智能洗衣机

基于单片机的智能全自动洗衣机模拟控制系

统设计

作者：殷爽邵金侠赵全友潘学文

来源：《今日自动化》2021年第04期

[摘要]采用STC89C51单片机作为主要控制芯片，按键可控制和选择功能，继电器模拟出

水、进水，水位传感器检测高低水位，由L298N芯片组成的电机控制模块模拟洗衣机工作，

LED显示状态，2位共阳数码管显示时间。使用C51语言进行编程，完成了洗衣的基本功能。

洗衣机包括标准、轻柔、快速三大洗衣模式，并且实现了一键暂停和一键脱水功能，用于日常

生活中，能够满足日常洗衣的需求，具有效率高、操作方便等特点。

[关键词]STC89C51单片机;洗衣机模拟控制系统;全自动

[中图分类号]TN911-4;G434[文献标志码]A[文章编号]2095–6487（2021）04–00–03

DesignofInte冬至快乐图片 lligentAutomaticWashingMachineSimulationControl

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[Abstract]ThisdesignadoptsSTC89C51single-chipmicrocomputerasthemaincontrolchip，

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[Keywords]STC89C51microcontroller;washingmachineanalogcontrolsystemsystem;fully

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随着通信电子技术及计算机技术的发展，人民的生活水平不断提高，单片机技术在各个领

域的应用越来越广泛，同时用单片机设计的各种家用电器也被人们所关注，家电市场上涌现出

大量各式各样的新型电器[1]。

以往的家电市场中，大部分洗衣机的功能比较单一、固定，一般来说洗反开头的成语 涤、漂洗和排水都

要通过按键来分别进行操作，操作特别繁琐且浪费时间[2]。随着经济的高速发展，智能全自

动洗衣机越来越受到广大消费者的喜爱。智能全自动洗衣机的便捷性、易操作性为繁琐的家庭

劳动节省了时间，缓解了家庭劳动压力，成就了高速有效的生活工作效率[3-4]。

本系统根据人们的实际需求设计出以单片机为主要控制中心，功能全面、人性化的全自动

洗衣机。简化了以往传统洗衣机的复杂操作，并且还具有体积小、价格便宜、控制灵活和方便

操作等优点。

1系统总体方案

本次孙武练兵 设计以STC89C51单片机为主要控制模块，主要控制进水阀、出水阀、电机、蜂鸣报

警器、显示系统。本次设计共有三种洗衣模式，模式不同，工作状态以及运行的时间也不同。

洗衣过程主要包括洗涤过程、漂洗过程、一键脱水过程。系统主要由STC89C51单片机、步进

电机驱动芯片L298N组成的电机模拟控制洗衣机工作、LED显示状态，2位共阳数码管显示时

间，控制按键可控制和选择功能，继电器模拟出水、进水组成。

全自动洗衣机的模拟控制系统的设计方框图如图1所示，主要由六大模块组成，即单片机

主控系统、电机控制电路、蜂鸣器报警电路、进水与排水电路、按键控制电路和显示电路组

成。单片机主控系统由STC89C51组成，选用它作为核心控制芯片，可使电路极大简化，且程

序的编写及固化也相当方便、灵活。电机控制电路主要由L298N芯片和电机组成，模拟了洗

衣机的工作。显示电路清楚地展示了洗涤模式以及洗涤时长，主要由两个共阳极数码管、发光

二极管组成，74LS04芯片作为显示驱动电路。蜂鸣器报警电路表示着洗涤的结束以及洗涤暂

停。进水与排水电路中由两个继电器控制进水阀和出水阀，由LM339芯片组成的集成电路是

水位传感器的主要模块，用于检测高低水位。

2系统硬件设计

2.1电动机控制电路

电机控制模块主要由L298N芯片组成。该芯片是双H桥电机驱动芯片，双H桥的设计可

以让此芯片同时控制两个电机的运转，它具有工作电压大，输出功率强的优点。其输入端可以

直接連接到单片机上，方便单片机的控制。当电机驱动时，可以直接控制电机，从而实现电机

的正反转。图2为电机控制电路，电机连接驱动L298N芯片的OUT1和OUT2。

2.2显示电路

本次系统设计中采用了发光二极管来显示洗衣机的各个工作状态。5个发光二极管分别跟

单片机P1口的5个I/O口连接，分别接在P0.1、P0.2、P0.3、P0.5、P0.6端口上。从左至右分

别代表标准、轻柔、快速、脱水和结束五种运行方式的指示灯，洗衣机运行时，五盏灯分别闪

烁。图3为发光二极管的电路图，当发光二极管的负极所对应的P1口为低电平时，发光二极

管导通

2.3蜂鸣器报警

报警电路用来提醒用户洗衣工作结束后要及时取出洗涤完毕的衣物，报警指示电路可以提

高洗衣工作效率，同时洗衣过程中出现中断也会给出提示。本次系统的设计采用的是蜂鸣器，

蜂鸣器工作电压的范围为4～12V。通过单片机的P0.6输出高电平来控制蜂鸣器报警。蜂鸣器

报警电路图如图4所示。

2.4进水、排水电路

进排水电路电路如图5所示，进水阀受J1的控制，出水阀受J2的控制。当控制端J1为

“0”时，Kj1得到指令将进水阀打开，进水指示灯D5亮起。当控制端J2为“0”时，Kj2得到指

令出水阀打开，出水指示灯D7亮。

一个低水位检测，一个高水位检测;当进水时高水位检测到有水，代表进水完毕进行下一

步，当排水时，低水位检测没有水，代表排水结束。高水位传感器与P1.4相连，低水位传感

器与P1.7相连。水位传感器的作用是用于检测高低水位，包括比较器模块和自制的水导电万

能板。其中比较器模块由LM339芯片集成电路组成。水导电万能板是利用水的导电性形成回

路，形成电压检测水位。比较器模块则是通过比较两个输入电压，高于参考电压则输出高电

平，水位实现了检测，每个比较器都有两个输入端和一个输出端。

2.5按键控制电路

洗衣机面板上有六个按钮S1、S2、S3、S4、S5、S6。

S1为电源启动键，按一下系统启动;S2为菜单键，按一下可以选择菜单;S3为洗衣模式启

动键，按一下启动对应的洗衣模式;S4为停止键，按一下洗衣机进入停止状态，控制系统停止

工作;S5为菜单模式选择键，按一下选择标准洗方式，按两下选择轻柔洗方式，按三下选择快

速洗方式，按四下选择脱水方式;S6为暂停键，实现了一键暂停功能。不管洗衣机工作在什么

状态，当按下暂停键时洗衣机暂停工作，蜂鸣器响，再按一次时洗衣机恢复工作。

S2与P3.4口相连，S3与P3.5口相连，S6与P3.6口相连，S5口与P3.7口相连，S6与

P3.0口相连。按键按下时，输入端I/0口的电平状态为低电平。

系统整体硬件电路如图6所示，主要包括STC89C51单片机主要控制模块，步进电机驱动

芯片L298N控制模块，显示电路模块，按键控制模块，出水、进水电路模块，蜂鸣器报警电

路模块几个部分。

3系统软件设计

主程序设计流程如图7所示。当电源接通时，开始初始化程序，单片机开始运行。在按键

没有被按下时，首先应该判断水位的高低，根据水位的高低决定是否進水，接下来扫描数码

管，数码管显示时间，按键可以选择需要的洗涤模式。洗涤模式的作用是能使全自动洗衣机有

多个洗涤模式的选择，这样既能节省家庭劳动的时间又能避免过多水资源的浪费。然后按下程

序的启动键后，洗衣程序开始运行，来完成洗衣周期的循环。系统设置的洗涤、漂洗、脱水程

序均为一次。在主程序运行过程中，如果按下暂停键，那么整个洗衣程序暂停蜂鸣器发出报警

声。恢复按键时，洗衣程序将继续运行。当所有程序运行完毕后，蜂鸣器响，报警电路在系统

程序的尾端进行。程序结束对应的指示灯亮起，表示整个洗衣程序已经结束，实现了洗衣的功

能。

系统有三种洗涤程序清明是什么季节 ，即标准模式、轻柔模式和快速模式。

标准模式洗涤90s，漂洗90s，脱水60s;轻柔模式洗涤60s，漂洗60s，脱水60s;快速模

式洗涤30s，漂洗30s，脱水60s。当按下菜单选择键，选择其中的一键脱水功能，脱平安银行全称 水程序

开始运行。首先，把排水阀打开，出水的指示灯亮起，电机开始脱水。当水位传感器的低水位

检测到没有水时，开始进行脱水工作，电机正转60s。当到达设定的60s时间后，电机停止转

动，排水阀关闭，出水的指示灯关闭。蜂鸣器发出声音，程序运行结束的指示灯亮起，脱水工

作完成。

4结论

针对智能全自动洗衣机模拟控制系统进行了分析和研究，设计出一种简易的模拟控制系

统，最终实现基本功能。借助Keil软件编程及Proteus硬件电路设计，并进行了仿真测试，最

终通过焊接电路，进行多次调试后做出硬件电路实物，实现了本次设计的要求。

参考文献

[1]张海波.全自动洗衣机控制器的设计[D].南京：南京理工大学，2012.

[2]张继东.自动控制技术在全自动洗衣机的应用[J].中国设备工程，2017（5）：110-111.

[3]刘德兵.全自动洗衣机控制系统的PLC设计[D].成都：电子科技大学，2011.

[4]杨威，阳泳，江世明.基于单片机全自动洗衣机控制器设计与仿真[J].数字技术与应用，

2015（11）：8.