基于单片机的简易洗衣机控制新版系统.doc
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1、基于单片机简易洗衣机控制系统设计摘要基于全自动洗衣机控制规定,鉴于实际设计成本和操作演示以便,本系统设计从功能设计规定、硬件电路设计论证、软件编译和调试三个方面描述了一种以AT89S52单片机为核心全自动洗衣机控制系统。硬件线路及控制程序设计是该系统重要构成某些。硬件线路设计重要涉及电源某些电路、单片机最小控制系统、洗衣机工作状态显示系统、电机转动电路及报警提示电路构成。控制程序设计重要涉及主程序、数码管显示子程序、电机及蜂鸣器驱动子程序、按键调节子程序。核心字:AT89S52单片机;全自动洗衣机;数码管显示;洗衣机控制程序。A control system with the SCMC as
2、the core about full-automatic washing machineAbstractAccording to the washing machine control requirements,a control system with the AT89S52 SCMC as the core about washing machines were described in the following three aspects of functional requirements,hardware design,software designThe hardware ci
3、rcuit diagram and related control flow chart of the program were givenHardware circuit design,including power,function and control system,washing machine status display,output control circuit. Control program design includes the main program,the internal timer interrupt service routine,the design of
4、 the external interrupt service routine.Key words:AT89S52 SCMC;Washing machine;LED display;Washing machine control program目录第一章 绪论.7第二章 系统硬件方案设计.82.1系统硬件设计规定.82.2系统硬件框图设计.92.3系统元器件选型及器件参数简介.92.3.1单片机选型.92.3.2数码管驱动芯片选取.112.3.3 LED数码管.122.3.4 直流电机.132.3.5 报警蜂鸣器.132.4系统硬件电路设计.142.4.1系统电源电路设计.142.4.2系统主
5、控电路设计.152.4.3系统显示电路设计.162.4.4系统电机控制电路设计.172.4.5系统报警提示电路设计.182.4.6按键设立电路设计.182.5系统硬件电路图绘制与PCB制作.192.5.1 Protel99SE软件简介.192.5.2系统原理图与PCB绘制.19第三章 系统软件设计.213.1 C语言简介.213.2 系统软件流程图.223.2.1系统主程序流程图.223.2.2统洗涤子程序流程图.233.2.3系统定期及显示某些程序流程图.24第四章 系统整体调试.24附录1系统整体电路图.29附录2系统设计PCB图.30附录3统某些源程序.30致 谢.35第一章 绪论随着科
6、技发展及人民生活水平普遍提高,人民对智能家电规定越来越高,洗衣机作为人们生活必不可少家电之一已经由最初老式机械旋转定期洗衣机发展到今天全制动洗衣机,如何完善和提高洗衣机智能化已是各国科技工作者竞相研究课题。当前中华人民共和国洗衣机市场正进入更新换代期,市场潜力巨大,人们对于洗衣机规定也越来越高,当前市场上老式洗衣机重要是以机械旋转定期来实现定期功能,在定期精确度等诸多方面还不能达到人们需求,而市场上最新全自动洗衣机却因造价高昂,很难被普通顾客所接受。这就规定设计者们有更高专业和技术水平,可以提出更多好建议和新课题,将人们需要变成现实,设计出更节能、功能更全面、价格更低廉,操作界面更人性化节能环
7、保型洗衣机控制系统。在数字化集成化迅速发展今天,老式旋钮定期模式洗衣机将逐渐数字化操作界面洗衣机所取代,基于这一思想本设计采用AT89S52单片机为控制核心,LED数码管作为系统显示界面,通过单片机内部定期器实现精准定期,采用此方案不但定期精准并且省去了老式模仿电路复杂电路连接,节约设计成本提高性能稳定性。除此之外为系统还加入了蜂鸣报警提示电路,在定期洗涤完毕时提示顾客以免衣物长时间遗忘在洗衣机里,从而使整个系统显得更加智能;本系统采用单片机控制实现不但体积小,价格低廉并且具备控制灵活易操作等诸多长处。考虑到设计成本及定期洗涤与定期风干原理一致性,本设计只设计了洗衣机控制系统中定期洗涤及暂停洗
8、涤等某些基本功能,其她某些功能可在原有基本上扩展升级,在设计成本容许下不断完善本洗衣机控制功能。第二章 系统硬件方案设计2.1系统硬件设计规定洗衣机重要工作程序有定期洗涤、定期脱水及定期漂洗几种环节,其工作流程图如图1所示:定期洗涤定期脱水定期漂洗定期脱水图1 全自动洗衣机工作流程图上述工作程序中重要包括三个过程即定期洗涤过程、定期漂洗过程和定期脱水过程,各过程工作状态描述如下。 (1)定期洗涤过程:放好待洗衣后物,打开洗衣机上盖,进水阀开始加水,当供水达到预定水位时,关闭进水阀门停止加水。洗涤电动机接通电源,带动波轮(或桶)旋转,产生各种形式水流搅动衣物进行洗涤,同步衣物之间、衣物与四周桶壁
9、之间产生互相摩擦和撞击力,以达到洗涤衣物目。 (2)漂洗过程:漂洗目在于清除洗涤完后衣物上洗涤液,因而,漂洗过程与洗涤过程电器动作原理是完全相似,为了简化设计及节约设计成本,在本系统设计中省去了漂洗过程硬件电路设计及软件程序编写。(3)脱水过程:洗涤或漂洗后,需要对衣物进行脱水以便晾干,节约水资源,因此脱水是洗衣过程中必不可少环节。洗涤或漂洗过程结束后,电机停止转动,开始排水,当排水时间完毕后脱水电机接通,电机带动脱水桶高速旋转,运用离心力把衣服上水从桶壁小眼里甩出。所有洗衣工作完毕后,为了避免衣物脱水完毕后遗忘在洗衣机里状况发生,本系统增长了衣物脱水完毕后报警提示功能,报警提示有蜂鸣器来完毕
10、。2.2系统硬件框图设计 该简易洗衣机控制系统重要由电源某些电路、单片机最小控制系统、洗衣机工作状态显示系统、电机转动电路及报警提示电路构成,其系统整体设计框图如图2所示。51单片机最小系统电路蜂鸣器报警电路电机正转控制继电器电机反转控制继电器转动电机系统电源电路数码管显示驱动电路数码管显示定期及启停按键设立电路图2 系统总体设计框图2.3系统元器件选型及器件参数简介2.3.1单片机选型单片机选取在整个系统设计中至关重要,要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等规定,鉴于以上考虑本课题选取AT89S52作为整个系统主控芯片。AT89S52是一种低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k B
11、ytes ISP(In-system programmable)可重复擦写10000次Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术制造,兼容原则MCS-51指令系统及80C51引脚构造1,芯片内集成了通用8位中央解决器和ISP Flash存储单元,功能强大微型计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比解决方案。AT89S52芯片具备如下特性2:指令集和芯片引脚与Intel公司8051兼容;8KB片内在系统可编程Flash程序存储器;时钟频率为033MHz;128字节片内随机读写存储器(RAM);32个可编程输入/输出引脚;2个16位定期/计数器;6个
12、中断源,2级优先级;全双工串行通信接口;监视定期器;2个数据指针。AT89S52单片机40个引脚中有2个专用于主电源引脚,2个外接晶振引脚,4个控制或与其他电源复用引脚,以及32条输入输出I/O引脚。AT89S52单片机引脚图如图3所示:图3 AT89S52单片机引脚图2.3.2数码管驱动芯片选取 由于单片机I/O口输出电流较低,输出电流在未加驱动前提下无法直接驱动7段LED数码管,74HC573 是一款8进制3态非反转透明锁存器件,其端口输出电流可达20mA,是直接用来驱动LED数码管。 其引脚图如图4所示。 图4 74HC573引脚图74HC573 跟 LS/AL573 管脚同样。器件输入
13、是和原则 CMOS 输出兼容;OE脚三态容许控制端低电平有效;1D8D为数据输入端;1Q8Q为数据输出端;LE为锁存控制端,当锁存使能端LE为高时,这些器件锁存对于数据是透明即输出同步于输入;当锁存使能变低时,符合建立时间和保持时间数据会被锁存即输出保持锁存打开时前一种状态。74HC573工作时序图如图5所示。 OELEDQLHHHLHLLLLXQ0HXXZ图5 74HC573工作时序图2.3.3 LED数码管LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED心脏是一种半导体晶片 发光二极管晶片一端附在一种支架上,一端是负极,另
14、一端连接电源正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两某些构成,一某些是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边重要是电子。但这两种半导体连接起来时候,它们之间就形成一种P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子形式发出能量,这就是LED发光原理。而光波长也就是光颜色,是由形成P-N结材料决定。数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一种发光二极管单元(多一种小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发
15、光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管阳极接到一起形成公共阳极(COM)数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管阴极为低电平时,相应字段就点亮。当某一字段阴极为高电平时,相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管阴极接到一起形成公共阴极(COM)数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管阳极为高电平时,相应字段就点亮。当某一字段阳极为低电平时,相应字段就不亮。本系统采用是4位一体共阴数码管,其引脚图如图6所示。图6 四位一体共阴数码管引脚图2.3.4 直流电机将直流电能转换为
16、机械能转动装置。电动机定子提供磁场,直流电源向转子绕组提供电流,换向器使转子电流与磁场产生转矩保持方向不变。直流电机又称直流马达,其转动方向由电源极性拟定,通过变化工作电压极性即可变化电机转动方向,本系统在设计过程中考虑到设计成本及供电以便,该简易洗衣机系统电机某些采用5V直流马达来模仿。2.3.5 报警蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化构造电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定期器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器重要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。压电式蜂鸣器重要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等构成。有压电式
17、蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.515V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成,在陶瓷片两面镀上银电极,经极化和老化解决后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等构成。接通电源后,振荡器产生音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁互相作用下,周期性地振动发声。本系统采用压电式蜂鸣器作为系统报警器件,采用压电式蜂鸣器体积小、成本低、驱动简朴。压电式蜂鸣器实物
18、如图7所示。图7 蜂鸣器实物图2.4系统硬件电路设计2.4.1系统电源电路设计系统电源采用5V供电,为以便程序调试这里采用电脑USB接口供电模式来实现,USB接口与系统连接方式如图8所示。图8电源接口电路C4,C5实现对电源滤波,以滤除也许存在高频杂波对电源影响,C5实现对电源电压平滑稳定作用10,当USB接口输出电压高时C5用来储能,当后续电路负载过高USB供电局限性时电解电容C5通过释放储存电能来保证电源电压不跌落。D3用作电源批示,其亮灭代表电源工作与否,R3用来限流,以保证LED不被烧坏13。2.4.2系统主控电路设计系统主控电路由AT89S52单片机及晶振电路和复位电路构成,该电路作
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