下了深刻的印象。
感谢孙平、王振力、朱国晗等所有硬件组的老师，在平日的学习中对的帮助与支持，感谢他们给我提出的建议，这些建议纠正了我的错误，使我少走了不少弯路。
感谢各位热心的同学在我的需求分析、总体设计及程序测试阶段对我的帮助。
感谢机房的管理同学，每天早起晚归，负责任地为开机房，管理机房的卫生，为提供了舒适的环境。
感谢学院实训楼的管理员老师为的毕业设计提供的方便。感谢我所使用的参考文献的编写及翻译者，他们的研究与探索，使我的毕业设计能够顺利地完成。
-37-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）参考文献[1]KatsuhikoOgata，《ModernControlEngineering》Publishinghouseofelectronicsindustry，2000
[2]李忠诚，潘榆奇，闵应骅，《TPG-AStructuralAnalysisBasedAutomaticTestGenerationSystem》ScienceinChina,Ser.A，1994年09期。
[3]WEIHongli，《Designofabusstopreporter》，JOURNALofXI'ANINSTITUTEOFTECHNOLOGY，2003：212-214[4]Kurkovav.1991.Kolmogorov’stheoremisrelevant.NeuralComputation,(3):617-622
[5]谢维成单片机原理与应用及C51程序设计清华大学出版社2006
[6]高MCS-51单片机原理及应用技术教程北京：人民邮电出版社2009
[7]侯放洗衣机原理与检修高等教育出版社2000[8]梅晓榕自动控制元件及线路科学出版社2007
[9]魏伟胡玮王永清51单片机C语言开发与应用技术案例详细化学工业出版社2010
[10]陈伯时电力拖动自动控制系统：运动控制系统机械工业出版社2003[11]周修明马国光C语言程序设计中国计划出版社2007[12]李岩廖义奎王永图解变频器应用中国电力出版社2009[13]何立民，《单片机应用文集》，北京航空航天大学出版社，1994
[14]张积东等.单片机51/98开发与应用.北京：电子工业出版社，1994[15]周航慈等.单片机程序设计基础.北京航空航天大学出版社，1997[16]彭为.单片机典型系统设计实例精讲.北京：电子工业出版社，2006[17]何立民等.单片机高级教程.北京：北京航空航天大学出版社，2000[18]卢艳军.单片机基本原理及应用系统.北京：机械工业出版社，2005[19]周美娟等.单片机技术及系统设计.北京：清华大学出版社，2007
-38-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）附录1按键与LED指示灯及蜂鸣器的电路设计仿真-39-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）LED指示灯与单片机连接的具体电路单片机与电动机控制电路的连接示意图-40-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）附录2洗衣机程序设计#include #defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineqiang_ledonqiang_led=1;#defineqiang_ledoffqiang_led=0;#definebiao_ledonbiao_led=1;#definebiao_ledoffbiao_led=0;#defineruo_ledonruo_led=1;#defineruo_ledoffruo_led=0;#definepiao_ledonpiao_led=1;#definepiao_ledoffpiao_led=0;#definesgan_ledonsgan_led=1;#definesgan_ledoffsgan_led=0;#definejin_ledonjin_led=1;#definejin_ledoffjin_led=0;#definepai_ledonpai_led=1;#definepai_ledoffpai_led=0;uintt=0,tt=0;sbitk1=P0^0;sbitk2=P0^1;sbitk3=P0^2;sbitsg=P0^3;sbithk1=P0^4;sbithk2=P0^5;sbitledon=P0^7;sbitqiang_led=P2^0;sbitbiao_led=P2^1;sbitruo_led=P2^2;sbitpiao_led=P2^3; -41-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）sbitsgan_led=P2^4;sbitjin_led=P2^5;sbitpai_led=P2^6;sbitp30=P3^0;sbitp31=P3^1;sbitp32=P3^2;sbitp33=P3^3;sbitbeepon=P2^7;voiddelay1(ints){inti; for(;s>0;s--) for(i=0;i<65;i++);} voiddelay(uinti){ ucharj;for(i;i>0;i--) for(j=255;j>0;j--);} voidbeep(){ t=0;while(1){ beepon^=1;delay(300);if(t>=80)break;} beepon=0;biao_led=0;p30=0; -42-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）p33=0;} voidled(){ ledon^=1;delay(200);} voidf_qiang(){ qiang_ledon;t=0;tt=0;while(1) { if(tt>=400)break;p31=0;p30=1;//正转4sp32=1;t=0; while(t<80&&tt<=400);delay1(1000);//延时1st=0;//反转4sp30=0;p31=1; while(t<80&&tt<=400);} p32=0;p31=0; } voidf_biao() { qiang_led=0; -43-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）biao_led=1;//正转3st=0;tt=0;while(1){ if(tt>=400)break;p31=0;p30=1;//正转4sp32=1;t=0; while(t<60&&tt<=400);delay1(1000);//延时1st=0;//反转4sp30=0;p31=1; while(t<60&&tt<=400);} p32=0;p31=0; }voidf_ruo(){ qiang_led=0;biao_led=0;ruo_led=1;//正转2S t=0;tt=0;while(1) { if(tt>=400)break;p31=0; -44-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）p30=1;//正转4sp32=1;t=0; while(t<40&&tt<=400);delay1(1000);//延时1st=0;//反转4sp30=0;p31=1; while(t<40&&tt<=400);} p32=0;p31=0; } voidf_piao() { qiang_ledoff;biao_ledoff;piao_ledon;//sgan_led=1;t=0;tt=0;while(1) { if(tt>=400)break;p30=1;//正转4sp31=0;p32=1;t=0; while(t<40&&tt<=400);delay1(1000);//延时1st=0;//反转4sp30=0; -45-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）p31=1; while(t<40&&tt<=400);} p32=0;p31=0; piao_ledoff; } voidpai_leds(){ pai_led=1;//排水阀灯亮等待霍尔开关2while(hk2); if(hk2==0)//如果闭合//排水灯灭pai_led=0;} voidjin(){ jin_ledon;while(hk1);if(hk1==0)delay(50);if(hk1==0){ jin_ledoff;}} voidsgan(){ //高速正转 sgan_ledon;//甩干灯亮t=0;while(1) -46-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）{ if(t>=400)break;p30=1;p33=1;} sgan_ledoff;} voidsgan1(){ sgan_ledon;t=0;while(1){ if(t>=100)break;//高速正转p30=1;p33=1;led();} piao_ledoff;sgan_ledoff;beep();} voidf_an1(){ //循环20S //循环20S /////////////////////////////// qiang_ledon;//方案1灯亮jin(); //进入强洗 f_qiang();//循环20Sdelay1(1000);//延时1sf_biao();//循环20Sdelay1(1000);//延时1s -47-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）f_ruo();//循环20Sruo_ledoff;pai_leds(); sgan();//甩干20sp30=0;p33=0; sgan_ledoff;ruo_ledoff;piao_ledoff;ledon=0;jin(); delay1(1000);//延时1S进入漂洗p33=0; f_piao();//循环20Ssgan_ledoff;piao_ledoff;ledon=0;pai_leds(); sgan1();//最终甩干20Sdelay(500);//延时ledon=0;beep();} voidf_an2(){ biao_ledon;//方案1灯亮jin(); f_biao();//循环20S -48-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）delay1(1000);//延时1Sf_ruo();//循环20Sruo_ledoff;ledon=0;pai_leds(); sgan();//甩干20sruo_ledoff; piao_ledoff;ledon=0;jin(); delay1(1000);//延时1S进入漂洗p33=0; f_piao();//循环20Ssgan_led=0;ledon=0;pai_leds(); sgan();//最终甩干10sdelay(500);//延时5s //beep=1;//结束蜂鸣器打开piao_led=0;ledon=0;beep();} voidf_an3(){ ruo_led=1;//方案1灯亮jin(); f_ruo();//循环20Sruo_ledoff;ledon=0;pai_leds(); sgan();//甩干20S -49-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）ruo_ledoff;piao_ledoff;ledon=0;jin(); delay1(1000);//延时1S进入漂洗p33=0; f_piao();//循环20S sgan_led=0;ledon=0;pai_leds(); sgan();//最终甩干20sdelay(500);//延时5s //beep=1;//结束蜂鸣器打开piao_led=0;ledon=0;p30=0;p33=1;beep();} intmain(void){ TMOD=0x01;TH0=-50000/256;TL0=-50000%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;P2=0;P3=0xf0;ledon=0; while(1) { -50-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）if(k1==0){ delay(10); if(k1==0)//方案一{ f_an1();}} if(k2==0){ delay(10);if(k2==0){ f_an2();}} if(k3==0){ delay(10);if(k3==0){ f_an3();}} if(sg==0){ delay(10);if(sg==0){ sgan1();}} -51-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）} return0;} voidtime0()interrupt1{ TH0=-50000/256;//50000=50ms中断一次5000=5ms中断一次TL0=-50000%256;t++;tt++;} -52- 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容
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