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1、 信息职业技术学院 毕业设计说明书 设计题目 基于单片机 AT89C52 的模拟 洗衣机控制系统设计 专 业 应用电子技术 班 级 应 2 班 学 号 姓 名 指导教师 二 一 年九月十日 信息职业技术学院毕业设计 论文 任务书信息职业技术学院毕业设计 论文 任务书 学 生 姓 名 学号 0 班级应电 08 2专业应用电子技术 设计 或论文 题目基于单片机 AT89C51 的模拟洗衣机控制系统设计 指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式 备 注 工程师 设计 论文 内容 运用单片机知识 技能设计一个模拟洗衣机 功能要求如下 1 模拟洗衣机 模拟洗衣机进行洗衣工作 2 用不同的 LED
2、显示洗衣机的工作状态 3 设计的全自动洗衣机的主要功能有以下七项具有强 弱洗涤功能 4 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 进 排水 脱水等功能 进度安排 时间具体到周 第 2 3 周 消化课题 查找资料 选择参考方案 第 4 5 周 确定设计方案并熟悉部分器件的用途 第 6 7 周 查找资料 进行单元电路的设计 第 8 9 周 分析电路原理 完成设计过程 撰写初稿 第 10 11 周 按毕业论文的各项要求 整理论文 第 12 13 周 修改 完善论文 检查定稿 制作答辩 PPT 第 14 15 周 答辩 主要参考文献 资料 写清楚参考文献名称 作者 出版单位 1 张洪
3、润 单片机应用技术教程 第二版 北京 清华大学出版社 2003 2 求是科 单片机典型模块设计实例导航 北京 人民邮电出版社 2004 3 孙进生 电子产品设计实例教程 北京 冶金工业出版社 2004 4 段九州 放大电路实用设计手册 辽宁 辽宁科学技术出版社 2002 5 潘新民 微型计算机控制技术 北京 电子工业出版社 2004 6 杨宁 单片机与控制技术 北京 北京航空航天大学出版社 2005 7 李庭贵 单片机应用技术及项目化训练 成都 西南交通大学出版社 2009 审 批 意 见 教研室负责人 年 月 日 备注 任务书由指导教师填写 一式二份 其中学生一份 指导教师一份 目 录 摘
4、要 1 第 章 绪论 2 第 2 章 方案设计与论证 3 2 1 方案一 3 2 2 方案二 3 2 3 方案论证与选择 4 第 3 章 系统硬件设计 5 3 1 总体设计及功能描述 5 3 2 各功能模块硬件设计 5 3 2 1 单片机控制模块的设计 5 3 2 2 控制电路设计 8 3 2 3 显示电路设计 9 3 2 4 直流电机驱动电路设计 10 第 4 章 系统软件设计 12 4 1 软件主要程序流程 12 4 2 标准方式运行程序设计 12 4 3 经济方式运行程序设计 14 4 4 单独方式运行程序设计 15 4 5 排水方式运行程序设计 15 4 6 强弱切换程序设计 16 4
5、 7 主程序设计 16 第 5 章 仿真与调试 18 5 1 洗衣机仿真图 18 5 1 1 标准方式仿真图 18 5 1 2 经济方式仿真图 19 5 1 3 单独方式仿真图 20 5 1 4 排水方式仿真图 20 第 6 章 实物制作与调试 22 6 1 印制电路板设计 22 6 2 印刷板制作工艺流程 22 6 3 整机装配与调试 23 6 4 实物 24 总 结 25 参考文献 26 附录 1 系统设计原理图 27 附录 2 元件明细表 28 附录 3 系统源程序 29 摘 要 对于一台全自动洗衣机而言 首先要求能完成洗衣的基本功能 同时还要根据用 户的不同需求设置几种不同的洗衣程序
6、还要考虑水流的情况决定洗涤的强弱情况 另外 还要对洗衣过程出现的故障进行诊断 保证高速运转等 本设计是以单片机 AT89C52 芯片作为核心元件 与直流电机 LED 显示电路等构成 模拟洗衣机系统 利用单片机的电源电路 时钟电路 复位电路以及直流电机控制电 路 按键电路 显示电路组成该系统 具有实时显示洗衣机各种工作状态的特点 同 时还利用 C 语言编程 实现了洗衣机自动化 本设计的模拟全自动洗衣机的主要功能 有七项 四种洗衣工作程序 即标准程序 经济程序 单独程序和排水程序 具有强 弱洗涤功能 脱水功能 关键词关键词 全自动洗衣机 AT89C52 C 语言 第 章 绪论 现今 高效 节能 环
7、保型的洗衣机在市场上一直占据了主导地位 近年来随着 计算机在社会领域的渗透 单片机的应用正在不断地走向深入 同时带动传统洗衣机 的更新发展 单片机在日常生活中运用比较广泛 洗衣机智能控制系统就是以单片机 控制为核心的智能控制系统 它把以往洗衣机繁琐的操作简单化 不但其功能显著提 高 还增加了难以实现的功能 同时也提高了控制精确度 硬件与软件相结合实现了 洗衣机智能化和自动化 随着人们生活水平的不断提高 单片机智能控制无疑是人们 追求的目标之一 它给人们所带来的方便也是不可估计的 单片机技术也在各个领域 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 一时间涌现出 大量各式各样的新
8、型电器 这些家用电器的原理到底是怎样的呢 说到底也是单片机 运用的范畴 其中洗衣机就是一个典型的例子 但人们对它的要求越来越高 要为现 代人生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手 一切向着数字化 智能 化控制方向发展 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 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 进排水系统 故障自动诊断 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
9、高的专业和技术水平 能够提出更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 第 2 章 方案设计与论证 2 1 方案一 采用模数电设计 由秒脉冲发生器 计数器 译码器 控制门 继电开关 功放 和执行电机部分组成主体电路 显示电路由数码管和洗涤时间计数器组成 洗衣机在 进行洗涤时具有显示时间的功能 洗涤时间显示 秒脉 冲发 生器 60 进 制计 数器 洗涤 时间 计数 器 控 制 门 功 放 继 电 开 关 执 行 电 机 时间译码 清零 置数 图 2 1 方案一 2 2 方案二 CPU 控制模 块 电机调速控制模块 显示模块 电源模块 复位模块
10、时钟模块 控制模块 图 2 2 方案二 采用单片机设计 以 AT89C52 单片机为核心元件 由时钟电路 复位电路 电源 电路 显示电路 按键电路和执行电机部分组成 电机电路部分是利用三极管产生的 压降 输入的高低电平使电机产生正转和反转 显示电路采用八个 LED 和八个电阻与 单片机相连 利用 C 语言编程实现洗衣机自动化显示功能 此方案设计的洗衣机主要 有强弱洗涤 进排水系统故障自动诊断 暂停等七大功能 2 3 方案论证与选择 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 从以上两种方案 容易看出方案一选用了计数器 译码器 秒脉冲发生 器 功放等电路
11、功能比较单一 电路复杂 体积较大 单线性误差大 实现不方便 方案二电路简单 功能相对强大 体积较小 方便灵活 洗衣机主要有强弱洗涤 进 排水系统故障自动诊断 暂停等七大功能 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 故本次设计采用方案二 第 3 章 系统硬件设计 硬件设计是整个系统的基础 要考虑的方方面面很多 除了实现洗衣机基本功能 以外 主要还要考虑如下几个因素 系统稳定度 器件的通用性或易选购性 软件编程的易实现性 系统其它功能及性能指标 因此硬件设计至关重要 现从各 功能模块的实现逐个进行分析探讨 3 1 总体设计及功能描述 本设计以单片机 AT89C52 为控
12、制核心 采用模块化设计 共分以下几个功能模块 单片机控制系统模块 电源模块 时钟模块 复位模块 按键控制模块 直流电机控 制模块和显示模块等 洗衣机主要有强弱洗涤 进排水系统故障自动诊断 暂停等七 大功能 3 2 各功能模块硬件设计 3 2 1 单片机控制模块的设计 AT89C52 单片机是一种高效微控制器 也是低功耗高性能单片机 单片机是本设 计的核心主要起控制作用 采用 40 引脚双列直插封装形式 32 个外部双向输入 输出 I O 端口 同时内含 2 个外中断口 2 个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串行 通信口 因为受引脚数目的限制 所以有不少引脚具有第二功能 外形及引脚排列如
13、 图 3 1 所示 AT89C52 单片机的主要管脚功能 VCC 供电电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 当 P1 口 的管脚第一次写 1 时 被定义为高阻输入 P0 能够用于外部程序数据存储器 它可以 被定义为数据 地址的第八位 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用作输入 P1 口被外部下拉为 低电平时 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口 P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口
14、 P2 口缓冲器可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上拉电阻拉高 且作为输入 并因此 作为输入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输出电流 P3 口 P3 口是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉 为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是由于上拉的缘故 RST 复位输入 当振荡器 复位器件时 要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位 字节 在 FLAS
15、H 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在平时 ALE 端以不变的频率周 期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的 1 6 因此它可用作对外部输出的脉冲或用 于定时目的 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存储器取指期间 每个机器PSEN 周期两次有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有效的信号将不出现 PSENPSEN VPP 当保持低电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不EAEA 管是否有内部程序存储器 注意加密方式 1 时 将内部锁定为 RESET 当端保EAEA 持高电平时 此间内部程序存储器 在 FLASH 编程期间 此引脚也用于施加 12V 编程 电源 VPP
16、图 3 1 AT89C52 单片机的管脚图 电源 时钟信号以及复位电路是单片机工作的基本条件 缺一不可 AT89C52 单片 机系统的基本工作电路包括电源电路 时钟电路 复位电路 其组成方框图如图 3 2 所示 CPU 控制 模块 电源电路 时钟电路 复位电路 图 3 2 单片机控制系统基本硬件组成方框图 1 电源电路 电源电路模块为系统电路和其他模块提供 5V 电源 供电电源可由开关电源提供 2 时钟电路模块的设计 由于 AT89C52 单片机芯片内有时钟振荡电路 因此本系统单片机采用内部时钟方 式 只要在单片机的 XTAL1和 XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容 就构成了自激振荡 器并在单片机内部产生时钟脉冲信号 具体电路设计如图 3 3 所示 图 3 3 时钟振荡电路 工作原理 时钟信号通常用两种电路形式得到 内部振荡和外部振荡 在 XTAL1 和 XTAL2 引 脚上外接定时元件 就能构成自激振荡电路 定时元件通常采用石英晶体和电容组成 的并联谐振电路 一般电容 C4 和 C5 主要起频率微调作用 电容值可选取为 30pF 左右 或 40pF 左右 晶体振荡器 简称晶振 其晶
