《1013基于STC单片机的洗衣机控制器设计与实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1013基于STC单片机的洗衣机控制器设计与实现.docx（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、基于STC单片机的洗衣机控制器设计与实现摘要目前中国洗衣机市场正进入更新换代的时期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要 求也是越来越高。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平设计出更节能、功能更齐 全、更人性化的洗衣机。洗衣机的各项功能都是由单片机控制实现的，因此设计岀基于 单片机的洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。本次毕业设计任务是设计基于STC 单片机的洗衣机控制器设计与实现，主要实现一个洗衣机模拟系统，包括进水、排水、 洗涤、脱水等，实物可完全演示洗衣机所有功能。本系统主要包括水位检测模块、LCD显示模块、电机驱动控制模块、电磁阀控制模 块和键盘输入模块等五个部分组成。系统由硬件系统和软
2、件系统两部分组成，软件部分 利用Keil C51标准C编码器在8051微控制器的开放平台汇编代码。软件的调试主要通 过Keil uVision4软件进行操作，对程序编写过程中的语法错误进行查找、修改，然后再 进行编译连接，生成HEX文件，下载到STC12C5A60S2中。硬件部分包括Designer Release软件开发、PCB版图设计、制版与各个功能模块的 摆放与焊接等工作。最后进行系统的检査与调试工作，主要包括检査印制的线路板中虚 焊或短路情况及功能调试。洗衣机包括洗涤和脱水两种模式，洗涤模式时自动进水，循 环左右搅拌洗涤2分钟结束后，进入脱水模式将水自动排干，洗涤结束，最终完成了预 定
3、的设计指标。关键词：洗衣机控制器，电磁阀控制，电机驱动，单片机Design and Implementation of WashingMachine Controller Based on STC Single ChipMicrocontrollerAbstractChinas washing machine market is entering a period of renewal and has a huge market potential. Demand fbr washing machine is also increasing in the daily life of the p
4、eople. This requires that designers have a higher level of design so that more energy-efficient, more complete, and more humanized washing machine can be designed. Washing machine functions are controlled by a microcontroller to achieve. Therefore, the design of control circuitry washing machine bas
5、ed on microcontroller has a strong practical. The design task is to design and implement a washing machine controller based on STC microcontroller. The washing machine simulation system is achieved, witch including water injection, drainage, washing, dehydration, etc. All kind of washing function ca
6、n be demonstrated.The system includes a water level detection module, LCD display module, motor drive control module, composed of five parts solenoid valve control module and keyboard input module. System consists of two parts, consisting of hardware and software systems, Keil C51 use the software p
7、art of the standard C encoder open platform compilation 8051 microcontroller code. The main operating software debugging software by Keil uVision4, Programming process looks for syntax errors and modify them. Then the compilation is connected and HEX file is generated before downloading to STC12C5A6
8、0S2.The hardware includes Designer Release Software Development, PCB layout design, such as placing and welding the plate to work with various functional modules. Final inspection and debugging system, including checks printed circuit board soldered or short circuit conditions. Washing machine inclu
9、ding a washing and dehydration modes, automatic water washing mode, into dehydration mode will automatically drain the water, washing the scheduled end of the final completion of the design specifications.Key words: Washing machine controllers, solenoid valve control, motor drives, SCM摘要IABSTRACTII第
10、1章绪论21-1课题开发背景21-2设计目的及意义21.3国内外现状2第2章 关键技术介绍32.1微控制器简介32.2水位监测原理32.3直流电机驱动原理3第3章系统分析53.1系统结构与环境53.2系统可行性分析5第4章硬件设计74.1主芯片的选择74.2设计中涉及到重要器件介绍84.2.1 STC12C5A60S2 微控制器介绍84.2.2直流驱动电机芯片介绍84-2.3继电器芯片介绍84.3硬件电路设计843.1单片机的最小系统电路94.3.2单片机的液晶显示电路1043.3单片机的直流电机驱动电路1043.4单片机的电磁阀控制电路114.3.5单片机的水位检测电路1143.6单片机的时
11、钟电路12第5章软件设计135.1主程序设计135.2洗涤程序设计135.3漂洗程序设计145.4脱水程序设计14第6章系统测试156.1软件调试156.2硬件调试15第7章结论17参考文献18致谢19附录20第1章绪论随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品带给人们带来极大的便利，与人们的 生活紧密相连。电子产品智能化逐渐完善，电路的集成度越来越高，人们对电子产品的 要求也越来越高。本文就设计了一种基于STC单片机的洗衣机控制器。1.1课题开发背景科技高速发展的今天，很难想象没有洗衣机的生活会是怎样。1901年岀现了第一台 电动洗衣机，是洗衣机发展的一大进步，洗衣机开始逐步发展起来。洗衣机按
12、控制类型 分为普通型、半自动型和全自动型：按洗涤方式分为波轮式、搅拌式和滚筒式。随着电 动洗衣机的不断进步，近些年，变頻洗衣机、超声波洗衣机和模糊控制洗衣机等新式洗 衣机深受大家的喜爱，还有臭氧、纳米等技术应用到洗衣机中，给电动洗衣机增添了更 多功能，还有小容量洗衣机的研制，满足了不同人群的要求，我国洗衣机处于多元化发 展阶段。对于洗衣机的要求，要从质量、技术、功能等角度来评价。高度自动化从最初 的单筒洗衣机到双筒、套筒全自动洗衣机，再到模糊控制洗衣机，每一项技术的发展都 推动了洗衣机自动化的提高。目前，节能和健康化的洗衣机成为了人们的首选，自从纳 米抗菌技术应用于洗衣机后，使大家对健康家电更
13、加关注。大容量和微型化洗衣机也满 足了不同用户的需求。单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器，智能家电大都采用微控制器来实现，已 广泛的应用到家用电器中。由于家用电器体积小，控制器体积小正好满足这一要求，并 且，家用电器品种多，功能差异大，要求控制器具有灵活的控制功能，单片机完全满足 智能家电的要求。可见，基于单片机的洗衣机控制器必将有更大的发展。1.2设计目的及意义随着人民生活水平的提高，越来越多的人需要使用洗衣机。现在洗衣机自动化程度 越来越高，把衣服放进洗衣机里，打开开关洗衣机就会注水，一些先进的电脑控制洗衣 机，还可以智能的感觉到衣物的份量，智能加入适量的水和洗涤剂，智能设置洗涤的时 间
14、和强度，洗涤完后漂洗再甩干，更有些滚简机还会将衣物烘干，洗衣的整个过程完毕 以后还会用响亮的音乐提醒用户，用户可以在这个过程中去忙其他事，节省了不少宝贵 时间。总之，每一项技术的进步极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。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，这就要求设计者们有更高的专业和设计水平，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、功能更全而、更人性化的全自动洗衣机。 单片机具有体积小，控制功能灵活的特点。因此，设计岀基于单片机控制的全自动洗 衣机具有很强的实用性及现实意义。而本次设计的洗衣机控制器也是为了满足某些用
15、户 的不同需求。同时也将单片机控制技术用到了实际生活中，最重要的是将所学的东西运 用化，做到学有所用。1.3国内外现状全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式全自动洗衣机（也叫套桶式全自动洗衣机， 滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、搅拌式全自动洗 衣机分别占全球洗衣机市场份额的33%、52%和15%。搅拌式洗衣机目前还没有进入我 国市场，以下对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论。（1）滚简式洗衣机：更好地软化服饰纤维，减少洗涤的过程中服饰的损坏，并且可 以使洗涤后的服饰柔软和松弛，提升温度去洗涤可完全溶解洗衣机中的洗衣粉，让洗衣 粉中的弱酸性物质和污染物加快化学反应速度，
16、从而提升洗衣粉里酶的活性概率，同时 有效的分解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的作用，可大幅度的减少洗涤过程中对机械外 力的需求同。（2）波轮式洗衣机：因为滚筒式机的价格髙于波轮式机，所以波轮式机仍受到普遍 欢迎。关于水流：现在波轮式的自动洗衣机宣传重点放在新水流上，如LG品牌旗下的 挙击棒、松下品牌旗下双瀑布、荣事达品牌旗下的网絡水流等，但正如上而说到过的， 各个厂家是用不同的办法实现同一个目标，实际效果也差不多，所以不必太在意。关于 程序控制器：新研发的波轮式的自动洗衣机都采用单片机控制器系统，原来机械式的程 序器基已经被淘汰。不同厂家研发的不同型号的波轮式的自动洗衣机的控制程序大不相 同，最少
17、的也有好几个控制项，每一项又有几种不同的洗涤程序可供选择，足以満足不 同的洗涤要求，所以没有必要考虑这个问题。控制中的洗衣机，单片机利用水位传感器、 布量传感器、光传感器的信号以及电动机的转速，判断出衣物的质地、多少、肮脏程度， 从而自动调整对衣物进行合理的洗涤，缺点是价格太貴佝。现在已经有厂家开发岀了不 需要使用洗涤剂的洗衣机，还有的厂家开发出了更迷你的旅行洗衣机，小到可以在岀外 旅行时随身携带，为了更方便的操作有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机。总之， 将来的洗衣机会朝着使用更方便、更加节能、更加个性化的方向发展。第2章关键技术介绍2.1微控制器简介微控制器是将计算机的微型主要组成部分
18、集成在一个单芯片上的微型计算机。20 世纪60年代中后期微控制器诞生了，经历了 30多年的发展，其成本变得非常低，而性 能却变得非常强大，这使其应用已经遍及各个领域。例如条码阅读器、电机控制、扫描 器、游戏设备、消费类电子、电话、HVAC、工业控制、自动化（洗衣机、微波炉）等微控制器可以从不同类别进行分柝依据数据的总宽度可分为8进位、16进位和32 进位机：依据存储器内部结构可划分为Harvard结构和Von Neumann结构；根据存储器 的类别可划分为掩膜、OTP、闪存、EPROM：依据指令的结构可划分为CISC和RISC 微控制器。通过基于CISC与RISC构架的微控制器的对比分析，会发
19、现许多共同的特性，如 安全特性、外围设备、电源管理和在系统编程等。显然，它们都是适应具体应用的共性 要求而增加的功能。两者最大的不同是指令结构的差异。20世纪伟大的技术创新之一就是微处理器，通过微处理器衍生出的微控制器将各个 功能集于一身，为多方向应用开创了新局面，并将继续发挥不可替代的作用。2.2水位监测原理使用电极式液位计需要的前提条件是液体导电且不容易被电引燃。一根电极（一 般是地线）接到容器壁（如果容器是导电的）或是达到液体的最下面，另外一根电极（通 常是通过大阻值的电阻接到电源上）放到需要的液位高度上，液位一旦到达相应位置时, 液体导电能将比较器上边电极的信号拉低，如果液位达到预定的
20、高度，表示拉低则输出 信号，控制泵或阀停止加液可以利用此信号岡。如果倒过来用，较深位置加入高位电极, 比较电位变高的情况，用此信号表示液位过低，需要加液。电接点水位计是由水位测量容器、电极、电极芯、水位显示灯以及电源组成。电极 装在水位容器上组成电极水位发送器。电极芯与水位测量容器外壳之间绝缘。由于水的 电导率大，电阻较小，当接点被水淹没时，电极芯与容器外壳之间短路，则此位置即为 当前水位。2.3直流电机驱动原理H桥式电机驱动电路包括一个电机和4个三极管。要想运转电极，必须要让对角线 上的三极管完全导通。如图2.1所示，参考导通情况对应各个三极管对，电机中流过的 电流会从右到左或者从左到右，去
21、操纵电机的旋转方向。图2.1直流电机驱动原理图为了使电机运行，必须使一对三极管导通并在对角线上。例如，当Q1和Q4的导 通角导通时，电流通过正电源电极Q1管从左至右通过电机，然后返回到负电源通过Q4 管。流动的电流在驱动电机的顺时针旋转。当晶体管Q1和Q4导通时，由流过电流从 左向右穿过电机，驱动电机在一个特定的方向转动。第3章系统分析3.1系统结构与环境本设计为基于STC单片机的洗衣机控制器，是以数字集成电路技术为基础，以 STC12C5A60S2单片机为核心，软件、硬件相结合，组成洗衣机控制电路、实现了洗衣 机进水、洗涤、脱水、排水等功能的自动运行，并且通过LCD来指示洗衣机的工作状 态。
22、本设计的操作系统是Window 7,软件代码运用的是Keil uVision4开发工具，PCB 版图设计开发的是Altium Designer Release 10画图工具。本设计主要实现一个洗衣机模拟系统，包括进水、排水、洗涤、脱水等，实物可完 全演示洗衣机所有功能。系统由硬件系统和软件系统两部分组成。系统软件部分由C语 言编写，易读，可移植性好。要求实现对各个功能模块中的主逻辑芯片的时序控制：硬 件部分主要设计一个洗衣机洗涤程序控制器，洗衣机包括洗涤和脱水两种模式，洗涤模 式时自动进水，达到规定水位时，停止进水，循环左右搅拌洗涤2分钟，洗涤结束后， 进入脱水模式，将水自动排干，并启动快速转
23、动模式进行甩干，最后响铃提示用尸洗涤 结束。系统结构框图如图3.1所示。图3.1系统结构框图系统各个功能模块主要围绕主芯片STC12C5A60S2单片机实现功能,包括水位控制 模块、LCD显示模块、蜂鸣器、开关水闸模块、LED灯光模块、电机驱动模块、键盘 控制模块。3.2系统可行性分析按下开始按钮后，进水电阀开启然后开始放入水。达到一个较高水位时停止进水， 开始洗涤模式。洗涤模式时洗衣机内桶顺时针洗涤15s暂停3s,再逆时针洗涤15s暂停 3s,又顺时针洗涤15s暂停3s.重复这个循环30次。洗涤模式结束后，排水电阀开 启，进入排水模式。当水位下降到一个较低的程度时，开始脱水状态并同时排水，脱
24、水 状态的时间为10s这样就达到了从进水状态到脱水状态的一个大循环。经过3次上述 大循环后，洗衣机自动报警。报警3s后，自动停机。此过程模拟了洗衣机工作的整个 过程，通过该案例的研发，可以深入了解洗衣机的整个工作过程，充分显示了该毕设所 用技术的实用性。本系统所采用的关健技术包括直流电机的驱动控制电路的系统实现，水位检测模块 的设计及各功能模块的主逻辑芯片的时序控制，从网络、书籍中可以找到这些技术的相 关文档，上面有这些技术详细的分析和解释，因此通过熟读这些技术文档就可以掌握本 设计涉及的各项技术。另外在大学期间学习了数字信号处理、模拟电路、数字电路、单 片机等课程，这些课程的学习为毕业设计的
25、实现打下了扎实的理论基础，因此，本毕业 设计的实现在技术上是可行的。第4章硬件设计4.1主芯片的选择对于洗衣机控制器而言，选择适合的CPU是本设计中最重要的部分，所选择的CPU 需要功能全面，性价比髙，还需要有丰富的接口资源。目前应用比较广泛的CPU就是 STM32系列单片，该款单片机是一款32位基于ARM内核开发的单片机，数据处理能 力比较强大。但是内核开发的单片机程序比较复杂，处理学习都非常困难，不适合没有 基础的同学使用。因此，种种的限制让我放弃了此型号的单片机。与STM32系列类似的MSP430也是世面上比较常见的单片机，它使一款16位的混 合信号处理器，由于针对实际的需求，不同的模块
26、集成在一个芯片上，所以它才会被称 为混合信号处理器。这个系列的单片机在便携式仪器中经常出现。我没有选择这款单 片机的原因是该单片机的价格高昂，引脚也比较多，对于我这种新手来说，前期版图设 计和焊接工作是个非常大的难题，因此作为本次项目的设计业不是一款合适的单片机。通过了解市场上常用的单片机类别，根据层层的筛选，最终还是选择了大家最为熟 悉的51系列单片机。为了学习简单，Intel公司推岀了 AT89C2051、AT89C4051等单片 机，这些单片机可以看成精简型的8051单片机。比较适合初学者的需要。无论是在技 术的成熟度还是在芯片的功能方面都高于同类产品。51单片机的技术在国内已经非常成
27、熟，许多初学者都是先学51单片机再学其他的单片机的卩呢大多数大学更是以51单片 机为基础来教学。因此在本设计中采用处理数据的单片机是MSC系列的单片机。不但 价格便宜，技术成熟，非常适合我们这样刚刚入门的初学者。很多公司都在生产MSC系列的单片机，国内公司生产的STC89C51系列单片机跟 国外公司生产的同系列的单片相比，就下载程序而言相对就简单方便很多，只需要一个 串口下载即可，就是只要购买一根串口线我们就可以对单片机的程序进行下载和调试 不仅仅是这些，STC89C51系列单片机在价格上也有一定的优势，性价比非常高。在资 源上也远远多于其他单片机，无论是在时钟还是内存方面。因此本设计是以 S
28、TC12C5A60S2单片机为基础而设计的。4.2设计中涉及到重要器件介绍本设计中主要涉及到的主要器件有单片机主芯片、直流电机驱动芯片、继电器模块、 液晶显示器、水位监测模块、蜂鸣器模块、时钟模块、按鍵模块、电源座模块。4.2.1 STC12C5A60S2微控制器介绍STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、低功耗、抗干 扰的最先进一代的单片机，传统的8051单片机也可以兼容此款单片机的指令代码，并 且此款单片机的速度要比传统单片机的速度快8-12倍。特点是内部集成了专用重置电 路，10位A/D转换，8路高速，2路PWM.针对电机控制，适合强干扰的场合卩2】。ST
29、C12C5A60S2是有3V和5V两种电压工作模式，工作频率可达到48MHZ, ROM 最大可达到62K,并且可以拓展到512字节和1280字节，工作范围比其他的单片机要 大40MHZ。具有系统可编程和在应用编程两种模式，可以通过串口直接下载用户程序, 操作起来简单方便。4.2.2直流驱动电机芯片介绍L293D芯片是一种集成的4路径的电机启动、高电流、高电压，研究用于相连DTL 或TTL规则电平，启动电感负载，开关功率晶体管和电感负载包括DC、继电线、步进 电机等等。为了简化双电桥的应用，L293D每个通道都配有一个使能输入。具有独立的电源， L293D逻辑输入电路可以工作在较低的电压。另外，
30、L293D还内置钳位二极管。L293D 适用于频率达5 kHz的开关应用卩气4.2.3继电器芯片介绍继电器是一种电控装置，英文名称：Relay,当输入量的变化符合要求时，阶跃变 化的电控预定量的电气操作输岀电路的一种器件。它实际上是一个很小的电流“白动开 关来控制大电流操作，通常应用于自动控制电路中。这种电控装置具有一个控制系统 相互作用一个被控制系统。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本 设计所采用的DS2Y继电器为松下产品,松下电工以其优异的电气性应用于各个行业中。 4.3硬件电路设计图4.】PCB版图本系统硬件电路涉及到的主要模块包括单片机最小系统电路设计，液晶显示电路设
31、 计，电机驱动电路设计，水位检测模块以及继电器控制模块等组成。最终完成的PCB 电路版图如图4.1所示：4.3.1单片机的最小系统电路单片机最小系统包括一个时钟电路和一个复位电路。复位电路又分为开关复位电路和上电复位电路。我使用的复位是上电复位电路，如图4.2所示。X。ffnTpj ? _CI-KCX/TOIXT TO P3.4CX.KOXJTl.TNT/ri P3 5PO.l ADIPO.2 AD2PO.3 AD310KMSCLKADC711.?图4.2 STC12C5A6OS2单片机最小系统电路单片机中的设置位和重置位，其目的是将电路初始化到一个已知状态。复位时单片 机是将存储设备和寄存器
32、的数据重置到出厂设置。单片机复位电路功能就是把现在的状 态初始到一个空的状态。时钟电路分为内时钟和外时钟两种模式，本设计采用外部时钟，因为外部时钟的频 率比较高，能产生自激震荡，产生时钟信号，并在晶振的两侧加上电容起到了微调时钟 频率的作用，让频率更加稳定卩4】。4.3.2单片机的液晶显示电路LCD 1602的显示电路如图4.3所示。图中的1管脚和2管脚代表的是电源，3管脚 是一个调节液晶对比度的电位器，4管脚是向液晶控制器写数据和写命令选择端，5管 脚是液晶的读写选择端，6管脚是液晶的使能信号端。4管脚和5管脚和6管脚分别接 到单片机的P12接口和Pl 1接口和P10接口卩孔7引脚到14引脚
33、是液晶的数据总线用 于传输数据和命令，接到单片机的P0 口，在它们之间加上10K的上拉电阻使传输的数 据更加稳定。15引脚和16引脚是液晶的背光电源。GND |VCC5VR401OKU4VCC5VHJ1602A图4.3液晶显示电路原理图4.3.3单片机的直流电机驱动电路本设计的直流电机驱动电路使用的是Texas Instruments生产的L293D型号的电机驱动集成电路芯片，L293D属于推挽式芯片，是4通道电机驱动并且内置箝位二极管，封 装类型为DIP,中间的4个引脚用于散热。它的工作电压为4.536V,单通道输岀电流 为600mA,峰值输出电流为1.2A。受其驱动能力的限制，多应用在小型
34、机器上。如图4.4所示。gw 8 IGNDGNDP2O图4.4直流电机的驱动电路4.3.4单片机的电磁阀控制电路电磁阀式继电器是一种电控装置，它具有两种控制系统，一种是输入回路控制系统, 另一种是输出回路被控制系统，在白动控制电路中得到广泛的应用，它实际上是一个很 小的电流“自动开关”来控制大电流操作。本设计使用的继电器为电磁阀控制，控制电 磁阀的通断，就是控制12V电源的通断，其工作原理是在给源极和漏极之间加上正确 极性和大小的电压后，再给源极和漏极之间加上控制电压，就会有相应大小的电流从源 极流向漏极，如果信号电压够大，这个电路就能瞬间饱和而成为一个开关了卩3】。具体电路图如下图4.5所示
35、。图4.5继电器驱动电路该装置的部件包括触点簧片、线圈、铁芯、衔铁。当我们把特定的电压加在线圏两 侧，即本设计中，置标号Relay对应的IO引脚为低电平时，三极管S8550导通，在这 种情况下，一定的电流会在线圏中流过，从而产生电磁效应，继电器中的衔铁就会在电 磁力吸引的作用下克服回拉弹簧张力吸引到铁芯，从而使衔铁的动触点与衔铁的静触点 吸合。当线圏不通电时，电磁吸力消失，衔铁被弹簧的反作用力返回到原来的位置，使 原来的静触点与后而的动触点吸合。为了达到电路中的导通和切断的目的，所以才这样 去吸合和释放。当Relay设置为低电平时，那么继电器开始吸合，4管脚和8管脚就可 以导通，此时连接到4管
36、脚和8管脚的电磁阀处于给电状态卩61。4.3.5单片机的水位检测电路因为洗衣机在注水和放水的时候，要对当前水位进行检测，本设计实现的探针式水 位传感器如图下图4.6所示。图4.6水位检测电路其工作原理是利用水的电阻特性。当水位达到相应的位置上的两个探头，水传感器探头就直接被电阻短路，利用比较器对LM324放大器的正负输入端进行比较，当2管 脚和6管脚对应负输入端电圧小于3管脚和5管脚对应的正输入端时，1输出管脚和7 输出管脚则输出高电平，反之输出低电平。故本设计的水位传感器，当两探针接触到水 时，1管脚和7管脚输出高电平，将此信号传到单片机的一个IO 口，即可得到水位的 当前状态。当注水达到一
37、个固定的水位时，电磁阀被继电器控制关闭，停止注水，然后 开始电机工作，进而进入洗涤状态。当放水的时候，水位传感器检测到低电平时，即放 水干净，此时即可开始电机旋转，进入脱水模式。4.3.6单片机的时钟电路时钟模块的芯片我选择了 DALLAS公司生产的DS1302实时时钟芯片，它的工作最 低和最高电压分别为2.5V和5.5V。是一种高性能、低功耗、带RAM的时钟电路芯片， 它不仅对年月日还是时分秒都可以进行计时，并且还拥有闰年补偿功能本设计设计 实时时钟电路如下图4.7所示。该实时时钟电路可以用于实现定时及预约功能。图4.7实时时钟电路该款产品利用CPU与三线接口来同时进行通信，并利用突发模式传
38、输RAM时钟信 号或是多个数据字节。DS1302里面部分存在一个用于短时间存储数据的31x8的RAM 寄存器oDS1202是DS13O2的上一代作品，DS1302完全兼容到DS1202,不同的是DS1302 增加了主电源和后背电源，并在电路上加入双电源的引脚，同时扩充了对电流充电功能。第5章软件设计5.1主程序设计根据硬件设计要求控制主程序流程图如图5.1所示。图5.1软件控制流程图开始进入到模式选择阶段，然后启动注入水，水位监测器会监测水位是否达到预定 值，达到后电机循环反复转动开始洗涤，预定洗涤时间到达后脱水，最终结束卩錦5.2洗涤程序设计洗涤是洗衣过程中的主要步骤。当进水结束后进入洗衣状
39、态，洗衣开始，电机正转反转一直循环，当洗衣时间等于零时，洗衣结束进入漂洗，程序流程图如图5.2所示：图5.2洗涤程序流程图5.3漂洗程序设计漂洗是一个比较固定的洗衣方式，与洗涤过程操作相同，只是时间短一些。漂洗次数为二次。漂洗程序流程图如图5.3所示：图5.3漂洗程序流程图5.4脱水程序设计脱水前先打开排水阀排水。然后启动电机脱水并保持排水阀开启，然后停止脱水, 最后洗衣完成。程序流程图如图5.4所示：图5.4脱水程序流程图窺環彻向夾慚 别实现的方法。本设计软件调试中的模块包括水 位监袍赛,显醞蘇長粗靜模块.直流电机驱动模块、电磁阀控制模块，每 个独立的模块功能调试完成后；将这些单个模块的程序
40、通过主程序合并到一起，最后在 对合并完最终的程序进行最后调试；调试成功后在写讲单片机看是否能再电路板上实际 工作。编程语言的软件设计采用的是。语言编写C首先对程序讲行第一次调试；在没有各功能模块芯片的支持，系统是无法正常工作 的，而一个程序是否能正常运行，第一就是要检査它的语法上是否有错误c主要通过隐句uVig泌软件进行操作，首先将写好的程呷琴到程序编码器中编辑，因为在调试中是没 有试验箱的，所以在调试时只能看有没有错误丄即程序只能编辑達榜，如果其间有连接 的错误，打开错误提示信息，编辑窗口源疽序赂错误的地壬将参出现晃标，按照光标 源文档-下的位置讲行修改即可.在修改正确以后再进行编译连接，最
41、后产生一个HEX文件，该文件就是程序的代码文件；将代码文件下载到电路里，按照功能要求对电路进行调试； 并重复多次的对程序进行调试和修改；以达到基本功能的要求，经过很多次的修改，利 用大量时间的编译，最终下载到仿真软件里，名个模块功能终于都能实现了c就。显示问题丄本次设计甲最终；方案是采用L8显示屏实现显示功能，最初数码 管显示不正常, 出现闪瞰象项过调试发.现这 是由于延时时间选择不当会使人眼产生 视觉暂留效果，吊吾好耐镰必须験哽部时间延时.由于一开始所选用的延时时 间太短，因此出现闪烁现象在增加显示延时后，数码管显示正常C通过以上不同阶段的测试；初始状态、讲入系统测试.水位检测电磁阀控制、L
42、ED 显示等功能的测试，所有功能都达到预期的设想。务宾霞辭就电子产品的硬件测试首先要排除系统中明显的硬件故障后才和软件结合起来调试.、在讲行硬件调试时先进行静态调试，然后检査各 讲行联机调试，分别测试扩展的RAM. 口、其中的错误。在硬件调试过程中常见的硬件故障有gmax.bookl 预览与源文档一致下载高清无水印元器件失效，元器件失效的原因包括两个方面，一方面是器件本身已损坏，另一方而是组装过程中造成元器件失效。可靠性差：引起系统不可靠的因素很多，如金属孔、插件接触不良会造成系统时好 时坏，经不起震动：内部和外部的干扰、期间负载过大或热稳定性差等造成逻辑电平不 稳定：另外，走线和布局的不合理
43、等也会引起系统可靠性差。通过我们Altium Designer 10软件画岀电路图，并严格按照所制电路图的布局开始 各个模块的焊接，最后制作岀完整的实物，实物效果如图6.1所示：图6.1实物图焊接各个功能模块，进行调试，最终实现了洗衣机模拟系统，包括进水、排水、洗 涤、脱水等，程序控制器包括洗涤和脱水两种模式，洗涤模式时自动进水，达到规定水 位时，停止进水，循环左右搅拌洗涤2分钟，洗涤结束后，进入脱水模式，将水自动排 干，并启动快速转动模式进行甩干，最后响铃提示用户洗涤结束。实物演示的过程如上 所述可以完全达到预期目标。第7章结论计算机时代已经到来，给人类带来的冲击是前所未有的，同时它也为人们
44、的生活提 供了实现飞跃的机遇。我们的家用电器要面向现代化、面向世界、面向未来。我的这个 系统就奔着这种方向去实现。这个设计洗衣机要完成洗衣工作，除了对一般洗衣过程的 人工工作及效能进行模拟之外，还要根据洗衣机的机械电子性质进行有关控制和检测。 对于一台全自动洗衣机而言，首先要求能完成洗衣功能：同时还要根据用尸的不同要求 设置几种不同的洗衣程序；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：保证高速运转是脱水的安全性等实现的功能。在确定论题阶段，这个阶段主要是翻译相关的英文文档，写课题申报表和开题报告 的基础性工作。通过这些更加详细了解所选课题的相关技术和设计思
45、路，对设计有个整 体的构思。接下来时设计和调试阶段，这个阶段是最重要的阶段。设计包括硬件和软件 的设计，软件部分通过Keil uVision4软件进行操作，对程序编写过程中的语法错误进行 査找、修改，然后在进行编译连接，生成HEX文件，下载到STCI2C5A60S2中。由于 C语言接触不深，也是先学习再应用，所以耗费大量的时间去学习，这也是对我的一个 考验。硬件部分首先利用Designer Release软件开发以及PCB版图设计、编译和制造，然 后制版设计各个功能模块的摆放，最后完成焊接工作。在实现洗衣机进水、洗涤、脱水 及排水等基本功能的前提下，本设计添加了预约功能和留水功能。预约功能主要
46、用于让 洗衣机定时工作，以便可以在人员外岀的情况下也可以在规定的时间里完成洗涤工作， 以保证洗过的衣服不至于存放洗衣机中时间过长，进而可以在人员一回来就对洗涤过的 衣服进行晾晒，节约了时间。留水功能，主要是为了节能环保。在设计程序时也费比较 多的时间，尤其是在LCD 1602显示程序的编写过程中花费了不少的精力。接下来的编 码，虽然有了前面的理论知识，但是实际操作起来却有很多问题，经过老师的帮助和自 己的钻研，终于将困难一个接一个的解决了，增强了自己解决实际问题的能力。由于是第一次设计这么完整一件作品，无论是在硬件设计方而还是软件设计方面都 有很多的不足之处。但总的看来，本设计在技术上实现了基
47、于STC系列单片机的洗衣 机控制器工作流程的模拟工作，满足了设计要求。经过这么一段时间的学习，为将来走 向工作岗位打下了坚实的基础，对以后工作中遇到的问题有了解决问题的思路，增强了 解决问题的能力和信心。参考文献1 姜国强.基于Freescale微控制器的洗衣机控制系统设计D,上海交通大学，20082 樊斌.Class D音频功率放大器研究与设计D,西安电子科技大学，20093 林红，周德霞.模拟电路基础M,清华大学，20074 张海波.全自动洗衣机控制器的设计D,南京理工大学，20125 贾国华.单片机在洗衣机中的应用研究J,电子世界，2012, 6 (4) : 22-236 王晓明.电动机
48、的单片机控制M,北京航空航天大学出版社，20027 张毅刚.MCCS51单片机应用设计M,哈尔滨工业大学出版社，20008 美徳兰佐.微机接口技术实验教程(英文版)，机械工业出版社，20049 谢宋和.全自动洗衣机模糊控制系统设计M,电子测量技术，199710 谟清平，东芝单片机原理及其在家用电器中的应用M,北京航空航天大学出版社， 200011 Zhao Dawei. Jin Minghe. Jiang Li 等. Development of an underactuated prosthetic hand with the step motorJ,高技术通讯(英文版)，2006. 12 (4) : 341-34512 王治刚.