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1、全自动洗衣机控制系统1题义分析及解决方案1.题义需求分析题目要求设计一个全自动洗衣机控制系统。可以用若干个按键来实现对洗衣机的控制，让其有两种洗衣模式分的水流别是普通水流和柔和水流以及两种洗衣程序即标准程序和经济程序。程序中要实现电机正转反转的功能，而且在各个状态中都应该通过 LED 晶体二极管显示洗衣机运行状态，最后在洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出声响，表示衣物已洗干净。由此可见，本课程设计大致上需要一个 8255A 芯片来控制整个程序的连接以及输入输出，若干个 LED 二极管来显示洗衣机运行状态，一个直流电机，逻辑开关，一个继电器来控制阀门的闭合，最后还需要一个蜂鸣器来提示洗衣过程的结束。2
2、.解决问题的方法跟思路1）硬件部分：a. 选择可编程并行接口芯片 8255A，实现自动洗衣机各个控制以及状态的显示输出。本设计使 8255A 工作于方式 0，即基本输入输出方式；将 PA 口作为输出口，显示洗衣机工作时的各个状态；PB 口作为输入口，即连接开关按键；PC 作为输入口，连接继电器，蜂鸣器等部件。b. 直接选用 LED 二极管显示洗衣机工作状态因为其会使实验过程一目了然，而且减少了 8255 端口的使用，编程上也方便了。c. 由于洗衣机中的电机要有一个正转反转的过程，在本设计中采用了数模转换器和 PWM 电压转化器以及直流电机。2)软件部分：对 8255 进行初始化。将 8255
3、的工作方式设定为方式 0，即 PA、PB、PC 三个口能够进行输入输出操作。PB 口作为输入口，与逻辑开关相连，接收开关表示的数值和要控制的相关状态。PA 口连接 LED 小灯输出运行状态。在开始时候应将水位设为 1 即高水位。PC 口连接蜂鸣器，继电器，电机等元件也为输入口。二.硬件设计1.选择芯片 8255(1) 芯片 8255A 在本次设计中的作用8255A 主要是用作数据的输入和输出接口，将逻辑开关的所输入的值接收进来，并且可以将数值进行输出，电源为+5V。具体的讲就是控制洗衣机运行时候的各个流程，以及其间的状态显示和后来的报警。（2）8255A 的功能分析8255A 采用 40 脚双
4、列直插式封装单一+5V 电源，全部输入/ 输出均与 TTL电平兼容，为可编程通用并行接口芯片。它有 24 条可编程的 I/O 引脚，与 Intel系列微处理器完全兼容，直接的位清 0 或置 1 功能，简化了接口控制。8255A在本设计中起并行传输接口作用，负责将从逻辑开关得到的数据送到 LED 显示器上显示出来。本实验中将 8255 设置为方式 0。PC 口作为输入口，与继电器，电机，蜂鸣器等部件相连。而 PA 口作为输出连接 LED 小灯显示洗衣机运行的各个状态，PB 口作为输入端口连接逻辑开关。8255A 是一种通用的可编程并行 I/O 接口芯片，又称“可编程外设接口芯片” 。它是为 80
5、86/8088 而设计的可以通过程序来改变其功能。本设计中 8255A设置为方式 0，在方式 0 下，CPU 可以采用无条件读/ 写方式与 8255A 交换数据。PA 口的八位作为 LED 小灯的连接位.方式 0 的工作特点:这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。其功能为：两个 8 位通道：通道 A、B。两个四位通道：通道 C 高 4 位和低四位；任何一个通道可以作输入/输出；输出是锁存的；输入是不锁存的；在方式 0 时各个通道的输入/输出可有 16 种不同的组合。（）主要技术参数8255A 主要技术参数参数名称 符号 测试条件 最大规范值
6、最小规范值输入低电平电压 VIL 0.8V -0.5V输入高电平电压 VIH Vcc 2.0V输入低电平电压（数据总线）VOL IOL=2.5MA 0.45V输入低电平电压（外部端口）VOL IOL=1.7MA 0.45V输入高电平电压（数据总线）VOH IOH=-400MA 2.4V输入高电平电压（外部端口）VOH IOH=-200MA 2.4V达林顿驱动电流 IDAR REXT=750VEXT=1.5V-0.4MA 1.0MA电源电流 ICC 120MA输入负载电流 IIL I=Vcc0V +10MA -10MA输出浮动电流 IOFL Vout=Vcc-0 +10MA -10MA8255A
7、 主要参数分析：8255A 的达林顿驱动电流最大为 4.0 mA, 当电流超过达林顿驱动电流是芯片就有可能会被损坏，而 LED 的驱动电流要比它高的多发光，在保证 8255芯片安全的同时又能让 LED 管显示就会需要外加器件。2.选择逻辑开关（1）逻辑开关在本设计中的作用设计时用到六个个逻辑开关。按键分配如下：K1：暂停开关（0，暂停；1 启动）K2：洗衣程序选择开关（0，经济洗衣；1 标准洗衣）K3：预设水位的开关（0，低水位；1 高水位）K4：排水开关（0，关；1，开）（2）逻辑开关的功能分析如图所示,开关未合时,与 5V 电压相连,输入 1,当合上之后,开关就将 A 口接地,也就输入为
8、0,4 位开关可以置 015 的数。（3）逻辑开关的技术参数逻辑开关及其编码八路二进制开关开关高电平：+5V、低电平：0V3.选择 LED 发光二极管（1）发光二极管在本设计中的作用即显示作用，标示洗衣机运行时候的各个状态，分别为洗涤、脱水、漂洗、甩干。（2）发光二极管的功能分析LED 作指示电路时，应该串接限流电阻，该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和 LED 所需工作电流来选择。 （3）发光二极管参数发光二极管的压降一般为1.52.0 V，其工作电流一般取 1020 mA 为宜。4.选择继电器（1）继电器在本设计中的作用主要是用来模拟进水阀、排水阀。（2）继电器的功能分析继电器的继电特性
9、继电器的输入信号 x 从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值 xx,继电器的输出信号立刻从 y=0跳跃到 y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量 x 继续增大，输出信号 y 将不再起变化。当输入量 x 从某一大于 xx 值下降到 xf,继电器开始释放，常开触点断开编 码 数 字 编 码 数 字0000 0 1000 80001 1 1001 90010 2 1010 A0011 3 1011 B0100 4 1100 C0101 5 1101 D0110 6 1110 E0111 7 1111 F继电器结构如图所示：（3）继电器参数5A/120VAC 10A/80A/240VAC
10、5A/24VDC- COIL:5VDC AC 交流电,DC 直流电,A 安,COIL 线圈这个继电器的触电容量是工作在交流120V 是5A 交流240V 是10A/80A,直流24V是5A,电磁继电器工作电压(线圈工作电压)是5V 直流电. 5.选择蜂鸣器（1）蜂鸣器在本设计中作用在全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出声响，表示衣物已洗干净。（2）蜂鸣器功能分析在本设计中用8255的 PC4接蜂鸣器。在洗衣过程结束后，程序会给蜂鸣器一个脉冲，促使蜂鸣器发出声响。（3）蜂鸣器参数额定电压 1.5工作电压范围 1.01.7V最大电流 80MA电阻 6.010欧DBA 70100频率： 30006、硬件
11、总逻辑图及其说明说明：A 口为控制八路开关B 口控制为 LED 指示灯C 口控制步进电机步进电机图：其工作原理在实验代码中有注释三控制程序设计1.基本思想：系统处于初始状态，准备好启动。按下中断键后，绿灯亮，18s 衣服放置时间，放置完，进水阀通电，开始注水；当水满（高水位）是进水阀停止进水。此时开始洗涤，洗涤时间为 5S，5S 后洗涤完成，指示灯亮，洗衣程序运行过程中，LED 的绿灯一直是亮的，此时红灯亮起，显示洗涤流程结束。同样的，漂洗时间相对洗涤只是时间短些，设置为 3S。脱水过程：脱水前，电机停止，然后打开排水阀，延时 5S 后进行脱水，电机转动。再 5S 后脱水结束。红灯亮 3S 后
12、，灭掉。提示脱水过程结束。甩干就是时间较脱水长。2.程序流程图：总流程图：开始放衣物是否放好衣物选择洗衣程序是否为经济洗洗涤脱水漂洗甩干洗涤脱水漂洗脱水漂洗甩干NNyy洗涤图：洗涤进水是否达到预定水位电机转是否正转 50 圈？是否反转 50 圈是否来回转 3 次结束NNNNYYYY脱水图：脱水开水阀电机转正传 75 圈NY闭水阀结束漂洗图：漂洗进水是否达到预定水位电机转是否正转 50 圈？是否反转 50 圈是否来回转 2 次结束NNNNYYYY甩干图：甩干开水阀电机转正传 150 圈NY红灯亮报警结束3.控制程序.MODEL TINYPCIBAR3 EQU 1CH;8 位 I/O 空间基地址(
13、它就是实验仪的基地址, 也为 DMA & 32 BIT RAM 板卡上的 8237 提供基地址) Vendor_ID EQU 10EBH ;厂商 ID 号Device_ID EQU 8376 ;设备 ID 号.STACK 100.DATAIO_Bit8_BaseAddress DW ?msg0 DB BIOS 不支持访问 PCI $msg1 DB 找不到 Star PCI9052 板卡 $msg2 DB 读 8 位 I/O 空间基地址时出错$COM_ADD DW 00F3H ;控制口偏移量PA_ADD DW 00F0H ;PA 口偏移量PB_ADD DW 00F1H ;PB 口偏移量PC_AD
14、D DW 00F2H ;PC 口偏移量LED_Data DB B ;初始化绿灯灯亮DB B ;初始化红灯亮（绿灯也在亮）DB B ;A*采用单八拍，一次旋转的角度为 7.5旋转方向应为 D-C-B-ADB B ;ABDB B ;BDB B ;BCDB B ;CDB B ;CDDB B ;DDB B ;DA.CODESTART: MOV AX,DATAMOV DS,AXNOPCALL InitPCICALL ModifyAddress ;根据 PCI 提供的基地址 ,将偏移地址转化为实地址MOV DX,COM_ADDMOV AL,82H ;8255 初始化控制字 1000 0010 （只有 B
15、口为输入）OUT DX,ALMOV DX,PC_ADD ;灯全亮MOV AL,00Hout dx,alcall dl500msmov al,0ffhOUT DX,AL ;蜂鸣MOV DX,Pa_ADD ;灯全熄灭MOV AL,0ffHOUT DX,ALLEABX,LED_Data start1: mov DX,PB_ADDin al,dxcmp al,01h jNz start1 ;等着按开关 K1 mov cx,3JMP START2START2: MOV DX,PA_ADD MOV AL,0XLATOUT DX,ALCALL DL3S ;9s 放衣服时间，绿灯始终亮，红灯闪 3 次MOV AL,1XLATOUT DX,ALCALL DL500MSLOOP START2JMP BEGINBEGIN: ;选流程MOV DX,PA_ADD MOV AL,1XLATOUT DX,ALcall dl3s
