全自动洗衣机-课程设计正文(优秀版)

2023年4月22日发(作者：上门除甲醛多少钱一平方)

邵阳学院课程设计（论文）

摘要

本设计根据全自动洗衣机控制系统的要求和特点，设计了一种基于MCS-51单片

机的全自动洗衣机控制器。该控制器以为控制核心，进行洗衣程序的控制。

AT89C51

全自动即进水、洗涤、摔干等一系列过程自动完成，控制器通常设有几种洗涤程序，

对不同的衣物可提供用户选择。本课题要求设计全自动洗衣机控制器，在稳压电源下，

有进水、洗衣、脱水功能，并显示预约时间。通过本文你将会对全自动洗衣机控制器

的设计进一步了解，明白全自动洗衣机的工作流程。

关键字AT89C51；

:全自动洗衣机；洗衣程序。

邵阳学院课程设计（论文）

目录

摘要 .................................................................................................................. I

第1章 绪论 ..................................................................................................... 1

1.1课题背景 ............................................................................................. 1

1.2国内外现状及水平 ............................................................................. 1

1.3课题设计任务与要求 ......................................................................... 1

第2章 系统方案设计 ..................................................................................... 2

2.1设计方框图 ......................................................................................... 2

2.2方案论证............................................................................................2

第3章 电路设计 ............................................................................................. 3

3.1工作原理 ............................................................................................. 3

3.2AT89C51介绍 .................................................................................... 3

3.3单元电路设计 ..................................................................................... 4

第4章 程序设计 ............................................................................................. 8

4.1系统主程序设计 ................................................................................ 8

4.2程序源代码设计 ................................................................................ 9

第5章 系统仿真 ........................................................................................... 15

5.1PROTEUS简介 .............................................................................. 15

5.2系统仿真 ........................................................................................... 15

第6章 总结 ................................................................................................... 17

参考文献 ......................................................................................................... 18

致谢 ................................................................................................................. 18

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第1章 绪论

1.1课题背景

洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，有很好的发展前景。

全自动即进水、洗涤、摔干等一系列过程自动完成，控制器通常设有几种洗涤程序，

对不同的衣物可提供用户选择，全自动式洗衣机具有对衣物的磨损小、洗涤量大、节

水等特点，因使用方便得到广大群众的青睐。

随着社会的进步和生活水平的提高，人们对全自动洗衣机的功能多样化、操作简

单化也提出了更高的要求。为适应这种变化，全自动化洗衣机的控制器已由机械式、

混合式逐步过渡到全电子式控制，因此全自动化洗衣机控制器的设计这一课题对人类

生活具有非常重要的意义。

1.2国内外现状及水平

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。目前的洗衣机都没有实现全方面

的兼容，大多数洗衣机的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与众不同

的个性化的功能。

随着国内外强势品牌加入研究新的技术，开发新的产品，洗衣机行业将爆发新一

轮以“绿色环保”、“节水节能”为主题的竞争，而技术制高点则是未来的竞争焦点，

全自动洗衣机在未来国内外市场将会有很好的前景。消费者自动选择进水量和洗衣程

序，进一步实现省水、省电。针对市场需求的变化，一些生产厂家如海尔、小天鹅、

小鸭等，先后向市场推出了一批全自动洗衣机，受到消费者的青睐，成为洗衣机中的

购买热点。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，控制灵活，

因此，设计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价值。

1.3课题设计任务与要求

设计一个全自动洗衣机控制器设计，要求：

(1)设计出硬件电路；

(2)设计出软件编程方法，并写出源代码；

(3)用PROTEUS进行仿真。

1

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第2章 系统方案设计

2.1设计方框图

基于单片机设计的全自动洗衣机，它有启动键、强制停止键、水位选择键、进水

阀、排水阀、洗衣电机、脱水电机及各种显示电路。结构图如下：

启动键

微

处

理

器

AT 89C51

水位选择开关

停止键

手动排水阀

手动脱水阀

运行状态

显示

进水阀、排水阀

蜂鸣报警

图2-1 系统硬件电路方框图

其中，口接启动/停止键，按下为启动，再按一次为停止；、、

P3.2 P3.5P3.6

P3.7

分别是正转显示、反转显示和脱水。电机显示，用数码管和二极管的亮灭进行

显示，口接报警器，蜂鸣器发出提示音。

P2.3BUZ1

2.2 方案论证

系统以单片机为核心，用位一体数码管显示当前状态下的剩余时间。工作状

2

态用发光二极管显示，系统启动后将按“进水->洗衣->脱水”流程工作。

D1-D4

电动机用专用控制芯片，处在“洗衣”状态时，电动机不断进行正反转交

L298

替；处于“脱水”状态时，电动机正转。

通电后，按下“运行”键，系统开始工作，“进水”状态指示灯发光，同时

D1

数码管从“”开始倒计时；当数码管倒计时为“”时，“洗衣”状态指示灯

1500D2

发光，同时数码管从“”开始倒计时，洗衣机电动机做正反转交替运动；当数码

30

管倒计时为“”时，“脱水”状态指示灯发光，同时数码管从“”开始倒计

00D320

时，洗衣机电动机做正转运动。当数码管倒计时为“”时，发出提示音，

00BUZ1

系统工作结束。

2

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第3章 电路设计

3.1工作原理

全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机

的通断，从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电

时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，顶住膜片将小孔堵塞，这样阀门关闭，水流

不通；当电磁通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，使得中心小孔打开，

水流从通过小孔流入桶内。

输入量 输出量

控制电路 电动机 洗衣机

（接通电源） （运行或停止）

图3-1 电路模拟过程图

全自动洗衣机控制系统是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。

(1)．“正常运行”方式具体控制要求如下：

1)将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“启动”按扭，

开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水；2）进水停止 2s 后开始

洗衣；3）洗衣时，正转 20s，停 2s，然后反转 20s，停 2s；4）如此循环共 5 次，

总共 220s 后开始排水，排空后脱水 30s；5）然后再进水，重复（1）～（4）步，

如此循环共 3 次；6）洗衣过程完成，报警 3s 并自动停机。

(2)．“强制停止”方式具体控制要求如下：

1）若按下“停止”按扭，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀

和排水电磁阀全部闭合；2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行排水和脱水。

3.2 AT89C51介绍

AT89C51ATMELAT89

单片机是公司系列中经济低价产品，指令兼容

MCS-512KBFlash128RAM

指令集，它内含可重编程的存储器和字节的，有

15I／O5I／O

条可编程的引线和个中断触发源。在需要线不多的控制场合，选

用它作为核心控制芯片，可使电路极大地简化，成本也较低。

数码管接的口和口，用来显示洗衣预约时间；蜂鸣器接

AT89C51P0P2

AT89C51P2.3AT89C51P1.0P1.3

的口，用来洗衣结束的报警；的到口接标准、

经济、脱水、运行等指示灯；从的第脚（）引出复位电路，第

AT89C519RST18

脚（）、脚（）引出时钟振荡电路； 的、

XTAL219XTAL1AT89C51P3.6P3.7

3

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口分别接的正转、反转的输出；的口接启动按钮。

AT89C51P3.2

图3-2 AT89C51引脚分布

3.3 单元电路设计

3.3.1 LED显示

LED

的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮

（低电平为点亮），而显示不同的字形由“ ”段发光二极管组成“”

g,f,e,d,c,b,a78

字形显示器件，“”为小数点，不会亮，所以采用共阳级连接。

dp

其中

PC0PB0-a, PC1PB1-b, PC2PB2-c,

PC3PB3-d, PC4PB4-e, PC5PB5-f,

PC6PB6-g, PC7PB7 -SP

接地

4

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图表1 驱动代码表

显示数值 驱动代码（进制）

Dop g f e d c b a 16

1 1 0 0 0 0 0 0 0 C0H

1 1 1 1 1 0 0 1 1 F9H

1 0 1 0 0 1 0 0 2 A4H

1 0 1 1 0 0 0 0 3 B0H

1 0 0 1 1 0 0 1 4 99H

1 0 0 1 0 0 1 0 5 92H

1 0 0 0 0 0 1 0 6 82H

1 1 1 1 1 0 0 0 7 F8H

0 1 1 1 1 1 1 1 8 80H

1 0 0 1 0 0 0 0 9 90H

1 0 1 1 1 1 1 1 - BFH

在设计中要对控制器的工作状态进行显示，显示模块的设计方案如下。

采用数码管显示，用位一体的数码管显示当前状态下的剩余时间。工作

LED2932

状态用发光二极管显示，系统启动后将按“进水->洗衣->脱水”流程工作。

D1-D4

采用数码管显示的特点是显示直观，占用空间小等，且数码管价格便宜，软件

LED

设计也比较简单，同时符合本次设计中要显示的数据，所以本次设计我们采用这种方

案。

3.3.2 复位电路

任何单片机工作之前都要有个复位的过程，复位对于单片机来说，程序还没有开

始执行，是在做准备工作。复位操作通常有：上电自动复位和按键手动复位。上

电复位是外部的复位电路在系统通上电源后直接使单片机工作，单片机的起停通过电

源控制。手动复位是在复位电路中设计按键开关触发复位电平，控制单片机复位。

工作原理是：单片机通电时，电容两端相当于是短路，则引脚上为高

RST

电平，然后电源通过电子对电容充电，两端电压慢慢下降，降到一定程度，

RST

即为低电平，单片机开始正常工作。上电复位的时间要在以上，才能保

10ms

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证上电，一般可以取电容的大小为，电阻为。复位电路图如下所示：

10μF10KΩ

图 3-2-2 复位电路图

3.3.3振荡电路

振荡电路对于单片机来说非常重要，没有晶就无法执行程序代码，单片机就无法

工作。单片机工作时是一条一条地从中取指令，然后一步一步地执行。

ROM

单片机内部有一个用于构成片内振荡器的高增益反相放大器，引脚和

XTAL1

XTAL2

分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英

晶体（或陶瓷振荡器）一起构成自激振荡器。图中外接石英晶体（或陶瓷振荡器）以

及电容或构成并联振荡电路，接在放大器的反馈回路中。外接石英晶体时，

C1C2

C1C230pf10pfC1C240pf10pf

和一般去，外接陶瓷振荡器时，和一般取。



本系统采用的晶振，电容取。振荡电路如图3-4所示：

12MHz30pf

图 3-3-3 振荡电路图

3.3.4 L298应用电路

L298TTL

应用电路是一种高压、大电流双全桥式驱动器，其设计是为接受标准

逻辑电平信号和驱动电感负载的电路。 例如继电器、圆筒形线圈、直流电动机和步

进电动机，电路具有两抑制输人来使器件不受输入信号影响，可安置另一输入

L298

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电源， 使逻辑能在低电压下工作。 芯片是具有个引出脚的多瓦数直插式

L29815

封装的集成芯片。

图3-3-4 L298应用电路图

L298TTLVssVss4.5~7V4

可接受标准逻辑电平信号，可接电压。脚接电

源电压，脚接电源电压。输出电流可达，可驱动电感负载。脚和

+12V9+5V2.5A1

15L298

脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。

可驱动两个电动机，、和、之间可分别接电动机，本实

OUT1OUT2OUT3OUT4

验选用一台电动机，分别接在和。、、、脚接输入控制电平，

OUT3OUT4571012

控制电机的正反转。、接控制使能端，控制电机的停转。图表是

ENAENB1L298

的功能逻辑图。

图表3.2 L298的功能逻辑图

E In1 In2

MA

运转状态

0 ※ ※ 停止

1 1 0 正转

1 0 1 反转

1 1 1 刹停

1 0 0 停止

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第4章 程序设计

4.1程序流程设计

（1）主程序流程图

开始

N

R2=1?

Y

R2=1?

Y

电机正转

响蜂鸣器

N

亮进水指示灯

电机正转

显示进水倒计时

显示进水倒计时

N

系统初始化

启动?

Y

亮启动指示灯

响蜂鸣器

亮脱水指示灯

N

亮洗衣指示灯

显示洗衣倒计时

正转5s时间到?

N

Y

电机反转

Y

反转5s时间到?

Y

R2=1?

Y

图4-1-1主程序流程图

8

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（2）定时中断子程序流程图

关定时器

重装定时器初值

N

R0-1=0?

Y

R0赋初值

Y

N

R1-1=0?

Y

R2=1

开定时器

返回

图4-1-2 定时中断服务程序流程图

4.2 程序源代码设计

4.2.1 程序分析和设计

（1）系统进行初始化。

MAIN:CLR P2.3

MOV TMOD,#81H

MOV TH0,#9EH

MOV TL0,#58H

9

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SETB EA

SETB ET0

（2）对于显示子程序，利用对各个位需要显示的值循环显示来实现。

XIANSHI:MOV A,R1

MOV B,#10

DIV AB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

CLR P2.0

LCALL DELAY1

SETB P2.0

MOV A,B

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

CLR P2.1

LCALL DELAY1

SETB P2.1

RET

（3）对于定时子程序，先利用定时中断来实现50ms计数器。

DSZD:CLR TR0

MOV TH0,#9EH

MOV TL0,#58H

DJNZ R0,LP5

MOV R2,#1

LP5:SETB TR0

RETI

10

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4.2.2具体代码实现

ORG 0000H

LJMP MAIN ;

设置主程序入口

ORG 000BH

LJMP DSZD ;

设置定时程序入口

ORG 0030H

MAIN:CLR P2.3

MOV TMOD,#81H

MOV TH0,#9EH

MOV TL0,#58H

SETB EA

SETB ET0 ;

MOV DPTR,#TAB

MOV R0,#50

MOV 20H,#0

MOV P3,#0FFH

CLR P3.5

CLR P3.6

CLR P3.7

MOV P1,#0FFH

JB P3.2,$

CLR P1.3

SETB P2.3

LCALL DELAY2

LCALL DELAY2

LCALL DELAY2

LCALL DELAY2

CLR P2.3

LCALL JINSHUI

LCALL XIYI

LCALL TUOSHUI

系统初始化

11

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MOV P3,#0

SETB P1.3

SETB P2.3

LCALL DELAY2

LCALL DELAY2

LCALL DELAY2

LCALL DELAY2

CLR P2.3

LJMP LOOP

JINSHUI:MOV R1,#15

CLR P1.0

LP1:SETB TR0

LCALL XIANSHI

CJNE R2,#1,LP1

MOV R2,#0

CLR TR0

SETB P1.0

RET

XIYI:MOV R1,#30

SETB P3.5

CLR P3.6

SETB P3.7

CLR P1.1

SETB TR0

LP3:LCALL XIANSHI

MOV A,R1

CJNE A,20H,LP7 ;R1

LP6:CJNE R2,#1,LP3

MOV R2,#0

CLR TR0

SETB P1.1

判断的值是否改变

12

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RET

LP7:MOV A,R1

MOV B,#5

DIV AB

MOV A,B

CJNE A,#0,LP6 ;5s

每隔反转一次

MOV 20H,R1

CPL P3.6

CPL P3.7

LJMP LP6

TUOSHUI:MOV R1,#20

SETB P3.5

CLR P1.2

SETB P3.7

CLR P3.6

LP4:SETB TR0

LCALL XIANSHI

CJNE R2,#1,LP4

MOV R2,#0

CLR TR0

SETB P1.2

RET

DSZD:CLR TR0 ;

MOV TH0,#9EH

MOV TL0,#58H

DJNZ R0,LP5

MOV R2,#1

LP5:SETB TR0

RETI

XIANSHI:MOV A,R1

MOV B,#10

定时子程序

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DIV AB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

CLR P2.0

LCALL DELAY1

SETB P2.0

MOV A,B

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

CLR P2.1

LCALL DELAY1

SETB P2.1

RET

DELAY1:MOV R4,#50

D0:MOV R5,#50

DJNZ R5,$

DJNZ R4,D0

RET

DELAY2:MOV R5,#0FFH

D1:MOV R6,#0FFH

D2:MOV R7,#0FFH

D3:DJNZ R7,D3

D4:DJNZ R6,D4

DJNZ R5,D1

RET

TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

LOOP:NOP

END

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第5章 系统仿真

5.1 PROTEUS简介

软件是英国公司开发的电路分析与仿真软件。它集原理图设计

ProteusLabcenter

电路分析、仿真和设计于一体，配有各种信号源和电路分析所需的虚拟仪表；具有

PCB

模拟电路、数字电路、单片机应用系统、嵌入式系统设计与仿真功能。基于的

Proteus

电子电路设计从根本上克服了传统电子产品设计中没有物理原型就无法对系统进行测试，

没有系统硬件就很难对软件进行调试的缺点。

ProteusCPU

与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机的工作情

况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。在仿真和程

序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从

工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种

意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。

Proteus系统仿真

5.2 系统仿真

（1）

通电后，按下“启动”键，系统开始工作，“进水”状态指示灯D1发光，

同时数码管从“15”开始倒计时，进水状态显示如图5.1所示。

图5.1 进水状态显示图

15

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（2）当数码管倒计时为“00”时，“洗衣”状态指示灯D2发光，同时数码管从

“30”开始倒计时，洗衣机电动机做正反转交替运动，洗衣状态显示如图5.2所示。

图5.2 洗衣状态显示图

（3）

当数码管倒计时为“00”时，“脱水”状态指示灯D3发光，同时数码管从

“20”开始倒计时，洗衣机电动机做正转运动，脱水状态显示如图5.3所示。

图5-3 脱水状态显示图

16

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第6章 总结

回顾此次课程设计，我感触颇多，从理论到实践，接近两周的时间，我不仅学到

了许多东西，而且巩固了以前所学的知识以及书上没有学到过的知识。本次全自动洗

衣机课程设计我是完全按照任务书上的要求来完成的，虽然花的时间比较多，存在了

许多的不足，但我都是怀着饱满的热情、认真的态度去对待本次课程设计的。在课程

设计的过程中，我认识到了自己的不足之处，自己对以前所学的知识理解得不够深刻，

掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机的汇编语言掌握得不

好等等。通过这次课程设计之后，我一定会把所学过的知识重新温故。

这次我们课程设计的题目为全自动洗衣机控制器设计，其真正的目的是要我们对

所学知识做出一个总结，检验我们对单片机课程基础知识的掌握情况。通过这次单片

机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际操作当中

去，而且我还学会了如何去培养自己的创新精神，不断地战胜自己，超越自己。

在设计的过程中，我深刻体会到自己的知识太贫乏了，很难将理论知识与实践结

合起来，因此遇到了很多问题。经过刘老师的指点和同学的共同探讨，我终于完成了

方案设计和电路设计这一部分内容。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更

重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人

合作。此次课程设计后，我深深地了解到全自动洗衣机的工作原理以及控制器系统的

设计，我也深刻认识到：任何复杂的事情都可以分几个过程去完成，只要用心地完成

每个小部分的内容，结果将是事半功倍，复杂就会变得简单。

最后，我终于按设计要求完成了此次课程设计的任务，感谢学院给我们这次实践

的机会，更要感谢指导老师以及同学们的指导和帮助。老师渊博的知识和丰富的经验

使我受益匪浅；在设计的过程中，我发现了自己许多不足之处，感谢《单片机原理及

应用》课程刘老师的耐心指导和鼓励，他给我提出了宝贵的意见，使我能够顺利地完

成了本次的课程设计。

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邵阳学院课程设计（论文）

参考文献

[1] 赵晶.Protel99高级应用[M].人民邮电出版社, 2006.

[2] 谷树忠.Protel DXP实用教程[M].电子工业出版社，2003.

[3] 刘湘涛、江世民.单片机原理与应用[M].电子工业出版社, 2006.

[4] 孙育才. ATMEL新型AT89S51系列单片机及其应用[M].清华大学出版社, 2005.

[5] 李华．MCU-51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1993．

[6] 张迎新、雷道振.单片机初级教程[M].北京航天航空大学出版社, 2006.

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邵阳学院课程设计（论文）

致谢

经过两周多的辛苦设计，我终于完成了这次全自动洗衣机控制器设计，在此我想

特别感谢每个帮助我们的老师和同学们，感谢你们的指点以及对我的鼓励。此次课程

设计我是在指导老师的悉心指导下，完全按照设计要求完成的，从这次单片机课程设

计中我锻炼了许多，也学到了许多东西。

另外，我还要感谢学院给我们这次实践的机会，从这次实践的机会中我发现了自

己对所学的知识掌握得不足。在此次课程设计后，我计划多参加一些实践活动，并利

用课后时间去购买一些芯片和电子器件，然后亲自设计并组装成一个能实现特定功能

的电子产品，来培养自己对专业知识的兴趣和提高自己设计分析的能力。

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