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文檔簡介
1、<p><b> 摘 要</b></p><p> 隨著數(shù)字技術的快速發(fā)展,數(shù)字技術被廣泛應用于智能控制的領域中。單片機以體積小、功能全、價格低廉、開發(fā)方便的優(yōu)勢得到了許多電子系統(tǒng)設計者的青睞。它適合于實時控制,可構成工業(yè)控制器、智能儀表、智能接口、智能武器裝置以及通用測控單元等。</p><p> 本文以AT89S51單片機為核心設計了全自動洗
2、衣機控制系統(tǒng),本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制,包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結束報警四個階段。控制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機控制系統(tǒng)和外部硬件電路三大模塊組成。電源電路為單片機主控系統(tǒng)提供5v的直流電壓;單片機主控系統(tǒng)負責控制洗衣機的工作過程,主要由AT89S51單片機、數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成;外部硬件電路有繼電器、三極管、LED燈組成。</p><p> 本系統(tǒng)的電路并不復雜,給AT8
3、9S51單片機載入軟件程序后,能夠實現(xiàn)全自動洗衣機的基本功能。雖然不能與電器市場上的洗衣機控制系統(tǒng)媲美,但也具有一定的實用性。</p><p> 關鍵詞: AT89S51;用戶參數(shù);繼電器;控制系統(tǒng); LED</p><p><b> Abstract</b></p><p> With its rapid development, di
4、gital technology is widely used in the field of control system. Single chip microcontroller is favored by many electronic system designers for its smallness, full function, low price and easy application. Its pretty fit
5、for real-time control as a core in industrial controller, intelligent apparatus, intelligent interface, intelligent weapon device, universal measure control unit, etc.</p><p> This article designs a full-au
6、tomatic washing machine control system with AT89S51 as core. This system realizes whole working course of full-automatic washing machine, including four parts: user parameter input, wash, dehydrate and ending music play.
7、 Hardware system is made up of three modules: power supply circuit, digital control circuit and machine control circuit. Power supply circuit provides steady DC 5V voltage for digital control circuit and AC 220V for moto
8、r. Digital control circuit tak</p><p> After downloading the program to AT89S51, this circuit can realize basic functions of full-automatic washing machine. It seems hard for this control system to compare
9、with perfect ones in the electrical appliance market, but it has certain practicability.</p><p> Keywords: AT89S51 ; User parameter input ;water level detector ; Control system ;LED</p><p><
10、;b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要I</b></p><p> AbstractII</p><p><b> 引 言1</b></p><p> 第1章 緒 論2</p><p> 1.1 課題
11、開發(fā)背景2</p><p> 1.2 設計的目的和意義2</p><p> 1.3 國內外現(xiàn)狀及水平2</p><p> 第2章 設計方案5</p><p> 2.1 設計任務5</p><p> 2.2 洗衣機的設計方案5</p><p> 2.2.1 按鍵5<
12、/p><p> 2.2.2 洗衣程序5</p><p> 2.2.3 設計總方框圖6</p><p> 2.3 控制系統(tǒng)的功能6</p><p> 第3章 硬件設計8</p><p> 3.1控制系統(tǒng)的電路組成8</p><p> 3.2 電源電路8</p>&
13、lt;p> 3.3 單片機控制電路9</p><p> 3.3.1 AT89S51單片機主控系統(tǒng)9</p><p> 3.3.2 單片機的復位電路12</p><p> 3.3.3 單片機的時鐘電路13</p><p> 3.3.4 顯示電路14</p><p> 3.3.5 蜂鳴器報警電路
14、15</p><p> 3.3.6 電動機的控制電路16</p><p> 3.3.7 進水/排水電路17</p><p> 第4章 軟件設計18</p><p> 4.1 主程序設計18</p><p> 4.2 標準洗衣程序設計19</p><p> 4.3 洗滌程序
15、的設計19</p><p> 4.4 漂洗程序的設計20</p><p> 4.5 脫水程序的設計21</p><p> 第5章 調 試22</p><p> 5.1 硬件調試22</p><p> 5.2 軟件調試23</p><p><b> 結 論
16、24</b></p><p><b> 參考文獻25</b></p><p><b> 致 謝26</b></p><p><b> 附 錄27</b></p><p> 附錄A 主電路圖27</p><p>
17、 附錄B 元件清單28</p><p><b> 附錄C 程序29</b></p><p><b> 引 言</b></p><p> 目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代的時期,市場潛力巨大,人們對于洗衣機的要求也是越來越高。目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能,但是在許
18、多方面還是滿足不了人們的需求。這就要求設計者們有更高的專業(yè)和技術水平設計出更節(jié)能、功能更齊全、更人性化的洗衣機。讓洗衣服這項難于逃避的家務勞動,不再成為一種負擔。</p><p> 隨著加入世貿組織,跟多的國內外強勢品牌加入,研究新的技術開發(fā)新的產(chǎn)品,洗衣機行業(yè)將爆發(fā)新一輪的以“綠色環(huán)保”、“節(jié)水節(jié)能”為主題的大戰(zhàn),而技術制高點則是未來的競爭焦點。在國內從洗衣機市場得到的商情顯示由于受水資源不斷減少自來水費有所
19、提高等因素的影響,市場上那些用水量比較大的洗衣機銷售受阻而具有節(jié)水功能的洗衣機的銷路不斷看好。針對市場需求的變化,一些生產(chǎn)廠家如小天鵝、小鴨、海爾等先后向市場推出了一批節(jié)水型全自動的洗衣機。然而隨著洗衣機市場的迅速發(fā)展和科技的進步創(chuàng)新,隨著滾筒洗衣機制作成本的下降,也讓滾筒洗衣機得到了很好的普及,市場占有率大幅提升。作為未來技術發(fā)展方向之一,變頻技術將帶動整個洗衣機行業(yè)的技術提升,有利于洗衣機產(chǎn)業(yè)的升級。</p><
20、p> 目前的洗衣機都沒有實現(xiàn)全方面的兼容,大多數(shù)的洗衣機生產(chǎn)的廠家都注重各自品牌的洗衣機的特長,突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能,洗衣機的各項功能都是由單片機控制實現(xiàn)的,因此設計出基于單片機的洗衣機控制電路系統(tǒng)具有很強的實用性。并且隨著單片機技術日新月異的發(fā)展,單片機以其集成度高、運算速度快、體積小、可靠運行、價格低廉等特點在過程控制、機電一體化、智能化儀表、家用電器等方面得到了廣泛應用。本設計采用AT89S51單片機作
21、為洗衣機控制系統(tǒng)的核心,硬件線路及控制程序的設計室該系統(tǒng)的重要組成部分。硬件線路設計主要包括電源、功能及控制系統(tǒng)、洗衣機狀態(tài)顯示、輸出控制電路的設計??刂瞥绦蛟O計主要包括主程序、內部定時中斷服務程序、外部中斷服務程序的設計。與此同時還介紹了與洗衣機有關的一些常見的電子元器件的基本功能。</p><p><b> 第1章 緒 論</b></p><p> 1.1
22、課題開發(fā)背景</p><p> 隨著人民生活水平的提高,越來越多的人需要使用洗衣機?,F(xiàn)在洗衣機越來越高度自動化,只要衣服放入洗衣機,簡單的按兩個鍵,就會自動注水,一些先進的電腦控制洗衣機,還能自動的感覺衣物的重量,自動的添加適合的水量和洗滌劑,自動的設置洗滌的時間和洗滌的力度,洗滌完以后自動的漂洗甩干,更有些滾筒洗衣機還會將衣物烘干,整個洗衣的過程完成以后還會用動聽的音樂聲提醒用戶,用戶可以在洗衣的過程做其它的
23、事,節(jié)省了不少的時間。總之,每一項技術的進步極大地推動了洗衣過程自動化程度的提高。</p><p> 1.2 設計的目的和意義</p><p> 目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期,市場潛力巨大,人們對于洗衣機的要求也越來越高,目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等幾大功能,在許多方面還不能達到人們的需求。這就要求設計者們有更高的專業(yè)和技術水平,能夠提出更多
24、好的建議和新的課題,將人們的需要變成現(xiàn)實,設計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。目前的洗衣機都沒有實現(xiàn)全方面的兼容,大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機的特長,突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能,洗衣機的各項功能是由單片機控制實現(xiàn)的,單片機的體積小,控制功能靈活,因此,設計出基于單片機的洗衣機控制系統(tǒng)就具有很強的實用性。而本次設計的洗衣機控制器也是為了滿足某些用戶的不同需求。同時也將單片機控制技術用到了實際生活中,最重
25、要的是將所學的東西運用化。</p><p> 1.3 國內外現(xiàn)狀及水平</p><p><b> 1. 洗衣機的分類</b></p><p> 普通洗衣機。其洗滌、漂洗、脫水等功能均須手工轉換。</p><p> 半自動洗衣機。它能在洗滌、漂洗、脫水等功能之間,實現(xiàn)某兩個功能的自動轉換。</p>&
26、lt;p> 全自動洗衣機。它能自動實現(xiàn)洗滌、漂洗、脫水等所有功能。</p><p> 2. 全自動洗衣機在國內外的現(xiàn)狀及水平</p><p> 全自動洗衣機根據(jù)結構不同可分為波輪式全自動洗衣機(也叫套桶式全自動洗衣機)、滾筒式全自動洗衣機和攪拌式全自動洗衣機三大類。波輪式、滾筒式、攪拌式全自動洗衣機分別占全球洗衣機市場份額的33%、52%和15%。攪拌式洗衣機目前還沒有進入我國
27、市場,以下儀對波輪式和滾筒式兩種洗衣機進行討論。</p><p><b> (1)滾筒式洗衣機</b></p><p> 更好地軟化衣物纖維,減小洗滌過程中衣物的損傷和變形,并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬忪,提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉,加快洗衣粉中弱酸性物質與污物化學反應速度,提高沈衣粉中酶的活性,同時有利于溶解汗?jié)n、血漬、降低灰塵、油污的粘附作用,從而可在同
28、樣的沈凈比下(注:沈凈比是國家對沈衣機的質量考核標準中的一個基本指標),可大幅度降低洗滌過程對機械外力的需求。</p><p> (2)高溫能有效地殺死些細菌</p><p> 加溫沈滌的波輪式沈衣機無論怎樣的水流,要達到一定的沈凈比,就必須有足夠的機械力,而機械力對衣物是有損傷的,這就注定了波輪式沈衣機的磨損率人人高于滾筒式洗衣機。各種新水流基本原理是一樣的,就是盡量以紊亂的水流減少
29、衣物的纏繞,增大水流的沖刷力用于洗滌,與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之問的摩擦方式相比,水流沖刷對衣物的損傷較小。</p><p><b> (3)波輪式洗衣機</b></p><p> 因為滾筒式機的價格人人高十波輪式機,所以波輪式機仍受到普遍歡迎。關于水流:現(xiàn)存波輪式全自動洗衣機的宣傳重點放存新水流上,如LG的拳擊棒、松下的雙瀑布、榮事達的網(wǎng)絡水流等,但正如上
30、面說到過的,各個廠家是用小同的方法實現(xiàn)同一個目標,實際效果也差小多,所以小必太在意。關于程序控制器:新推山的波輪式仝自動洗衣機均采用甲.片機程序控制器,原來的機械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型弓的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同,最少的也有好兒個控制項,每一項又有幾種不同的洗滌程序可供選擇,足以滿足不同的洗滌要求,所以沒有必要考慮這個問題。模糊控制的洗衣機中,單片機通過采集水位傳感器、布量傳感器、光傳感器的信號以及電
31、動機的轉速,判斷出衣物的質地、多少、骯臟程度,從而自動調整對衣物進行合理的洗滌,缺點是價格太貴。關丁不銹鋼內桶:采用不銹鋼內桶的目的是為了減小衣物和內桶壁的摩擦力,從而減輕衣物的磨損,選購時應予以考慮。關于同心洗:同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝,直接驅動。這樣在洗滌,特別是脫水的時候洗衣桶震動減小,使噪聲得以降低。但要I說這樣會延長洗衣機的壽命是不正確的。</p><p> 至丁變頻洗衣機,其一是可
32、以對不同質地的衣物自動選用不同的電動機轉速,從而給不同質地的衣物以恰當?shù)南礈鞆姸龋诒WC洗得干凈的同時,最大限度地降低衣物的磨損。其二是可以存脫水甩干時,由慢到快地啟動,使衣物在桶內分布均勻,脫水效果好,同時由于衣物均勻地分布存洗衣桶的四周,洗衣桶的重心落在軸心上,可以減小震動,降低噪聲,這當然是有好處的。缺點也是價格太貴?,F(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機,還有的廠家開發(fā)出了更迷你的旅行洗衣機,小到可以在出外旅行的時候隨身
33、攜帶,為了更方便的操作有的廠家還開發(fā)出了可以遠程控制的洗衣機,怎么樣?是不是看的眼花繚亂,將來的洗衣機會朝著使用更方便、更加節(jié)能、更加個性化的方向發(fā)展。</p><p><b> 第2章 設計方案</b></p><p><b> 2.1 設計任務</b></p><p> 1.主要內容:設計一個用單片機控制的洗衣機
34、控制器。以單片機為主的控制器,擴展必要的外部電路,設計制作一個洗衣機控制器。</p><p><b> 2.主要功能:</b></p><p> 1)標準洗滌:洗滌12分鐘;漂洗6分鐘,二次;脫水3分鐘。快速洗滌:洗滌7分鐘;漂洗3分鐘,二次;脫水2分鐘。</p><p> 2)有啟動/暫停按鈕控制:第一次啟動,標準洗滌;工作時按此按鈕暫
35、停,再按則恢復工作。洗滌、漂洗4秒正轉,停2秒,反轉4秒,停2秒。</p><p> 3)有脫水功能,并且在脫水時,如果打開蓋板(K2鍵模擬),脫水暫停。</p><p> 4)洗滌時洗滌指示燈閃爍;漂洗時漂洗指示燈閃爍;脫水時脫水指示燈閃爍。</p><p> 2.2 洗衣機的設計方案</p><p> 本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣
36、過程的控制,包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段??刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、單片機控制系統(tǒng)和外部硬件電路構成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源,單片機控制系統(tǒng)負責控制洗衣機的工作過程,主要由AT89S51單片機、2位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成;外部硬件電路有繼電器、三極管、電動機、進水電磁閥、排水電磁閥組成。</p><p><b> 2.2.1 按鍵</
37、b></p><p> 洗衣機面板上有4個按鈕K1、K2、K3、K4。</p><p><b> 1K1為啟動鍵。</b></p><p> K2用于模擬洗衣機的蓋板打開。</p><p> K3用于快速洗衣方式;當脫水時,模擬蓋板合閉。</p><p><b> K4用
38、于脫水。</b></p><p> 2.2.2 洗衣程序</p><p><b> ⑴洗滌過程</b></p><p> 通電后,若不選擇洗衣周期,則洗衣機從洗滌過程開始。進入洗滌過程,首先進水閥接通,開始向洗衣機供水,當?shù)竭_要求水位時,進水閥斷電關閉,停止進水;電機M接通,帶動波輪旋轉,形成洗衣水流。電機M是一個正反轉電機,
39、可以形成往返水流,有利于洗滌衣物。</p><p><b> ?、破催^程</b></p><p> 與洗滌過程操作相同,只是時間短一些。</p><p><b> ?、敲撍^程</b></p><p> 洗滌或漂洗過程結束后,電機M停止轉動,排水閥M接通,開始排水。排水閥動作的同時,電機M也接
40、通,使電機可以帶動內桶轉動。當水位低到一定值,再經(jīng)過一段時間后,電機開始正轉,帶動內桶高速旋轉,甩干衣物。</p><p> 2.2.3 設計總方框圖</p><p> 圖2.2.3設計總方框圖</p><p> 2.3 控制系統(tǒng)的功能</p><p> 基于單片機洗衣機通過控制系統(tǒng)設定洗衣程序在洗滌脫水桶內自動完成注水、洗滌、漂洗、
41、排水和脫水全過程。洗衣時控制系統(tǒng)打開進水電磁閥開始注水;當洗滌脫水桶內的水位達到系統(tǒng)設定值時單片機發(fā)送一個低電平通知控制系統(tǒng)關閉進水電磁閥,同時啟動電機洗衣。電機在系統(tǒng)的控制下進行正轉、停、反轉通過傳動帶動波輪執(zhí)行洗滌程序;當洗滌時間終了,控制系統(tǒng)切斷電機電路打開排水電磁閥開始排水;然后再次注水,洗衣機進入漂洗狀態(tài),完成漂洗程序(通常為2次漂洗)后,開始排水,同時排水電磁閥的動作并且松開為脫水程序作好準備;排水結束后系統(tǒng)控制電機單方向高
42、速運轉完成脫水程序;當脫水程序終了系統(tǒng)控制排水電磁閥和電機斷電,排水閥復位,同時蜂鳴器奏響,通知用戶整個洗衣程序結束。</p><p><b> 第3章 硬件設計</b></p><p> 3.1控制系統(tǒng)的電路組成</p><p> 該電路主要組成部件是由AT89S51單片機、指示燈、電動機、蜂鳴器、電控水龍頭、LED顯示燈、及4只按鍵組
43、成。其組成如圖3.1所示。電動機有兩個控制端,一端控制電動機正轉且該端與P2.0相連,另一端控制電動機的反轉且該端與P2.1相連。電控水龍頭共兩個,一個為進水水龍頭且受P1.6的控制,另一個為排水水龍頭而受P1.7的控制,當電控水龍頭的控制端為“0”時水龍頭打開,當電控水龍頭的控制端為“1”時水龍頭關閉。顯示器共有兩只P0控制高位顯示器,P2控制低位顯示器。蜂鳴器有由P3.5控制,當P3.5輸出為“1”時蜂鳴器發(fā)聲。本系統(tǒng)采用12M的晶
44、體振蕩器定時器0和定時器1的 設置為每隔100us產(chǎn)生一次中斷。</p><p> 圖3.1控制系統(tǒng)的電路組成圖</p><p><b> 3.2 電源電路</b></p><p> 單片機系統(tǒng)電源部分的電氣原理圖如圖3.2所示。市電220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電,再通過4只二極管全橋整流,經(jīng)過電容C9、C10濾波得到光滑的直流電
45、壓后,經(jīng)過三端穩(wěn)壓管(7805)穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。</p><p><b> 圖3.2 電源電路</b></p><p> 3.3 單片機控制電路</p><p> 3.3.1 AT89S51單片機主控系統(tǒng)</p><p><b> (1)單片機的概述</b></p
46、><p> 單片機又稱微控制器或嵌入式控制器?,F(xiàn)在的智能家電沒有一個不是采用微控制器來實現(xiàn)的,所以家用電器是單片機應用最多的領域之一。它是家用電器實現(xiàn)智能化的心臟和大腦。</p><p> 單片機主要應用在計算機外設、實時控制、儀器儀表、通信和家用電器等各個地方是計算機技術和電子技術的綜合性應用,在不同的應用場合其技術要求各不相同,因此設計方案和研發(fā)的步驟也完全不一樣。</p>
47、<p> 單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指MCU、存貯器,I/O接口和外設等物理器件的組合。軟件是指系統(tǒng)監(jiān)控程序的總稱。在開發(fā)過程中它們的設計是不能完全分開的,應該互相配合、不斷調整才能組成高性能的應用系統(tǒng)。單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)包括系統(tǒng)總體設計、硬件設計、軟件設計、系統(tǒng)調試等,而且它們有時交叉進行。</p><p> 單片機是現(xiàn)代電子設計中使用最廣泛的電子元件。它價廉,但是功能強大、體積
48、小、性能穩(wěn)定。目前在各類產(chǎn)品中都能看到單片機的身影如門鈴、電梯、玩具以及各種數(shù)據(jù)采用系統(tǒng)中等。</p><p> ?。?)AT89S51芯片的特點</p><p> AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗高性能CMOS8位單片機內含4k bytes的可系統(tǒng)編程的flash,只讀程序存貯器采用ATMEL公司的高密度、非易失性存貯技術產(chǎn)生兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳,它集flash
49、程序存貯器既可在線編程(ISP)也可以用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于芯片中,ATMEL公司的功能強大低價位AT89S51單片機可位你提供許多高性價比的應用場合,可靈活應用于各個控制領域。主要的性能參數(shù):</p><p> 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p> 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)flash閃速存貯器</p><p><b&g
50、t; 1000次擦寫周期</b></p><p> 全靜態(tài)工作模式0Hz-33MHz</p><p> 128*8字節(jié)內部RAM</p><p> 32個可編程I/O線</p><p> 2個16位定時/計數(shù)器</p><p><b> 6個中斷源</b></p>
51、;<p> 低功耗空閑和掉電模式</p><p> 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)</p><p> 掉電標示和快速編程特性</p><p> 靈活的在于系統(tǒng)編程(ISP字節(jié)或葉寫模式),此外AT89S51設計和配置了振蕩頻率為11.0529MHz的振蕩電路并可通過軟件設置省電模式??臻e模式下CPU暫停工作而RAM定時計數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)
52、工作,掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其他功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC三種封裝形式以適應不同產(chǎn)品的需要。硬件復位電路主要是實現(xiàn)復位功能,當單片機運行出現(xiàn)死循環(huán)時復位電路就可以起保護功能而實現(xiàn)復位作用。</p><p> AT89S51單片機作為控制部件,該型號單片機共有40個引腳采用雙列直插式的,下面是各個引腳的功能:</p><p
53、> 圖3.3 AT89S51的引腳圖</p><p> (1) 輸入/輸出口線</p><p> P0.0~P0.7 P0口的8位雙向口線。</p><p> P1.0~P1.7 P1口的8位雙向口線;內部具有上拉電阻。</p><p> P2.0~P2.7 P2口的8位雙向口線;內部具有上拉電阻。</p>
54、<p> P3.0~P3.7 P3口的8位雙向口線;內部具有上拉電阻。還具有第二功能見表3-1。</p><p> 表3-1 P3口的第二功能</p><p><b> 2)控制信號線</b></p><p> RST---復位輸入信號高電平有效,用以完成單片機的復位初始化操作。</p><p>
55、 EA/Vpp---外部程序存貯器訪問允許信號/編程電壓輸入端,當EA信號為低電平時,對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器;當EA信號為高電平時,對ROM的讀操作是從內部程序存儲器開始的,并可延至外部程序存儲器。</p><p> PSEN---低電平有效,可實現(xiàn)對外部ROM單元的讀操作。</p><p> ALE/PROG---低字節(jié)地址鎖存信號/編程脈沖輸入端</p>
56、<p> 3)電源和外部晶振引腳</p><p> Vcc---電源電壓輸入引腳</p><p><b> GND---電源地</b></p><p> XAL1、XTAL2---外部晶振引腳</p><p><b> 4)存儲器的分配</b></p><p
57、> AT89S51的內部共有256個數(shù)據(jù)存儲單元,通常把這256個單元按其功能劃分為兩部分:低128單元和高128單元,其中低128個單元供用戶暫存中間數(shù)據(jù),可讀可寫,掉電后數(shù)據(jù)會丟失;高128個單元被專用寄存器占用。</p><p> 其中內部數(shù)據(jù)存儲器的分配情況如圖3.4所示:</p><p> 圖3.4數(shù)據(jù)存儲器的分配情況圖</p><p> 3
58、.3.2 單片機的復位電路</p><p> 復位電路的作用是復位。在單片機接上電源以后,或電源出現(xiàn)過低電壓時,將單片機存儲器復位,使其各項參數(shù)處于初始位置,即處于開機時的標準程序狀態(tài),以消除由于某種原因的程序紊亂。</p><p> 單片機的復位電路有上電復位和手動復位兩種形式,RST端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復位;若通過按鈕產(chǎn)生高電平復位信號則稱為手動復位。圖3.5
59、為兼有上電復位和手動復位的電路。</p><p> 上電復位是利用電容充電來實現(xiàn)復位,其工作原理是:上電瞬間RST端的電位與VCC相同,隨著電容C6充電電流的減小,+5V的電壓立即加到了RST端,該高電平使得單片機復位。</p><p> 手動復位是利用開關K來實現(xiàn)復位,此時電源Vcc經(jīng)兩電阻分壓,在RST端產(chǎn)生一個高電平,使得單片機復位。當RST由高變低后復位結束,CPU從初始狀態(tài)開
60、始工作。</p><p> 單片機的復位都是靠外部電路實現(xiàn)的,在本次設計中采用手動復位,如圖3.5:</p><p> 圖3.5單片機復位電路</p><p> 3.3.3 單片機的時鐘電路</p><p> 時鐘電路由晶振元件與單片機內部電路組成,產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信號,供單片機信號定時和計時。</p>&
61、lt;p> 在AT89S51單片機內部有一個高增益反相放大器,其輸入端引腳為XTAL1,其輸出端為XTAL2。只要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調電容C4、C5,就可以構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。本設計采用圖3.6 所示電路。</p><p> 一般地,電容C1和C2取33pf左右;晶體振蕩器,簡稱晶振,頻率范圍是1.2~12MHz。晶振頻率越高,系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高,單片機的運行速度也就越快。在通常情
62、況下,使用振蕩頻率為6MHz或12MHz的晶振。如果系統(tǒng)中使用了單片機的串行口通信,則一般使用頻率為11.0592MHz的晶振。而在本次設計中采用的是頻率為11.0592MHz的晶振。</p><p><b> 圖3.6時鐘電路</b></p><p> 3.3.4 顯示電路</p><p> 顯示模塊由發(fā)光二極管和LED顯示器組成。&l
63、t;/p><p> 1.LED(Light Emiting Diode)是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。本次設計中我們采用發(fā)光二極管主要是用來指示洗衣機的工作狀態(tài)。5個發(fā)光二極管分別跟單片機的P1口的5個I/O口連接,如圖3.7所示。當發(fā)光二極管的負極所對應的P1口為低電平時,發(fā)光二極管導通。</p><p> 圖3.7發(fā)光二極管電路</p><p> 2.LED顯示
64、器是由發(fā)光二極管構成的,所以在顯示器前面冠以“LED”。本次設計只是顯示時間,所以采用LED顯示器就可以達到目的了。如圖3.8所示:</p><p> 圖3.8 LED顯示器電路</p><p> (1)LED顯示器的結構</p><p> 常用的LED為8段或7段。每一個段對應一個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽極和共陰極2種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的
65、陰極連在一起,通常此公共陰極接地。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時,發(fā)光二極管點亮,相應的段被顯示。同樣,共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起,通常此公共陽極接正電壓,當某個發(fā)光二極管接低電平時,發(fā)光二極管被點亮,相應的段被顯示。</p><p> 為了使LED顯示器顯示不同的符號或數(shù)字,就要把不同段的發(fā)光二極管點亮,這樣就要為LED顯示器提供代碼,因為這些代碼可使LED相應的段發(fā)光,從而顯示不同字型
66、,因此該代碼稱之為段碼(或稱為字型碼)。</p><p> ?。?)LED顯示器工作原理</p><p> LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示2種方式。</p><p> LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時,各位的共陰極(共陽極)連接在一起并接地(或+5V);每位的段碼線(a-dp)分別與一個8位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示,是因為各個LED的顯示字符一經(jīng)
67、確定,相應鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變,直到送入另一個的段碼為止。正因為如此,靜態(tài)顯示器的亮度都較高,但靜態(tài)現(xiàn)實的缺點是占用口線太多,如果顯示器的位數(shù)太多,則需要加鎖存器,因此一般情況下采用動態(tài)顯示。</p><p> 在多位LED顯示時,為簡化硬件電路,通常將所有位的段碼線相應段并聯(lián)在一起,由1個8位I/O口控制,形成段碼線的多路復用,而各位的共陰極或共陽極分別由相應的I/O線控制,形成各位的分時選通。&l
68、t;/p><p> 本次設計中我們采用的是2位共陽極數(shù)碼管,其中段碼線占用1個8位I/O口,即為P0口,而位選占用2個I/O口,在P2口。由于各位的段碼線并聯(lián),8位I/O口輸出的段碼對各個顯示位來說都是相同的。因此,在同一時刻,如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話,2位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠顯示出與本位相應的顯示字符,就必須采用動態(tài)顯示,即在某一時刻,只讓一位的位選線處于選通狀態(tài),而其他各位的位選處于
69、關閉狀態(tài),同時,段碼線上輸出相應位要顯示的字符段碼。這樣,在同一時刻,2位LED中只有選通的那位顯示字符,而其他1位則是熄滅的。同樣,在下一時刻,只讓下一位的位選處于選通狀態(tài),而其他各位的位選線處于關閉狀態(tài),在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼,則同一時刻,只有選通位顯示出相應的字符,而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去,就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的,而在同一時刻,只有一位顯示,其他各位熄滅,但由于LED顯
70、示器的余輝和人眼的視覺暫留作用,只要每位顯示間隔足夠短,則可以造成多位同時亮的假象,達到同時顯示的效果。</p><p> 3.3.5 蜂鳴器報警電路</p><p> 本設計采用無源蜂鳴器,單片機必須輸出固定頻率的方波信號,其工作電壓范圍寬,4-12V,需要外圍元件少,電壓增益可調范圍為20-200。通過CPU的P3.5輸出高電平來控制蜂鳴器報警。如圖3.9所示:</p>
71、<p> 圖3.9蜂鳴器報警電路</p><p> 3.3.6 電動機的控制電路</p><p><b> 1.繼電器的作用</b></p><p> 繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件,它實際上是一種可以用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的自動開關。</p><p> 2.電動
72、機控制電路的工作原理</p><p> 電動機M控制部分的電氣原理圖如圖3.10所示。電動機有兩個控制端,一端控制電機正傳該端與P2.0相連,另一端控制電機反轉該端與P 2.1相連。系統(tǒng)供電時交流220V電壓經(jīng)過繼電器加在電動機的兩個控制端。當洗衣機接到“正轉”指令時P2.0輸出高電平經(jīng)過R19、Q1使得繼電器Kb線圈得電導通Kb,從而使得電機正轉。</p><p> 當洗衣機接到“反
73、轉”的指令時P2.1輸出高電平經(jīng)過R20、Q2使得繼電器Ka線圈得電導通Ka,從而使得電機反轉。</p><p> 圖3.10電動機的控制電路</p><p> 3.3.7 進水/排水電路</p><p> 如圖3.11所示,進水閥受P1.6的控制,出水閥受P1.7的控制。當電控水龍頭的控制端P1.6為“0”時,Ka線圈得電使得進水閥打開。當電控水龍頭的控制端
74、P1.7為“0”時,Kb線圈得電使得出水閥打開。</p><p> 圖3.11進水、排水電路</p><p><b> 第4章 軟件設計</b></p><p><b> 4.1 主程序設計</b></p><p> 根據(jù)硬件設計要求控制主程序流程圖如圖4.1所示。洗衣機通電之后單片機上電首
75、先進行程序的初始化包括定時器0、外部中斷0、外部中斷1的初始化以及各參數(shù)初值的設定。默認洗衣強度為“標準洗”漂洗次數(shù)2次。然后掃描按鍵的狀態(tài)確定洗衣過程。當發(fā)現(xiàn)啟動鍵按下洗衣機從待命狀態(tài)進入工作狀態(tài)。完成進水、洗滌、脫水、漂洗的循環(huán)過程。當洗衣結束時控制蜂鳴器發(fā)聲。</p><p> 圖4.1主程序流程圖</p><p> 4.2 標準洗衣程序設計</p><p&g
76、t; 標準洗衣是默認的洗衣方式,其流程圖如圖4.2所示:</p><p> 圖4.2標準洗衣程序流程圖</p><p> 4.3 洗滌程序的設計</p><p> 洗滌是洗衣過程中的主要步驟。當進水結束后進入洗衣狀態(tài),洗衣開始,電動機正轉-停止-反轉一直循環(huán),當洗衣時間等于零時,洗衣結束且進入漂洗。程序流程圖如圖4.3所示:</p><p
77、> 圖4.3洗滌程序流程圖</p><p> 4.4 漂洗程序的設計</p><p> 漂洗是一個比較固定的洗衣方式,與洗滌過程操作相同,只是時間短一些。漂洗次數(shù)為二次。漂洗程序流程圖如圖4.4所示:</p><p> 圖4.4漂洗程序流程圖</p><p> 4.5 脫水程序的設計</p><p>
78、 脫水前先打開排水閥排水。然后啟動電動機脫水并保持排水閥開啟,然后停止脫水,并且蜂鳴器報警提醒用戶洗衣完成。程序流程圖如圖4.5所示:</p><p> 圖4.5脫水洗滌程序流程圖</p><p><b> 第5章 調 試</b></p><p> 在系統(tǒng)樣機的組裝和軟件設計完成以后就進入系統(tǒng)的調試階段。應用系統(tǒng)的調試步驟和方法是相同的
79、,但具體細節(jié)與采用的開發(fā)系統(tǒng)(即仿真器)及選用的單片機型號有關。調試的過程就是軟硬件的查錯過程,分為硬件調試和軟件調試。</p><p><b> 5.1 硬件調試</b></p><p> 單片機應用系統(tǒng)的硬件調試和軟件調試是分不開的,但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結合起來調試。在進行硬件調試時先進行靜態(tài)調試,用萬用表等工具在樣機加電前根據(jù)原理圖和
80、裝配圖仔細檢查線路核對元器件的型號、規(guī)格哈安裝是否正確。然后加電檢查各點電位是否正常。接下來再借助仿真器進行聯(lián)機調試,分別測試擴展的RAM、I/O口、I/O設備、程序存儲器以及晶振和復位電路并改正其中的錯誤。</p><p> 第一步:在沒通電之前先用萬用表檢查線路的正確性并核對元器件的型號、規(guī)格是否符合要求。特別注意電源的正負極以及電源之間是否有短路并檢查地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線是否存在相互間的短路或其它
81、信號線的短路。由于本系統(tǒng)的開發(fā)是基于曾經(jīng)用過的單片機,所以此步驟不會發(fā)生故障。</p><p> 第二步:通電后檢查單片機I/O的電位,測量各點電位是否正常。尤其是應注意單片機輸出口的各點電位。若有高壓將有可能損壞外部仿真電路,同樣如果電壓過低就沒有能力驅動負載。</p><p> 第三步:將單片機信號輸出接口與外部仿真電路接口連接起來,為軟件調試做好準備。</p>&l
82、t;p> 在硬件的調試過程中常見的硬件故障有:</p><p> 元器件失效:元器件失效的原因包括兩個方面,一方面是器件本身已損壞另一方面是組裝過程中造成元器件失效,當然在調試過程中,我們發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管接反,繼電器損壞。</p><p> 可靠性差:引起系統(tǒng)不可靠的因素很多,如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞,經(jīng)不起振動;內部和外部的干擾、電源紋波系統(tǒng)過人、器件負載過
83、大或熱穩(wěn)定性差等造成邏輯電平不穩(wěn)定;另外,走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。我們在調試的過程中發(fā)現(xiàn)單片機輸出穩(wěn)定的電壓,但是硬件電路的發(fā)光二極管的亮度不一、時亮時不亮。經(jīng)查證主要是由于元器件的引腳過長和彎曲造成的電路不夠穩(wěn)定、I/O輸出口的高低電平?jīng)]有明確</p><p> 電源故障:電源故障包括電壓值不符合設計要求,電源引出線和插座不對應,電源功率不足,負載能力差等。電壓過高容易燒壞發(fā)光二極管,電壓過
84、低無法驅動負載。因此我們焊接了直流電源電路,使其輸出穩(wěn)定的電壓。</p><p><b> 5.2 軟件調試</b></p><p> 軟件調試與所選用的軟件結構和程序設計技術有關。如果采用模塊化程序開發(fā)技術,則逐個模塊調好以后,再進行系統(tǒng)程序總調試。調試子程序時,一定要求符合現(xiàn)場環(huán)境,即入口條件和出口狀態(tài)。調試的手段可采用單步運行方式和斷點運行方式,通過檢查用戶
85、系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內容和I/O口的狀態(tài),檢測程序執(zhí)行結果是否符合設計要求。通過檢測,可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤及轉換地址錯誤,同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設計錯誤。在調試過程中逐步調整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。</p><p> 各程序模塊調試好后,可以把相關的功能模塊聯(lián)合起來起進行整體綜合調試。存儲這個階段若發(fā)生錯誤,可以考慮各子程序存儲運行時是否存破壞現(xiàn)場,緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是
86、否發(fā)生變化,標志位的建立和清除是否影響其它標志位的變化,堆棧區(qū)的深度是否不夠,輸入設備的狀態(tài)是否正常等。</p><p> 單步和斷點調試后,還應進行連續(xù)調試,因為單片機的運行是在嚴格的時序下進行的,單步運行成功并不代表連續(xù)運行成功。待全部調試完成后,應反復運行多次。 </p><p><b> 結 論</b></p><p> 經(jīng)
87、過一個學期的時間完成了基于單片機的洗衣機控制系統(tǒng)的設計,本系統(tǒng)是基于單片機及其接口技術、計算機技術、微電子技術綜合應用的設計。實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結束演奏四個階段??刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、控制電路兩大模塊構成。電源電路為控制電路提供穩(wěn)定的5V直流電壓,為電動機提供220V市電;控制電路負責控制洗衣機的工作過程,主要由AT89S51單片機、兩位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈、電動機、進水排
88、水電磁閥組成。在系統(tǒng)設計中查閱了大量相關的中文和外文資料以及各芯片的廠家技術資料手冊借鑒了很多前人成熟的經(jīng)驗。</p><p> 通過本次設計可以總結出:首先單片機的廣泛應用使用現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設計越來越方便、功能越來越好、集成度也越來越高。通過對單片機的重新編程可以很方便的改變洗衣機的功能。其次單片機和微電子等技術是密切相關的,它們如何應用將直接對設計結果產(chǎn)生影響,應用不同的元器件和設計方法可以使洗衣機的設計結
89、果截然不同,洗衣機的性能也將有差別,同時在本設計中應用的元器件都是單片機的應用,使該設計只要稍加修改就可以很方便地開發(fā)出其他基于單片機的洗衣機控制系統(tǒng)。</p><p> 總結幾個月來的設計體會大體如下:</p><p> 首先任何工作都要與人打交道、溝通,畢業(yè)設計也不例外。這就需要我們充分地利用好彼此的力量、充分的協(xié)作可以對設計過程中出現(xiàn)的問題站在不同的角度分析問題,匯結大家的意見,
90、最終達成一致,發(fā)揮了團隊精神。</p><p> 其次對待任何的工作責任心是必要的。這次的畢業(yè)設計讓我體會頗深,然而更重要的是在責任心的驅使下我該采用何種方法更省時省力的完成此次設計。憑著“方法總比困難多”的信念,我首先和同學分析了任務本身該從何處著手,該何時何地查找相關資料等等尋找突破,充分地解決好問題。</p><p> 再次是遇到不懂的問題及時向老師請教,抓緊設計的每分每秒,需要
91、調整和改變的地方及時的做出改動而不墨守成規(guī),同樣做人也該如此。</p><p> 對于以上之粗淺體會進一步的總結和提高,需要有更多的社會實踐來提供,我也相信在不久的將來踏入社會,類似這樣的設計絕不在少數(shù),只要我們努力學習、勇于實踐、勤學好問我們就會懂得以前不明白或不懂的道理,就會很快地成長和成熟起來。我也相信憑著我自強不息勇于拼搏的精神一定能夠很快的適應類似設計的需要,適應這個多變的社會,充分發(fā)揮長處朝我們的方
92、向不斷前進前進再前進!</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1]李勛.單片機微型計算機大學讀本.北京:北京航空航天大學出版社,2002.</p><p> [2]王治剛.單片機應用技術與實訓.北京:清華大學出版社,2004.</p><p> [3]周航慈等. 單片機程序設計基礎. 北
93、京:北京航空航天大學出版社,1997.</p><p> [4]彭為. 單片機典型系統(tǒng)設計實例精講. 北京:電子工業(yè)出版社,2006.</p><p> [5]盧艷軍. 單片機基本原理及應用系統(tǒng). 北京:機械工業(yè)出版社,2005.</p><p> [6]周美娟等. 單片機技術及系統(tǒng)設計. 北京:清華大學出版社,2007.</p><p&g
94、t; [7]永權. 單片機與家用電器智能化技術.北京:電子工業(yè)出版社,1995.</p><p><b> 附 錄</b></p><p><b> 附錄A 主電路圖</b></p><p><b> 附錄B 元件清單</b></p><p><b>
95、 附錄C 程序</b></p><p><b> 項目名稱:控制器</b></p><p> 修改日期:2011-12-10</p><p> ----------------------------------------*/</p><p> #include<reg51.h>
96、// P口:5個LED燈 2個數(shù)碼管 繼電器2個</p><p> sbit beep=P3^5;</p><p> char code disptab[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p> char code bittab[]={0xbf,0x7f};</
97、p><p> #define K1 0x0e //啟動 </p><p> #define K2 0x0d //脫水時模擬蓋板打開</p><p> #define K3 0x0b //快洗洗(脫水時模擬蓋板合閉)</p><p> #define K4 0x07 //脫水</p><p> s
98、bit p10=P1^0; //洗滌指示燈</p><p> sbit p11=P1^1; //漂洗指示燈</p><p> sbit p12=P1^2; //脫水指示燈</p><p> sbit p16=P1^6; //進水模擬燈</p><p> sbit p17=P1^7; //排水模擬燈</p>
99、;<p> sbit p20=P2^0; //正轉</p><p> sbit p21=P2^1; //反轉</p><p> unsigned char min,sec; // 設定時間</p><p> unsigned int i; // i為循環(huán)次數(shù)</p><p><b> int key;
100、 </b></p><p> int num; </p><p> int count=0;</p><p> void delay(int t)</p><p><b> { </b></p><p><b> int i,j;</b></p
101、><p> for(i=0;i<t;i++)</p><p> for(j=0;j<112;j++);</p><p><b> }</b></p><p> void Beep() //蜂鳴器 </p><p><b> {</b></p>
102、<p> unsigned char a,s;</p><p> unsigned int k=8000;</p><p> P1=0xff;P2=0xff;</p><p> while(k--)</p><p><b> {</b></p><p> for(a=0;a
103、<80;a++);</p><p> for(s=0;s<80;s++);</p><p> beep=~beep;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> unsigned char ScanKey
104、()//鍵盤掃描</p><p><b> {</b></p><p> if((P3&0x0f)==0x0f)</p><p> return(0xff);</p><p> delay(30);</p><p> if((P3&0x0f)==0x0f)</p&g
105、t;<p> return(0xff);</p><p> key=P3&0x0f;</p><p> while((P3&0x0f)!=0x0f);</p><p> return key;</p><p><b> }</b></p><p> voi
106、d t0() interrupt 1 //倒計時</p><p><b> {</b></p><p><b> TH0=0x3c;</b></p><p> TL0=0xb0;//50ms</p><p><b> count++;</b></p>
107、<p> if(count==20)</p><p><b> {</b></p><p><b> count=0;</b></p><p> sec=sec-1;</p><p> if(sec<=0)</p><p><b> {&
108、lt;/b></p><p> if(sec==0)</p><p><b> { </b></p><p> if(min==0)</p><p><b> {</b></p><p><b> EA=0;</b></p
109、><p><b> Beep();</b></p><p><b> P2=0xff;</b></p><p><b> P1=0xff;</b></p><p><b> P0=0xff;</b></p><p><b&
110、gt; while(1);</b></p><p><b> }</b></p><p><b> else </b></p><p><b> min--; </b></p><p><b> }</b></p>&
111、lt;p><b> sec=60;</b></p><p><b> } </b></p><p><b> } </b></p><p><b> }</b></p><p> void Disp() interrupt 3 /
112、/顯示</p><p><b> {</b></p><p><b> TH1=0x63;</b></p><p> TL1=0x18;</p><p> num=(num%2);</p><p><b> P2=0xff;</b></
113、p><p> P0=0xff; //消影</p><p> P2=bittab[num];</p><p> switch(num)</p><p><b> {</b></p><p><b> case 0: </b></p><p>
114、 P0=disptab[min%10];</p><p><b> break;</b></p><p><b> case 1: </b></p><p> P0=disptab[min/10];</p><p><b> break;</b></p>
115、<p> default:break;</p><p><b> }</b></p><p><b> num++;</b></p><p><b> }</b></p><p> void xidi(void) //標準洗滌 12min</p&g
116、t;<p><b> {</b></p><p><b> p10=0;</b></p><p> delay(2000);</p><p><b> p16=0;</b></p><p> delay(5000);</p><p&g
117、t;<b> p16=1;</b></p><p> delay(3000);</p><p> for(i=0;i<60;i++)</p><p><b> {</b></p><p><b> p20=0;</b></p><p>
118、 delay(4000);</p><p><b> p20=1;</b></p><p><b> p21=1;</b></p><p> delay(2000);</p><p><b> p21=0;</b></p><p> dela
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