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文檔簡介
1、<p><b> 畢 業(yè) 設 計</b></p><p> 設計題目:基于單片機洗衣機控制電路的設計</p><p> 系 別:_________________________</p><p> 班 級:_________________________</p><p>
2、 姓 名:_________________________</p><p> 指 導 教 師:______ _______</p><p> 2009年6月3 日</p><p> 畢業(yè)設計(論文)任務書</p><p> 畢業(yè)設計(論文)時間: 2009 年 2 月 23 日 至 20
3、09 年 6 月 14 日</p><p> 畢業(yè)設計(論文)指導記錄(教師用)</p><p> 指導教師: 班級: 學生姓名: </p><p> 基于單片機洗衣機控制電路的設計</p><p><b>
4、 摘 要</b></p><p> 本文是以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ),以單片機AT89C2051為核心,軟件、硬件相結(jié)合,組成了洗衣機控制電路。我們的設計實現(xiàn)了洗衣機進水、洗滌、漂洗、脫水、排水等功能,并且設計了指示燈,用來指示洗衣機的工作狀態(tài)。電路還帶有自我保護功能,當洗衣機出現(xiàn)故障,即非正常工作狀態(tài)時,洗衣機停止工作,并會自動報警,當人工干預后,結(jié)束報警,排除故障以后進入正常狀態(tài)。</p&
5、gt;<p> 設計中得出用單片機設計實現(xiàn)洗衣機控制電路,結(jié)構(gòu)簡單,功能齊全,而且設計中學生們運用了大學期間所學的各方面專業(yè)知識,增強了學生的對手實踐能力,提高了他們自主學習和獨立思考的能力。</p><p> 關(guān)鍵詞:單片機 軟件 硬件 洗衣機</p><p> Washing machine control circuit based on single-chip
6、design</p><p><b> Abstract</b></p><p> This article is based on the number of technology-based integrated circuits to single-chip AT89C2051 as the core, software, hardware, combini
7、ng to form a washing machine control circuit. Our design flow to achieve a washing machine, washing, rinsing, dehydration, drainage and other functions, and the design of the indicator, used to indicate the status of the
8、 work of washing machines. Circuit with self-protection function, when the washing machine malfunction, or non-normal working state, the wa</p><p> Design come to the realization of washing machines with si
9、ngle-chip control circuit design, simple structure, functions, design and use of university students were learning during the professional knowledge in different areas, and enhance the students ability to match practice
10、and improve their own learning and the ability to think independently.</p><p> Key words: Single-chip;software;hardware;washing;machine</p><p><b> 目錄</b></p><p><b&
11、gt; 1 引言1</b></p><p><b> 2方案選擇2</b></p><p> 2.1控制功能要求2</p><p><b> 2.2實現(xiàn)方法2</b></p><p> 3硬件電路的設計3</p><p> 3.1 AT89C
12、2051單片機3</p><p> 3.2主要特性及管腳說明5</p><p> 3.2.1主要特性5</p><p> 3.2.2管腳說明5</p><p><b> 3.3顯示電路6</b></p><p> 3.4電機控制電路7</p><p>
13、 3.5進水閥控制電路10</p><p> 3.6排水閥控制電路10</p><p> 3.7按鍵及報警電路11</p><p> 3.8洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能采用中斷處理方式12</p><p> 4軟件程序的設計14</p><p><b> 5結(jié)論17</
14、b></p><p><b> 謝辭18</b></p><p><b> 參考文獻19</b></p><p><b> 附錄20</b></p><p><b> 外文資料30</b></p><p>&l
15、t;b> 中文翻譯30</b></p><p><b> 1 引言</b></p><p> 洗衣機的出現(xiàn)給人們的生活帶來了諸多方便。洗衣機是現(xiàn)代人必備的日常生活家電,它的發(fā)明和應用使人們的洗衣工作變得省時又省力,很好地緩解了人們在家務勞動方面的壓力。而在家電市場競爭日益激烈和利潤下降的今天,各大家電生產(chǎn)廠商均致力于開發(fā)出能滿足用戶各種要求的
16、智能家電產(chǎn)品,并努力降低生產(chǎn)成本以增強競爭力。作為家電市場中的重要成員,全自動洗衣機的市場競爭更是趨于白熾化。</p><p> 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(gòu)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> 作為一個價廉物美的微控制器,單片機被廣泛應用在各種數(shù)字系統(tǒng)中?;趩?/p>
17、片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)是單片機應用的一個典型例子。對基于單片機的套桶式單缸低波輪全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計進行深入研究,可使我們掌握全自動洗衣機這種重要家電的工作原理和控制系統(tǒng),進一步了解單片機在不同領(lǐng)域的應用方法,學會維修套桶式單缸低波輪全自動洗衣機的基本技術(shù),同時也為將來從事電子信息行業(yè)打下一定基礎(chǔ),所以本題課具有重大的意義。</p><p> 本設計所采用的AT89C2051單片機[1]是ATMEL公司
18、8位單片機系列產(chǎn)品之一,是一種20引腳雙列直插式芯片。它內(nèi)含2K字節(jié)可反復燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM,有15條可編程控制的I/O線,5個中斷觸發(fā)源,指令與MCS-51系列完全兼容?;谏鲜鎏攸c,在需要I/O線不多的控制場合,選用它作為核心控制芯片,可使電路極大地簡化,而且程序的編寫及固化也相當方便,靈活。本文以AT89C2051單片機為核心,設計了全自動洗衣機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制。</p>
19、<p><b> 2方案選擇</b></p><p><b> 2.1控制功能要求</b></p><p> 本系統(tǒng)控制的對象為套桶式單缸低波輪全自動洗衣機,其功能要求如下:</p><p> 1.強、弱洗滌功能。要求強洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為4秒,間歇時間為1秒;弱洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為3 秒,間
20、歇時間為2秒。</p><p> 2.四種洗衣工作程序,即標準程序、經(jīng)濟程序、單獨程序和排水程序。標準程序是進水→洗滌→漂洗→排水→脫水,如此循環(huán)三次,每循環(huán)一次洗滌或漂洗環(huán)節(jié)時間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)時間減少2分鐘,具體是:第一循環(huán)為洗滌,時間為6分鐘,第二、第三次循環(huán)為漂洗,時間分別為4分和2分。排水時間采用動態(tài)時間法確定,脫水時間為2分鐘。經(jīng)濟程序與標準程序一樣,只是循環(huán)次數(shù)為二次。單獨程序是進水→洗滌(6分
21、鐘)→結(jié)束(留水不排不脫)。排水程序是排水→脫水→結(jié)束,時間確定與上述程序相應環(huán)節(jié)相同。</p><p> 3.進、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能。洗衣機在進水或排水過程中,若在一定的時間范圍內(nèi)進水或排水未能達到預定的水位,就說明進、排水系統(tǒng)有故障,此故障由控制系統(tǒng)測知并通過警告程序發(fā)出警告信號,提醒操作者進行人工排除。</p><p> 4.脫水期間安全保護和防振動功能。洗衣機脫水期間,若
22、打開機蓋時,洗衣機就會自動停止脫水操作。脫水期間,如果出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡,洗衣機也會自動停止脫水,以免振動過大,待人工處理后恢復工作。</p><p> 5.間歇驅(qū)動方式。脫水期間采取間歇驅(qū)動方式,以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動5秒,間歇2秒,間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。</p><p> 6.暫停功能。不管洗衣機工作在什么狀態(tài),當按下暫停鍵時,洗衣機須停止工作
23、,待啟動鍵按下后洗衣機又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。</p><p> 7.聲光顯示功能。洗衣機各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有聲、光提示或顯示。</p><p><b> 2.2實現(xiàn)方法</b></p><p> 基于上述要實現(xiàn)軟硬件結(jié)合,考慮到AT89C2051的特點,我們以AT89C2051作為核心器件,設計了全自動洗衣機
24、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。包括進水、洗滌、漂洗、排水和脫水五個階段??刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、數(shù)字控制電路[2]和機械控制電路三大模塊組成,電源電路為數(shù)字控制電路提供穩(wěn)定的5V直流電壓;數(shù)字控制電路負責控制洗衣機的工作過程,主要由AT89C2051單片機、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成;機械控制電路實現(xiàn)水位檢測、電機驅(qū)動、進水、排水等功能,主要由水位開關(guān)、電動機、進水排水電磁閥組成。</p><
25、p><b> 3硬件電路的設計</b></p><p> 本系統(tǒng)控制的硬件電路(如圖3-1)應包括七個部分:微控制器控制電路、顯示電路、電機控制電路、進水閥控制電路、排水閥控制電路、按鍵及報警電路和洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能。通過這幾個部分電路的協(xié)調(diào)工作,洗衣機能自動進行操作。電路中R5-R15均為5.6K,其余電阻均為1K。下面分別闡述各電路組成。</p>
26、<p> 圖3-1洗衣機硬件控制電路</p><p> 3.1 AT89C2051單片機</p><p> 微控制電路我們采用ATMEL公司的單片機,價格便宜、功能齊全、可靠性高、使用普遍。AT89C2051單片機,如圖3-2,是ATMEL公司8位單片機系列產(chǎn)品之一,AT89C2051單片機是一種20引腳雙列直插式芯片。它內(nèi)含2KB可反復燒錄的FLASH存儲器,RAM字
27、節(jié)也有128個,有15條可編程控制的I/O線[3],5個中斷觸發(fā)源,2個定時器/計數(shù)器,已經(jīng)可以滿足程序的需要,指令和MCS-51系列完全兼容?;谏鲜鎏攸c,在需要I/O線不多的控制場合,選用它作為核心控制芯片,可使電路極大簡化,而且程序的編寫及固化也相當方便、靈活。</p><p> AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采
28、用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容,將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中。</p><p> 圖3-2 AT89C2051</p><p> 3.2主要特性及管腳說明</p><p><b> 3.2.1主要特性</b></p><p>
29、83;與MCS-51 兼容 ·2K字節(jié)可編程閃爍存儲器</p><p> ·128×8位內(nèi)部RAM</p><p> ·兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b> ·5個中斷源</b></p><p><b> 3.2.2管腳說明</b
30、></p><p> VCC(20):供電電壓+5V。</p><p> GND(10):公共接地端。</p><p> P1口(12-19):P1口是一組8位雙向I/O口,P1.2~P1.7提供內(nèi)部上拉電阻,P1.0和P1.1內(nèi)部無上拉電阻,主要是考慮它們分別是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端(AINO)和反相輸入端(AIN1)。P1口緩沖器能接收輸出4TT
31、L門電流。P1口引腳寫入"1"后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而作為輸出。P1口還在Flash 閃速編程及程序校驗時接收代碼數(shù)據(jù)。</p><p> P3口:P3口的P3.0~P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個雙向I/O口。P3.6沒有引出,它作為一個通用I/O口雖不可訪問,但可以作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號。當P3口寫入&quo
32、t;1"時,它們將被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當作為輸入端時,被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口也可作為AT89C2051的一些特殊功能口[5],如下所示: 口管腳 備選功能</p><p> P3.0(2)━RXD(串行輸入口)</p><p> P3.1(3)━TXD(串行輸出口)</p><p> P3.2(6)━
33、(外部中斷0)</p><p> P3.3(7)━(外部中斷1)</p><p> P3.4(8)━T0(計時器0外部輸入)</p><p> P3.5(9)━T1(計時器1外部輸入)</p><p> P3.6━(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p> P3.7(11)━(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)</
34、p><p> RST(1)━復位輸入,當振蕩器[7]復位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 XTAL1(5)━反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2(4)━來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b> 3.3顯示電路</b></p><p> 本電路包括兩部:一部分為LED顯示,主要顯示:
35、進水時間、排水時間、洗滌時間,另一部分為各狀態(tài)顯示:強洗、弱洗等工作狀態(tài)。如圖3-3所示。</p><p> 圖3-3 顯示電路</p><p> 發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵(Ga)與砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二極管,當電子與空穴復合時能輻射出可見光,因而可以用來制成發(fā)光二極管,在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光,碳化
36、硅二極管發(fā)黃光。</p><p> 它是半導體二極管的一種,可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成,也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后,從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子,在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合,產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同,釋放出的能量越多,則發(fā)出的光
37、的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管?! ∨c小白熾燈泡和氖燈相比,發(fā)光二極管的特點是:工作電壓很低(有的僅一點幾伏);工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光);抗沖擊和抗震性能好,可靠性高,壽命長;通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點,發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源,在許多電子設備中用作信號顯示器。</p><p> 圖3-4 74LS139擴口電路</p&
38、gt;<p> 74LS139為雙2—4線譯碼器,如圖3-4選用它可解決AT89C2051單片機 I/O線數(shù)量不足的問題。從控制要求可知,洗衣機有4種洗衣工作程序,因此須有4種不同的顯示來加以區(qū)別。譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件,其可以分為:變量譯碼和顯示譯碼兩類。把二進制代碼的各種狀態(tài),按其原意翻譯成對應輸出信號的電路,叫做二進制譯碼器,也稱為變量譯碼器,因為它把輸入變量的取值全翻譯出來了</p>
39、<p> 從控制要求可知,洗衣機有4種洗衣工作程序,因此須有4種不同的顯示來加以區(qū)別。74LS139雙2—4線譯碼器(如圖3-4)占用AT89C2051單片機的P3.0和P3.1兩口線,可提供4種不同顯示的驅(qū)動[9],其邏輯關(guān)系是:P3.2,P3.3為“11”時LED1亮,指示標準程序;為“10”時LED2亮,指示經(jīng)濟程序;為“01”時LED3亮,指示單獨程序;為“00”時LED4亮,指示排水程序。</p>&
40、lt;p><b> 3.4電機控制電路</b></p><p> 電機控制電路如圖3-5,由電路中可以看出:AT89C2051單片機的P1端口的P1.3、P1.2共2條I/O線通過2塊SP1110新型固態(tài)繼電器分別直接驅(qū)動洗衣機的電機工作部件。SP1110是一種交流固態(tài)繼電器,內(nèi)有發(fā)光二極管及光觸發(fā)雙向可控硅</p><p> 圖3-5 電機控制電路<
41、;/p><p> 10~50mA輸入電流即可使雙向可控硅完全導通,輸出端通態(tài)電流為3A(平均值),浪涌電流15A(不重復)。之所以選用這個器件,是因為它一方面可使電路進一步簡化,另一方面還可使強、弱兩類電完全隔離,保證主板的安全。</p><p> 洗衣機電機要有一定的輸出功率,所以要采用220V 50HZ的交流電。電機主要由定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn)子前后端蓋等組成。定子鐵芯中放置兩相繞組軸
42、線在軸間成90度位置的線圈,其中一相稱為主繞組,另一相為副繞組。轉(zhuǎn)子是鑄鋁制成,成鼠籠條形狀。前、后端蓋軸承室中安放軸承用以支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。</p><p> 這種電機稱為單項異步電機[10]。為了在單一相供電時電機能異步啟動,并在運行時能正常旋轉(zhuǎn),要采取一定的工作方式才能符合要求。根據(jù)不同的工作方式,單相異步電機可分為內(nèi)電阻異步啟動電機、電容異步啟動電機、罩極異步電機等。而根據(jù)洗衣機的特點:要求有好的啟動和運行
43、性能,好的過載能力,能正反轉(zhuǎn)工作等,因此選用電容運轉(zhuǎn)電機比較合適。</p><p> 電容運轉(zhuǎn)電機就是將電容器與副繞組串聯(lián),由于電容器的作用,使副相繞組中電流的時間相位超前于主繞組中電流的相位90度(近似)。由電機學的基本理論可知,當在空間兩繞組軸線位置為90度,而通入兩相繞組的電流時間相位相差90度時,其合成磁場為旋轉(zhuǎn)磁場,這樣才能使電機啟動和運轉(zhuǎn)。</p><p> 為滿足洗衣機工
44、作要求,電機應能正反相交替運轉(zhuǎn),要使電機反復進行正反運轉(zhuǎn),可采用兩種方法,一種是將主、副繞組中任意一相繞組的首位兩端換接,為將主繞組首位兩端換接,則在換接前副繞組的磁通在時間相位上超前主繞組,產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)方向,而主繞組首位換接后,主繞組產(chǎn)生超前于副繞組的磁通,這樣電機反相運轉(zhuǎn)。另一種方法是將原接入副繞組的電容器,換接到主繞組上,這樣也使電機反轉(zhuǎn)。在這種情況下,要求電機正反轉(zhuǎn)時的性能完全相同,而要求主副繞組設計完全一致,這樣兩繞組輪流使用
45、時才不影響電機運行性能。</p><p> 圖3-6 74S05反相器</p><p> 74S05為六反相器(如圖3-6所示),用作為中間緩沖器,其中的4個反相器可分別驅(qū)動4個SP1110繼電器,剩余兩個反相器用于驅(qū)動LED5和LED6。圖中 LED發(fā)光二極管用于指示電機工作狀態(tài)。</p><p> 電機是接在220V交流電壓上的,通過固體繼電器來開通,
46、其內(nèi)的雙向可控硅受發(fā)光二極管控制,如圖3-5所示,我們只要給發(fā)光二極管加低電平,二極管就會發(fā)光,雙向可控硅過零后,就會導通,電機一個繞組就會有電流流過,同時我們再開通另外一個繞組,電機就會轉(zhuǎn)動起來,由單片機來控制端口脈沖,即可啟動,另外電機的方向控制,主要是將原接入副繞組的電容器,換接到主繞組上,這樣可使電機反轉(zhuǎn)。</p><p> 3.5進水閥控制電路</p><p> 進水閥控制電
47、路如圖3-6所示。 和電機控制電路一樣,通過固體繼電器來實現(xiàn)隔離,反相器74S05實現(xiàn)緩沖,發(fā)光二極管,指示工作狀態(tài),進水閥門的開關(guān),由繼電器來控制,當繼電器線圈中有電流流過時,繼電開關(guān)吸合,反之,就斷開,利用這一特性,和單片機P1.0端口相連來控制,給這個端口加低電平,反相緩沖后變成高電平,雙向可控硅斷開,線圈中沒有電流流過,閥門打開;當給端口加高電平時,給反相器倒相后變成低電平,點亮發(fā)光二極管,雙向可控硅開通,繼電器線圈繞組中有電流
48、流過,產(chǎn)生磁場,吸合開關(guān),閥門關(guān)閉。</p><p> 圖3-6 進水閥控制電路</p><p> 3.6排水閥控制電路</p><p> 排水閥控制電路如圖3-7所示。排水閥控制電路和進水閥電路一樣,通過固體繼電器來實現(xiàn)隔離,反相器74S05實現(xiàn)緩沖,發(fā)光二極管,指示工作狀態(tài),進水閥門的開關(guān),由繼電器來控制,當繼電器線圈中有電流流過時,繼電開關(guān)吸合,反之,就
49、斷開,利用這一特性,和單片機P1.1端口相連來控制,給這個端口加低電平,反相緩沖后變成高電平,雙向可控硅斷開,線圈中沒有電流流過,閥門打開;當給端口加高電平時,給反相器倒相后變成低電平,點亮發(fā)光二極管,雙向可控硅開通,繼電器線圈繞組中有電流流過,產(chǎn)生磁場,吸合開關(guān),閥門關(guān)閉。</p><p> 圖3-7排水閥控制電路</p><p> 3.7按鍵及報警電路</p><
50、;p> 圖3-8 按鍵及報警電路</p><p> CPU的P3.7線用于驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出各種報警信號(如圖3-8所示)。4、5引腳外接6MHZ的晶振。1引腳通過10uF電容接到+5電源,可實現(xiàn)上電自動復位。K7為強制復位鍵。洗衣機的強、弱洗可通過K1鍵進行循環(huán)選擇。K1還具有第二功能,即當洗衣機發(fā)生故障轉(zhuǎn)入報警程序后,按下K1鍵可使洗衣機退出報警狀態(tài)回到初始待命狀態(tài)。洗衣工作程序可通過K2鍵循環(huán)選擇。洗
51、衣機的工作狀態(tài)可通過LED7~LED9進行顯示。脫水期間系統(tǒng)在響應開蓋或不平衡中止后,CPU采取軟件查詢的方式通過P1.6線對蓋開關(guān)進行監(jiān)測以確定洗衣機是否繼續(xù)進行脫水操作。</p><p> 3.8洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能采用中斷處理方式</p><p><b> 圖3-9 保護電路</b></p><p> 保護電路如圖
52、3-9所示。洗衣機的暫停功能和安全保護及防振動功能采用中斷處理方式[6]。這兩個中斷分別對應于單片機AT89C2051的外部中斷“0”和外部中斷“1”。中斷請求信號通過TC4013BP雙D觸發(fā)器(如圖3-9)的兩個分別加到單片機AT89C2051的P3.2和P3.3口線,由觸發(fā)器鎖存直到CPU響應中斷為止。開蓋(安全保護)或不平衡(防振動)中斷信號通過由BG1、BG2組成的反相器送至TC4013BP的第11引腳CP端,經(jīng)觸發(fā)器的第第12
53、引腳(端)加到P3.3。本系統(tǒng)對開蓋和不平衡中斷采取相同的處理方法,因此,共用外部中斷“1”。</p><p> 為了充分利用單片機AT89C2051的I/O口線,P3.4和P3.5采用分時復用技術(shù),每線具有兩個功能。在洗衣機未進入工作狀態(tài)或洗衣機處于暫停狀態(tài)期間,P3.4為輸入線,用于監(jiān)測啟動鍵的狀態(tài),當啟動鍵按下時,洗衣機即進入工作狀態(tài)或從暫停狀態(tài)恢復到原來的工作狀態(tài);在洗衣機暫停中斷響應期間,P3.4為輸
54、出線,用于撤銷暫停中斷請求。在洗衣機進水或排水期間,P3.5被用作輸入線,用于監(jiān)測水位開關(guān)狀態(tài),為單片機AT89C2051提供洗衣機的水位信息;在洗衣機高速脫水期間,當發(fā)生開蓋或不平衡中斷時,P3.5為輸出線,用于撤銷中斷請求信號。</p><p><b> 4軟件程序的設計</b></p><p> 根據(jù)控制要求和硬件控制電路,設計出軟件程序流程圖。程序流程圖如
55、圖4-1所示。</p><p> 圖4-1 程序流程圖</p><p> 從程序流程圖中可以看出程序的基本流程,系統(tǒng)上電復位后,首先進行初始化,默認標準洗衣工作程序和強洗方式;然后掃描K1、K2和啟動鍵K4,這時洗衣機處于待命狀態(tài)。通過K1、K2可分別修改強/弱洗方式和洗衣工作程序。掃描過程中當發(fā)現(xiàn)啟動鍵K4按下時,洗衣機即從待命狀態(tài)進入工作狀態(tài)。洗衣機的完整程序見附錄</p&g
56、t;<p> 洗衣機進入工作程序后,系統(tǒng)首先根據(jù)RAM中57H單元的特征字判斷洗衣機的工作程序[8],若特征字為00H,則為排水程序(01H為單獨程序,02H為經(jīng)濟程序,03H為標準程序),這時程序直接跳轉(zhuǎn)至排水操作程序段,執(zhí)行單獨的排水操作,否則進入進水操作程序。進水操作將P1.0 置位驅(qū)動進水閥開啟。進水期間系統(tǒng)不斷檢測水位開關(guān)K5的狀態(tài) ,當檢測到K5 閉合時,說明進水已達預定的水位。若在規(guī)定的四分鐘極限時間內(nèi)
57、未檢測到K5閉合,說明進水系統(tǒng)發(fā)生故障,此時洗衣機退出洗衣工作狀態(tài),程序跳轉(zhuǎn)到FW為標號地址的故障處理程序段進行報警,其方法是:將P1.0~P1.3位全部置“0”,中止洗衣機的各種操作,然后蜂鳴器以響1秒、停2秒的規(guī)律不斷的發(fā)出報警信號,直到人工干預即按下 K1鍵后為止(按下K1鍵后,程序跳轉(zhuǎn)回主程序的起始地址,洗衣機又回到待命的初始狀態(tài))。</p><p> 在正常情況下,進水期間檢測到K5閉合時,說明進水已
58、達預定水位,這時洗衣機進入下一程序即洗滌工作。因為電機在洗滌或漂洗工作時有正、反轉(zhuǎn)和間歇三種狀態(tài),所以用P1.2、P1.3兩線才能實現(xiàn)對電機這三種狀態(tài)的控制。其邏輯關(guān)系是:P1.3、P1.2為“00” 時電機間歇,為“01”時正轉(zhuǎn),為“10”時反轉(zhuǎn)。 洗滌時間為6分鐘。洗滌結(jié)束后,系統(tǒng)通過一條判斷指令,判斷是否排水。由控制要求可知,若不排水則為單獨程序,這時程序直接跳到結(jié)束報警程序段,報警三聲后跳回主程序,洗衣機進入初始待命狀態(tài),單獨洗
59、衣工作程序結(jié)束,否則,進入排水進程。</p><p> 排水時間采用動態(tài)時間法確定,其原理是:根據(jù)常用的空氣壓力水位開關(guān)的特性(即當水位達到預定水位時水位開關(guān)就接通;在排水中當桶內(nèi)水位下降11厘米后,水位開關(guān)才斷開),在排水中若從開始到開關(guān)斷開這段時間所需時間為D,則整個排水所用的時間為2D+50(經(jīng)驗值)秒。若在規(guī)定的1分鐘極限時間內(nèi),系統(tǒng)檢測不到水位開關(guān)K5斷開,說明排水系統(tǒng)有故障,程序跳轉(zhuǎn)至故障處理程序段
60、發(fā)出報警信號,其處理方法與進水系統(tǒng)故障相同。</p><p> 排水結(jié)束后,洗衣機接著執(zhí)行脫水操作,P1.1維持置位狀態(tài),保持排水閥開啟,P1.2按5秒置位、2秒清零的規(guī)律連續(xù)驅(qū)動電機高速旋轉(zhuǎn)2分鐘,然后脫水結(jié)束。</p><p> 脫水結(jié)束后系統(tǒng)通過一條判斷指令判斷整個洗衣機工作是否結(jié)束。其原理是:洗衣機在每次洗滌或漂洗工作環(huán)節(jié)結(jié)束之后,洗衣工作程序標志57H單元減1一次,在脫水工作
61、環(huán)節(jié)結(jié)束后,系統(tǒng)即對該單元進行檢測,當檢測到57單元為0值時,說明整個洗衣工作結(jié)束,洗衣機報警三聲后,即返回初始待命狀態(tài)。若洗衣工作尚未結(jié)束,洗衣機再次執(zhí)行進水操作,進入下一循環(huán)。</p><p> 以上是洗衣機工作的大概流程,工作過程中所需的各種計時,均由定時器0定時中斷服務程序提供。定時器0設置為定時方式1,每100ms產(chǎn)生一次中斷,因此,TL0、TH0裝入的時間常數(shù)分別為0B0H、3CH。定時器0中斷服務
62、子程序入口地址放在0BH單元中,洗衣機進入工作狀態(tài)后定時器即被啟動。每中斷一次70H單元累加1一次,累加到0AH時,為1秒鐘,因此71H單元累加1一次。該單元累加到3CH時,為1分鐘,這時72H單元累加1一次。系統(tǒng)根據(jù)這幾個內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)就可以確定洗衣機工作個個進程的時間。在暫停中斷以及開蓋或不平衡中斷響應期間,定時中斷被禁止,計時各單元內(nèi)容不變。</p><p> 洗衣機的暫停中斷在洗衣機進入工作狀態(tài)后,中
63、斷請求即被設置為允許,中斷請求有效;而開蓋或不平衡中斷只有在洗衣進入高速脫水的工作進程時,中斷請求才被設置為允許,請求信號有效。這兩個中斷服務程序比較簡單。</p><p><b> 5結(jié)論 </b></p><p> 本設計基于AT89C2051單片機的基本功能,結(jié)合軟硬件控制,實現(xiàn)了洗衣機洗滌、漂洗、進水、排水、脫水的洗衣功能,并且包含報警保護、燈光指示、暫停
64、、復位、程序選擇等智能功能。</p><p> 總體來說,本設計只是探求單片機開發(fā)應用的一些步驟、方法,簡易的設計實現(xiàn)了洗衣機控制電路模型,與當今市場上的智能家電洗衣機產(chǎn)品相比,本設計并不強調(diào)實用性。</p><p> 此次設計過程中,遇到了軟件編程、硬件驅(qū)動等問題,但均一一解決。然而仍有些問題,需要我們進一步的討論、研究。例如:設計定時洗滌功能,以及節(jié)水功能的實現(xiàn)方法。</p&
65、gt;<p><b> 謝辭</b></p><p> 本畢業(yè)論文是在我的導師孫茂松的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激勵著我。導師淵博的專業(yè)知識,嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,精益求精的工作作風,誨人不倦的高尚師德,嚴以律己、寬以待人的崇高風范,樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術(shù)目標、掌握了基
66、本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從進入課題到順利完成,每一步都是在導師的指導下完成的,傾注了導師大量的心血。在此,謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x!</p><p> 在此,我還要感謝和我一起學習的同窗們,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個個困難和疑惑,直至本文的順利完成。</p><p> 在論文即將完成之際,離不開各位老師、同學和朋友的關(guān)心和幫
67、助。在此感謝學校提供給我們這次寶貴的實踐機會;感謝導師孫茂松的指導和幫助;感謝同學們的關(guān)心、支持和幫助。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 丁元杰. 單片微機原理及應用[M].北京: 機械工業(yè)出版社,2006 </p><p> [2] 閆 石. 數(shù)字電子技術(shù) [M]. 北京:高等教育出版社,2005
68、</p><p> [3] 李 華. MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M]. 北京: 航空航天大學出版社,1991</p><p> [4] 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京: 高等教育出版社,2000 </p><p> [5] 何立民.MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京: 航空航天大學出版社,1990</p>&
69、lt;p> [6] 夏繼強. 單片機實驗與實踐教程[M]. 北京:北京航空航天大學出版社, 2001</p><p> [7] 趙曉安. MCS-51單片機原理及應用[M]. 天津:天津大學出版社,2001.3</p><p> [8] 李廣第. 單片機基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學出版社,1999 </p><p> [9] 肖洪兵. 跟我學用單
70、片機[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,2002.8</p><p> [10] 王毓東主編. 電機學[M]. 浙江大學出版社,1990 </p><p> [11] O.S.Turkey,I.T.Sumer,A.K.Tugcu B.Kiray.Modeling and Experimental Assessment of Suspension Dynamics of Horizo
71、ntal-Axis Washing Machine.Journal of Vibration and Acoustics[M].1998(4), Vol 120:534-543</p><p><b> 附錄</b></p><p><b> 源程序清單:</b></p><p><b> ORG 0000
72、H</b></p><p> START: AJMP MAIN ; 初始化</p><p><b> ORG 0003H</b></p><p> AJMP INT0 ; 暫停中斷中斷向量</p><p><b> ORG 000BH</b></p><p&g
73、t; AJMP T0 ; 定時器0中斷向量</p><p><b> ORG 0013H</b></p><p> AJMP INT1 ; 開蓋,不平衡中斷中斷向量</p><p><b> ORG 0030H</b></p><p> MAIN: MOV P1, #0F0H ; 主程序開
74、始</p><p> MOV P3,#7FH</p><p> MOV SP,#35H</p><p> MOV 56H,#0F0H ; #0F0H排水標志(指定56H為標志單元)</p><p> MOV 57H,#03 ; 洗衣機標準洗衣工作程序標志(指定57H)</p><p> MOV 54H,#40
75、 ; 強洗正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動4秒賦值(指定54H存放)</p><p> MOV 55H,#10 ; 強洗間歇1秒賦值(指定55H存放)</p><p> MOV 58H,#06 ; 漂洗6分鐘賦值(指定58H存放)</p><p><b> CLR ET0</b></p><p> SETB EA ; 開總中斷<
76、;/p><p> CLR IT0 ; 設置外部中斷0、1為低電平觸發(fā)</p><p><b> CLR IT1</b></p><p> SETB PX0 ; 設置中斷優(yōu)先級別</p><p><b> SETB PT0</b></p><p><b> SE
77、TB PX1</b></p><p> MOV TL0,#0B0H ; 設置100MS中斷時間常數(shù)</p><p> MOV TH0,#3CH</p><p> MOV TMOD,#01H</p><p> KA: JNB P1.4,X1 ; 以下為按鍵掃描程序</p><p><b>
78、 AJMP KB</b></p><p> X1: ACALL K1</p><p> KB: JNB P1.5,X2</p><p><b> AJMP KC</b></p><p> X2: ACALL K2</p><p> KC: JB P3.4,KA ; 按鍵掃描程
79、序結(jié)束</p><p> ACALL DEL10</p><p> JB P3.4,KA</p><p><b> ACALL FZH</b></p><p> JNB P3.4,$</p><p> SETB ET0 ; 開定時器0中斷</p><p> SE
80、TB TR0 ; 啟動定時器0</p><p><b> SETB P3.5</b></p><p><b> SETB EX0</b></p><p><b> CLR P3.4</b></p><p> MOV A ,57H</p><p>
81、 CJNE A,#00H,XY ; 是排水程序?</p><p> AJMP BSH1 ; 是則跳轉(zhuǎn)排水程序</p><p> XY: MOV 70H,#00</p><p> MOV 51H,#00</p><p> SETB P1.0 ; 以下為進水操作,打開進水閥</p><p> MOV A,#24
82、0</p><p> L0: CJNE A,51H,L1 ; 進水系統(tǒng)有故障?</p><p> AJMP FW ; 有則跳轉(zhuǎn)故障處理程序</p><p> L1: JB P3.5 ,L0 ; 進水達預定水位?</p><p> CLR P1.0 ; 進水結(jié)束,關(guān)閉進水閥</p><p> MOV 70H,#
83、00</p><p> MOV 71H,#00</p><p> MOV 72H,#00</p><p> L: MOV 50H,#00 ; 以下為洗滌/漂洗工作程序</p><p> SETB P1.2 ; 正轉(zhuǎn)洗滌/漂洗驅(qū)動</p><p><b> MOV A,54H</b><
84、;/p><p> CJNE A,50H,$</p><p> CLR P1.2 ; 洗滌/漂洗間歇</p><p> MOV 50H,#00</p><p><b> MOV A,55H</b></p><p> CJNE A,50H,$</p><p> MOV
85、50H,#00</p><p> SETB P1.3 ; 反轉(zhuǎn)洗滌/漂洗驅(qū)動</p><p><b> MOV A,54H</b></p><p> CJNE A,50H,$</p><p> CLR P1.3 ; 洗滌/漂洗間歇</p><p> MOV 50H,#00</p&g
86、t;<p><b> MOV A,55H</b></p><p> CJNE A,50H,$</p><p><b> MOV A,58H</b></p><p> CJNE A,72H,L ; 洗滌/漂洗工作結(jié)束?</p><p> BSH: MOV A,56H</p
87、><p> CJNE A,#0F0H,PBSH ; 洗滌/漂洗工作結(jié)束,排水否?</p><p> DEC 57H ; 洗衣工作循環(huán)次數(shù)減1</p><p> BSH1: SETB P1.1 ; 排水操作,打開排水閥</p><p> MOV 70H,#00</p><p> MOV 51H,#00</p&
88、gt;<p><b> MOV A,#60</b></p><p> BSH2: CJNE A,51H,BSH3 ; 排水系統(tǒng)有故障?</p><p> AJMP FW ; 有則跳轉(zhuǎn)故障處理程序</p><p> BSH3: JNB P3.5,BSH2 ; 水位下降至預定水位?</p><p>&l
89、t;b> MOV A,51H</b></p><p><b> ADD A,#50</b></p><p> MOV 70H,#00</p><p> MOV 51H,#00</p><p> CJNE A,51H,$ ; 排水時間延長D+50秒</p><p> M
90、OV 73H,#00 ; 以下為脫水程序</p><p> CLR P3.5 ; 開蓋、不平衡中斷請求允許</p><p> SETB EX1 ; 脫水期間,開蓋、不平衡中斷允許</p><p> BSH4: MOV 50H,#00</p><p> SETB P1.2 ; 脫水驅(qū)動5秒</p><p><
91、;b> MOV A,#50</b></p><p> CJNE A,50H,$</p><p> CLR P1.2 ; 脫水間歇2秒</p><p><b> MOV A,#20</b></p><p> MOV 50H,#00</p><p> CJNE A,50H
92、,$</p><p><b> INC 73H</b></p><p><b> MOV A,73H</b></p><p> CJNE A,#17,BSH4 ; 脫水時間達2分鐘?</p><p><b> CLR P1.1</b></p><p&
93、gt;<b> SETB P3.5</b></p><p> CLR EX1 ; 脫水結(jié)束,禁止開蓋、不平衡中斷</p><p><b> MOV A,57H</b></p><p> CJNE A,#00,BSH5 ; 洗衣工作是否結(jié)束?</p><p> AJMP PBSH ; 結(jié)束跳
94、轉(zhuǎn)結(jié)束報警程序</p><p> BSH5: MOV A,58H</p><p> SUBB A,#2 ; 洗滌/漂洗時間減2分鐘</p><p><b> MOV 58H,A</b></p><p> AJMP XY ; 洗衣工作未結(jié)束,繼續(xù)下一循環(huán)</p><p> PBSH: MO
95、V 74H,#00 ; 洗衣結(jié)束報警程序</p><p> JK: MOV 50H,#00</p><p> BJ1: SETB P3.7</p><p><b> MOV A,50H</b></p><p> CJNE A,#10,BJ1</p><p> MOV 50H,#00<
96、;/p><p> BJ2: CLR P3.7</p><p><b> MOV A,50H</b></p><p> CJNE A,#10,BJ2</p><p><b> INC 74H</b></p><p><b> MOV A,74H</b>
97、;</p><p> CJNE A,#3,JK</p><p> AJMP MAIN ; 洗衣工作結(jié)束,返回主程序;</p><p> FW: CLR EX1 ; 以下為進排水系統(tǒng)故障處理程序</p><p><b> CLR P1.0</b></p><p><b> CLR
98、 P1.1</b></p><p><b> CLR P1.2</b></p><p><b> CLR P1.3</b></p><p> FW1: MOV 50H,#00</p><p> FW2: SETB P3.7</p><p> JNB P1
99、.4,FW4</p><p><b> MOV A,50H</b></p><p> CJNE A,#10,FW2</p><p> MOV 50H,#00</p><p> FW3: CLR P3.7</p><p> JNB P1.4,FW4</p><p>
100、<b> MOV A,50H</b></p><p> CJNE A,#20,FW3</p><p><b> AJMP FW1</b></p><p> FW4: CLR P3.7</p><p><b> ACALL FZH</b></p><
101、p> JNB P1.4 ,$</p><p> AJMP MAIN;</p><p> INT0: PUSH A ; 以下為暫停中斷服務程序</p><p><b> PUSH PSW</b></p><p><b> PUSH DPH</b></p><p>
102、;<b> PUSH DPL</b></p><p> SETB P3.4 ; 撤銷本次中斷請求信號</p><p><b> ACALL FZH</b></p><p><b> MOV A,P1</b></p><p> MOV R1,A ; 保存P1端口狀態(tài)&l
103、t;/p><p> ANL A,#0F0H</p><p> MOV P1,A ; 洗衣機暫停各種操作</p><p> JB P3.4,$ ; 等待啟動鍵按下</p><p><b> ACALL FZH</b></p><p><b> MOV A,R1</b>&l
104、t;/p><p> MOV P1,A ; 恢復P1口原始數(shù)據(jù)</p><p><b> POP DPL</b></p><p><b> POP DPH</b></p><p><b> POP PSW</b></p><p><b>
105、POP A</b></p><p><b> CLR P3.4</b></p><p> RETI ; 中斷返回;</p><p> T0: PUSH A ; 定時器0定時中斷服務程序</p><p><b> PUSH DPH</b></p><p>&
106、lt;b> PUSH DPL</b></p><p><b> PUSH PSW</b></p><p><b> INC 50H</b></p><p> INC 70H ; 100MS單元累加1</p><p><b> MOV A,70H</b>
107、;</p><p> CJNE A,#0AH,LL ; 時間達1秒?</p><p> MOV 70H,#00</p><p><b> INC 51H</b></p><p> INC 71H ; 時間達1秒,則秒單元累加1</p><p><b> MOV A,71H<
108、;/b></p><p> CJNE A,#3CH,LL ; 時間達1分?</p><p> MOV 71H,#00H</p><p><b> INC 52H</b></p><p> INC 72H ; 時間達1分,則分單元累加1</p><p> LL: POP PSW<
109、;/p><p><b> POP DPL</b></p><p><b> POP DPH</b></p><p><b> POP A</b></p><p> RETI ; 中斷返回</p><p> INT1: PUSH A ; 以下為開蓋、
110、不平衡中斷服務程序</p><p><b> PUSH PSW</b></p><p><b> PUSH DPH</b></p><p><b> PUSH DPL</b></p><p> SETB P3.5 ; 撤銷本次中斷請求信號</p><
111、p> CLR P1.1 ; 停止排水操作</p><p> CLR P1.2 ; 停止脫水操作</p><p> CLR ET0 ; 關(guān)定時器0定時中斷</p><p> JP0: JNB P1.6,$ ; 等待開蓋或不平衡中斷信號消失</p><p> SETB P1.1 ; 恢復排水操作</p><p&
112、gt; SETB P1.2 ; 恢復脫水操作</p><p><b> POP DPL</b></p><p><b> POP DPH</b></p><p><b> POP PSW</b></p><p><b> POP A</b><
113、;/p><p><b> CLR P3.5</b></p><p> SETB ET0 ; 定時器0中斷允許</p><p> RETI ; 中斷返回;</p><p> K1: ACALL DEL10 ; 以下為強弱選擇鍵處理程序</p><p> JNB P1.4,X4</p>
114、;<p> AJMP EXIT1</p><p> X4: ACALL FZH</p><p><b> MOV A,54H</b></p><p> CJNE A,#40,J1</p><p><b> CLR P1.7</b></p><p>
115、MOV 54H,#30</p><p> MOV 55H,#20</p><p> AJMP EXIT1</p><p> J1: SETB P1.7</p><p> MOV 54H,#40</p><p> MOV 55H,#10</p><p> EXIT1: JNB P1.4
116、,EXIT1</p><p><b> RET</b></p><p> K2: ACALL DEL10 ; 以下為洗衣工作程序選擇鍵處理程序</p><p> JNB P1.5,X5</p><p><b> AJMP X9</b></p><p> X5: AC
117、ALL FZH</p><p><b> MOV A,57H</b></p><p> CJNE A,#00,X6</p><p> SETB P3.0 ; 標準洗衣工作程序賦值</p><p><b> SETB P3.1</b></p><p> MOV 57H
118、,#03</p><p> MOV 56H,#0F0H</p><p><b> AJMP X9</b></p><p> X6: CJNE A,#03,X7</p><p> SETB P3.0 ; 經(jīng)濟洗衣工作程序賦值</p><p><b> CLR P3.1</b
119、></p><p> MOV 57H,#02</p><p> MOV 56H,#0F0H</p><p><b> AJMP X9</b></p><p> X7: CJNE A,#02,X8</p><p> CLR P3.0 ; 單獨洗衣工作程序賦值</p>&
120、lt;p><b> SETB P3.1</b></p><p> MOV 57H,#01</p><p> MOV 56H,#00</p><p><b> AJMP X9</b></p><p> X8: CJNE A,#01,X9</p><p> CL
121、R P3.0 ; 排水洗衣工作程序賦值</p><p><b> CLR P3.1</b></p><p> MOV 57H,#00</p><p> MOV 56H,#00</p><p> X9: JNB P1.5,X9 ; 等待該鍵釋放</p><p><b> RET&
122、lt;/b></p><p> FZH: SETB P3.7 ; 發(fā)聲子程序</p><p> ACALL DEL10</p><p><b> CLR P3.7</b></p><p><b> RET</b></p><p> DEL10: MOV R6,
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