51洗衣机毕设.docx
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51洗衣机毕设
届别2007
学号************
毕业设计(论文)
基于单片机实现的全自动洗衣机系统
姓名屈波涛
系别、专业物电系电子信息科学与技术
导师姓名、职称张宁丹教授
完成时间
摘要………………………………………………………………………………………1
Abstract…………………………………………………………2
一、方案论证………………………………………………………………………………2
1.洗衣机模块选型……………………………………………………………4
2.洗衣机模块方案选择…………………………………………………………4
二、详细硬件电路设计……………………………………………………………………6
1.开关电路设计………………………………………………………………………6
2.显示模块硬件图设计………………………………………………………………7
3.功能指示灯硬件电路设计…………………………………………………………8
4.驱动模块硬件部分设计……………………………………………………………8三、系统软件设计………………………………………………………………………………9
1.主程序流程…………………………………………………………………………9
2.强洗程序流程………………………………………………………………………10
3.弱洗程序流程………………………………………………………………………10
4.漂洗程序流程………………………………………………………………………11
5.甩干程序流程………………………………………………………………………12
6.暂停中断程序流程…………………………………………………………………13
7.工作子程序流程……………………………………………………………………14
8.进水子程序流程……………………………………………………………………14
四、理论分析与计算……………………………………………………………………………14
1.MCS-51单片机的引脚………………………………………………………………15
2.复位电路与时钟电路………………………………………………………………15
3.相关计算……………………………………………………………………………16
五、测试与分析…………………………………………………………………………………17
1.计数器显示测试与分析…………………………………………………………………17
2.发动机转动测试与分析………………………………………………………………17
3.中断测试与分析………………………………………………………………………18
六、结论………………………………………………………………………………………19
七、电路和程序………………………………………………………………………………19
八、附录………………………………………………………………………………………28
1.硬件清单……………………………………………………………………………28
2.程序清单……………………………………………………………………………29
3.参考文献……………………………………………………………………………29
摘要
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。
本设计是以AT89C2051作为核心元件,由于AT89C2051的引脚少,内存容量不大,所以,所控制的洗衣机的功能有一定的限制,洗衣机功能主要有强洗、弱洗、漂洗、甩干。
洗衣机的全部功能分了几个模块分别完成,主要分了处理模块,按键模块,显示模块,工作模块,时钟电路模块。
四种洗衣工作程序,既标准程序、经济程序、单独程序和排水程序;间歇驱动方式;暂停功能;声光显示功能。
采用中断编程技术、体会洗衣机的洗衣过程,矩阵式键盘读取及控制相最简单嵌入式系统的开发过程。
关键词:
AT89C2051、全自动洗衣机、模块、嵌入式系统
Abstract
一.方案论证
需求分析:
根据组员的相互讨论,我们所做的洗衣机具备如下功能:
a:
复位功能——此键实现的是当洗衣机正常工作时,由于用户的需要,因而就需要将已经在运行的功能中断,再次重新运行所有的功能。
它是由RST管脚来控制的。
b:
强洗/洗功能——是主要根据用户对衣服的洗衣强度的不同要求而选择所需功能来实现用户的需要。
c:
甩干/漂洗功能
d:
本洗衣机还有通过用户的需求来调整弱洗,强洗,漂洗,甩干的功能的工作时间的长段功能。
e:
显示功能,即以上四个功能可以通过相应的功能指示灯来确定其工作状态。
1,洗衣机模块选型
(1)处理模块
(2)按键模块
(3)显示模块
(4)工作模块
(5)时钟电路模块
2,洗衣机模块方案选择
(1)处理模块:
处理器选择AT89C51系列芯片8051。
8051单片机是HMOS工艺制造,外形为40条引脚,它能够运行各种程序,
8051系列的基本结构如下:
1,一个8位算术逻辑单元
2,32个I/O口4组8位端口可单独寻
3,两个6位定时计数器
4,全双工串行通信
5,6个中断源两个中断优先级
6,128字节内置RAM
7,独立的4K字节可寻址数据和代码区
因为受芯片引脚数量的限制,有很多引脚具有双功能。
1、主电源引脚
VCC:
芯片工作电源端,接+5V。
Vss:
电源接地端。
2、时钟振荡电路引脚
XTAL1:
内部晶体振荡电路的反相器输入端。
接法如图1-5。
XTAL2:
内部晶体振荡电路的反相器输出端。
接法如图1-5。
3、控制信号引脚
RST————RST为复位信号输入端。
外部接复位电路。
接法如图1-4。
ALE————ALE为地址锁存允许信号。
在不访问外部存储器时,ALE以时钟振荡频率的1/6的固定频率输出,用示波器观察ALE引脚上的脉冲信号是判断单片机芯片是否正常工作的一种简便方法。
————外部程序存储器ROM的读选通信号。
到外部ROM取指令时,
自动向外发送负脉冲信号。
————为访问程序存储器的控制信号
4、中断系统
基本的8051支持6个中断源,两个外部中断,两个定时/计数器中断,一个串行口输入/输出中断。
中断发生后,处理器转到将五个中断入口处之一执行中断处理程序。
中断向量位于代码段的最低地址出。
串行口输入输出中断共用一个中断向量中断服务程序必须在中断入口处或通过跳转,分支转移到别处805/8052的中断向量表。
5、并行I/O端口引脚
P0口(P0.0~P0.7);P1口(P1.0~P1.7);P2口(P2.0~P2.7);P3口(P3.0~P3.7)。
6,复位电路
单片机的RST引脚是复位信号输入端,RST引脚上保持两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时,可使单片机内部可靠复位。
(2)按键模块
为了方便步线和简化程序,本模块采用独立式键盘,按键采用触发式按键,
该模块实现9个功能,分别为:
复位,弱洗,强洗,漂洗,甩干,改时间,加一秒,加十秒,暂停。
复位主要是采用上电复位电路。
(3)显示模块
该模块主要完成当前正在进行的洗衣过程操作和时间状态的显示,操作的显示主要有:
强洗,弱洗,漂洗,甩干,进水,排水,工作,暂停。
其中用到了74LS138译码器,以节约8051的I/O口。
指示灯用发光二极管LED-YELLOW。
时间状态显示主要用1个共阴的7SEG-MPX2-CA。
辅助元件:
反向器
(4)工作模块
该模块由2个电磁开关JWD-171-25和一个电动机MOTOR组成。
电磁开关的优点的是用低电位去控制高电位,这是因为8051用的是+5V而MOTOR用的是220V的工作电压,电动机主要完成正转与反转功能。
(5)时间电路模块
时钟电路用于产生时钟信号,时钟信号是单片机内部各种微操作的时间基准,在此基础上,控制器按照指令的功能产生一系列在时间上有一定次序的信号,控制相关的逻辑电路工作,实现指令的功能。
电容容量范围为30PF±10PF,石英晶体频率的范围为1.2~12MHZ,常用6MHZ或12MHz。
如图1-5
二、详细硬件电路设计
开关电路
开关电路是由七个单键构成,其工作原理如下:
1.由于AT89C51的1—8管脚是高电平,我们以低电平输入所以电键左端接地。
2.右端通过一个1K欧的保护电阻接入高电平
3.当电键未按下时1—8管脚保持高电平没有输入,当按下上图任意按键时对应线路短结于地从而产生低电平输入。
4.12号管脚所接电键是直接接地的(上图未有)其工作原理是低电平有效,当按下键时输入低电平
5其中用到的元件有10WATT1K电阻和BUTTION各7个。
显示模块硬件图
1.两位七段数码显示管由ABCDEFG数字选择部分管脚和小数点DP管脚以及片选管脚
1,2组成。
2.ABCEFG,DP管脚是低电平有效,接AT89C51的32—39管脚,片选是高电平有效所以通过两反向器接21,22管脚
3.32—39与显示管数字选择部分的接入中间加电阻保护元件
4.其中用到的元件有7SEG-MEPX2-CA双位数码管一个,74LS04反向器两个
功能指示灯硬件部分
1.功能指示显示工作状态,由AT89C51的22—25号端口以及74LS138译码器的11—14号端口输出。
2.以上所述端口的输出都是低电平有效,所以灯左端接电源,右端接管脚。
3.灯和电源之间有电阻保护元件
4.其中用到的元件有74LS138译码器一个,LED—YELLOW灯8个
驱动模块硬件部分
1.如上图,驱动模块主要由电动机和控制电路组成。
2.AT89C51的10,11号管脚控制电磁继电器1。
16,17号管脚控制电磁继电器2。
3.当AT89C51的10,11号管脚有效时双刀开关1闭合,电动机接正向电源正转当AT89C51的16,17号管脚有效时电磁开关2闭合,电动机接反向电源反转。
4.用到的元件有,JWD-171-25电磁继电器两个,5V的MOTOR两个。
三、系统软件设计
主程序流程图
暂停中断流程图
四、理论分析与计算
1.8051系列的基本结构如下
1一个8位算术逻辑单元
232个I/O口4组8位端口可单独寻址
3两个16位定时计数器
4全双工串行通信
56个中断源两个中断优先级
6128字节内置RAM
7独立的64K字节可寻址数据和代码区
(一)MCS-51单片机的引脚
8051单片机是HMOS工艺制造,外形为40条引脚。
因为受芯片引脚数量的限制,有很多引脚具有双功能。
1、主电源引
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