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1、基于单片机的全自动洗衣机控制系统软硬件设计1 摘要基于MCS-51单片机的洗衣控制系统,控制面板由按键、指示灯组成.按键选择洗衣机工作方式,指示灯配合按键工作,LED显示器那么显示洗衣机洗涤和脱水时间.洗衣机的整体电路模块包括键盘矩阵、指示灯、电动机控制及电源电路.控制程序设计包括定时中断效劳程序、外中断效劳程序及主程序.关键词：全自动,智能,89C20512 AbstractBasedontheMCS-51microcontrollerlaundrycontrolsystem,controlpanelfromthebutton.Indicatorponents.buttontochoosew
2、ashingmachineswork,withakeyindicator,LEDdisplaysshowmachinewashinganddehydrationtime.washingmachines,theoverallcircuitmoduleincludingkeyboardmatrix,lamp,motorcontrolandpowersupplycircuit.controlproceduresdesignedtimerinterruptserviceprocedures,externalinterruptserviceproceduresandthemainprogram.KeyW
3、ords:automatic,intelligent89C20513 目录摘要0Abstract1目录1第一章绪言11.1 课题背景11.2 本课题的任务和要求41.3 系统解决的问题和拟采用的研究手段81.4 本文的工作9第二章系统的总体设计102.1 核心单元电路102.2 工作控制程序设计222.3 模拟软件调试24第三章系统的实现和关键技术341.1 硬件的选择与说明341.1.1 AT89C2051341.1.2 固态继电器的选用361.1.3 74LS05反相器六非门371.1.4 双2-4译码器74LS139381.1.5 TC4013BP391.1.6 电机441.2 汇编程序
4、与模拟软件451.2.1 主程序451.2.2 KEIL的使用方法61第五章总结71致72参考文献734 第一章绪言4.1 1.1课题背景洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器,开展非常快,全自动式洗衣机因使用方便得到大家的青睐,全自动即进水、洗涤、漂洗、摔干等一系列过程自动完成,控制器通常设有几种洗涤程序,对不同的衣物可供用户选择。展,洗衣机的性能将会不断完善。全自动洗衣机由于具有对衣物的磨损小、洗涤量大、节水等特点,越来越得到广阔家庭的青睐。随着社会的进步和生活水平的提高,人们对全自动洗衣机的功能多样化、操作简单化也提出了更高的要求。为适应这种变化,全自动洗衣机的控制器已由机械式、混合式逐
5、步过渡到全电子控制。单片机又称微控制器,或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的,所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小,故要求其控制器体积更小以便能嵌入其构造之中。而家用电器品种多功能差异也大,所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能,完全可以满足家用电器的需求。单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及开展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域.从此,计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要
6、的开展,并正在深深地改变着我们的社会。单片机的构造特征是将组成计算机的根本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的完整的单片微型计算机。6单片机独特的构造决定了它具有如下特点。1高集成度,高可靠性单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的,部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片,故可靠性高。 2控制功能强为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力,I/O口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能。 3低
7、电压,低功耗为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机的工作电压仅为1.8V3.6V,而工作电流仅为数百微安。 4优异的性能价格比单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机已开场使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可到达1MB和16MB,片的ROM容量可达62MB,RAM容量那么可达2MB.由于单片机的广泛使用,因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高。由于单片机功能的飞速开展,它的应用围日益广泛,已远远超出了计算机科学的领域.小到玩具,信用卡,大到航天器,机器人,从实现数据采集,过程控制,模糊控制等智能系统到人类的日
8、常生活,到处都离不开单片机.其主要的应用领域如下。 1在测控系统中的应用单片机可以用于构成各种工业控制系统,自适应控制系统,数据采集系统等。例如,工业上的锅炉控制,电机控制,车辆检测系统,水闸自动控制,数控机床及军事上的雷达,导弹系统等。 2在智能化仪器仪表中的应用单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化,智能化,多功能化和综合化等方向开展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正,线性化的处理等难题迎刃而解。 3在机电一体化中的应用单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品构造简化,控制走向智能化,构成新一代的机电一体化产品。这是机械工业开展的方向。 4在智能接口中的应用计算
9、机系统,特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进展接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度。例如,在大型数据采集系统中,用单片机对模/数转换接口进展控制不仅可提高采集速度,还可以对数据进展预处理。如数字滤波,误差修正,线性化处理等。 5在人类生活中的应用单片机由于其价格低廉,体积小巧,被广泛应用在人类生活的诸多场合,如洗衣机,电冰箱,空调器,电饭煲,视听音响设备,大屏幕显示系统,电子玩具,信用卡,楼宇防盗系统等.单片机将使人类的生活更加方便舒适,丰富多彩。4.2 1.2本课题的任务和要求单片机又称微控制器,或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的,
10、所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小,故要求其控制器体积更小以便能嵌入其构造之中。而家用电器品种多,功能差异也大,所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能,完全可以满足家用电器的需求。单片机主要用于计算机外设、实时控制、仪器仪表、通信和家用电器等各个领域,是计算机技术和电子技术的综合性应用,在不同应用场合其技术要求各不一样,因此设计方法和研制的步骤不完全一样。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指MCU、存储器、I/O接口和外设等物理器件的有机组合。软件是指系统监控程序的总称。在开发的过程
11、中,它们的设计不能完全分开,二者需要互相配合、不断调整才能组成高性能的应用系统。单片机应用系统的开发包括系统总体设计、硬件设计、软件设计、系统调试等几个阶段,它们有时穿插进展。1 .2.1设计任务1系统总体设计任务在进展系统设计之前,首先应根据对系统的功能要求及其应用环境等确定合理的、具体的功能和技术指标,对应用系统的可靠性、通用性、先进性、可维护性、以及本钱等进展综合考虑,以尽量合理并符合相应的标准。然后根据市场上各种单片机的货源情况和单片机的性能及开发工具等因素选择适宜的机型。接下来要根据系统中可能遇到的传感器、模拟电路、I/O接口、存储器和显示器等器件和设备进展器件选择,使之符合系统在精
12、度、速度和可靠性等方面的要求。最后确定硬件和软件的功能划分。由于在系统设计中某些功能用硬件和软件都能实现,在设计中应综合考虑研制周期和本钱等因素具体划分软硬件功能。2系统硬件设计任务硬件设计的任务是根据总体要求,在所选的MCU和各个元器件型号的根底上设计出系统的电路原理图,做一些必要的不见实验,以及工艺构造的设计加工,印刷电路板的设计制作和样机的组装等。在硬件设计中,需要考虑系统总线的负载能力、系统扩展时的片选方式、模拟电路的速度和精度等,如需扩展存储器那么尽量用一片完成,这样既降低了本钱,又减小了线路板的面积,同时提高了系统的可靠性。3系统软件设计任务单片机应用系统的软件设计是系统设计中最根
13、本而且工作量较大的任务。与系统机上操作系统支持下的纯软件不同,单片机的软件设计是在裸机的条件下进展的,而且随应用系统的不同而不同。在软件中一般需考虑以下几个方面：1根据要求确定软件的具体任务细节,然后确定合理的软件构造。一般系统软件的主程序和假设干个子程序及中断效劳程序组成,详细划分主程序、子程序和中断效劳程序的具体任务,确定各个中断的优先级。主程序是一个顺序执行的无限循环的程序,不停地顺序查询各种软件标志,以完成对事务的处理。在子程序和中断效劳程序中,要考虑现场的保护和恢复,以及它们和主程序之间的信息交换方法。2程序的构造用模块化构造,即把监控程序分解为假设干个功能相对独立的较小的程序模块分
14、别设计,以便于调试。具体设计时可采用自底向上或自顶向下的方法。3在进展程序设计时,先根据问题的定义描述出各个输入变量和输出变量之间的数学关系,即建立数学模型,然后绘制流程图,再根据流程图用汇编语言进展具体程序的编写。4在程序设计完成后,利用相应的开发工具和软件进展程序的汇编,生成程序的机器码。4系统的调试任务在系统样机的组装和软件设计完成以后,就进入系统的调试阶段。应用系统的调试步骤和方法是一样的,但具体细节与采用的开发系统即仿真器及选用的单片机型号有关。调试的过程就是软硬件的查错过程,分为硬件调试和软件调试。1硬件调试单片机应用系统的软硬件调试是分不开的,通常是先排除明显的硬件故障后再和软件
15、结合起来进展调试。常见的硬件故障有逻辑错误、元器件失效、可靠性差和电源故障等。在进展硬件调试时先进展静态调试,用万用表等工具在样机加电前根据原理图和装配图仔细检查线路,核对元器件的型号、规格和安装是否正确。然后加电检查各点电位是否正常。接下来再借助仿真器进展联机调试,分别测试扩展的RAM、I/O口、I/O设备、程序存储器以及晶振和复位电路,改正其中的错误。2软件调试软件调试就是检查系统软件中的错误。常见的软件错误有程序失控、中断错误不响应中断或循环响应中断、输入/输出错误和处理结果错误等类型。要把各个程序模块分别进展调试,调试通过后再组合到一起进展综合调试,到达预定的功能技术指标后即可将软件固化。系统的调试过程要结合具体的仿真器进展。2 .2.2系统设计要求AT89C2051单片机是ATMEL公司8位单片机系列产品之一,是一种20引脚双列直插式芯片。它含2KB可反复烧录的FLASH存储器,RAM字节也有128个,15个I/O口,5个中断,2个定时,已经可以满足程序的需要,指令也和51系
