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1、课程设计格式样本 单片机系统 课程设计 成绩评定表 设计课题:基于89C51的全自动洗衣机控制器设计学院名称:电气工程学院 专业班级:自动F1104 学生姓名:张笑 学号:0610 指导教师:臧海河 设计地点:31-504 设计时间:2022-12-212022-01-03 单片机系统 课程设计 课程设计名称:基于89C51的全自动洗衣机控制器设计专业班级:自动F1104 学生姓名:张笑 学号:0610 指导教师:臧海河 课程设计地点:31-630 课程设计时间:2022-12-212022-01-03 单片机系统课程设计任务书 目录 1 概述. . (4) 1.1 研究背景 (4) 1.2
2、对全自动洗衣机的说明 (5) 1.3 基本功能概述 (6) 2 总体方案设计. . (6) 2.1 方案选取. . (7) 2.2 系统框图. . (9) 2.3 总体方案设计. . (10) 3 硬件电路设计. . (11) 3.1 电源电路设计. . (11) 3.2 单片机及其外围电路设计. (12) 3.3 显示电路. . (13) 3.4 执行电路. . (14) 4 系统软件设计. . (14) 4.1 主程序设计. (15) 4.2 中断服务程序设计. . (16) 4.3 子程序设计. . (18) 5 系统调试与总结. . (21) 5.1 系统功能测试. . (21) 5.
3、2 技术指标测试. . (21) 5.3 总结. . (22) 参考文献. . (22) 附录A 系统原理图 (23) 附录B 部分源程序 (24) 1 概述 1.1 研究背景 1858年,一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机到70年代后期,以微处理器控制的全自动洗衣机在日本问世,开创了洗衣机发展史的新阶段。洗衣机的出现让人从辛苦的洗衣过程中解脱出来,提高了人们的生活效率,改善了人们的生活方式。特别是近几十年,随着微型机的出现并应用于家电中,智能化的家电极大的方便了人们的生活。 在智能化家电中,应用较多的就是单片微型计算机,单片机具有体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价
4、格低等优点。此外还应用于广泛应用于仪器仪表、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域,在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。 随着人们生活水平的提高,人们希望能腾出更多的时间去学习、工作。全自动洗衣机能够自动完成预洗、洗涤、漂洗、脱水甚至烘干,洗衣全部过程不用人工参与。许多家庭都选择了全自动洗衣机。因此学习了解全自动洗衣机的工作原理就显得极为重要。 1.2对全自动洗衣机的说明 1.2.1 全自动洗衣机的洗衣原理 全自动洗衣机可以完成洗涤、漂洗及脱水过程的自动转换,通常采用套桶方式,即将离心桶(内桶)和盛水桶(外桶)同轴地套在一起,故又称为套桶式洗
5、衣机。全自动洗衣机在程控器的控制下自动完成洗衣的全过程。洗涤时,程控器将进水阀打开至水位达到设定值,电动机带动波轮旋转,使水及衣物完成洗涤或漂洗过程;排水时,程控器打开排水阀,将洗涤液或水排出;脱水时,程控器仍将排水阀打开,并使离合器动作,完成机械转换,电动机带动离心桶高速旋转,完成脱水过程。 1.2.2 进水电磁阀的工作原理 进水电磁阀的作用主要为控制自来水进水,为洗衣机提供适量的洗涤、漂洗用水。进水电磁阀结构图如图1所示。进水电磁阀的开关主要由阀内的线圈控制动铁芯来完成。如果线圈不通电,这时打开自来水龙头,水不会流入洗衣机;当线圈通电后,阀被打开,自来水通畅地流入洗衣机。进水电磁阀基本结构
6、主要由一个螺管电磁铁和橡胶阀构成。其工作原理是,电磁铁线圈通电后,形成磁场,吸引铁质阀芯上移,离开膜片,水流导通。电磁铁线圈失电后,在复位弹簧及重 力作用下,阀芯下沉压紧膜片堵住水道,停止向洗衣机内注水。进水电磁阀的进水口一般有一个过滤网,以防污垢堵塞进水电磁阀橡胶阀。 橡胶阀 接线端子 线圈绝缘层 线圈 阀心骨架 弹簧 阀芯 壳体 塑料导阀 导管 塑料限流垫 橡胶限流垫 过滤网 图1.2进水电磁阀结构图 1.2.3 水位开关控制原理 水位开关又叫做水位压力开关、水位传感器、水位控制器,它是利用洗衣桶内水位高低潮产生的压力来控制触点开关的通断。水位开关用塑料软管与盛水桶下侧的储气室口相连接。当
7、向盛水桶内注水时,随着水位的升高,储气室的空气被压缩,并由塑料软管将压力传至水位开关。随着气压逐渐升高,水位压力开关内的膜片变形并推动动触点与常闭触点分离,常闭触点与公共触点迅速断开,常开触点与公共触点闭合,从而将水位已达到设定值的信号送至程控器或将连接进水阀电磁线圈的电路断开,停止进水。当洗衣机排水时,随着盛水桶水位的下降,储气室及塑料软管内的压力逐渐减小,当气体压力小于弹簧的弹性恢复力时,常开触点与公共触点迅速断开,常闭触点与公共触点闭合,恢复到待检测状态。旋转水位开关的旋钮选择水位,就是旋转凸轮,通过改变压力开关凸轮的位置可改变恢复弹簧的弹性力,进而改变橡胶膜片变形所需气体的压力,改变水
8、位的设定值。 1.2.4离合器的工作原理 离合器是波轮式全自动洗衣机的关键部件,它主要的作用是在电动机启动后,通过三角皮带传动作用,将电动机的动力传递到离合器上,离合器就可实现洗涤和漂洗时的低速旋转和脱水时的高速旋转,并执行脱水结束时的刹车制动的动作。减速离合器的动作受排水电磁铁的控制,有洗涤和脱水两种状态。洗涤时,电动机运转,通过减速离合器,降低转速带动波轮间歇正反转,进行洗涤,此时 洗涤脱水桶不转动;脱水时,电动机运转,通过离合器,高速带动洗涤脱水桶顺时针方向运转,进行脱水,此时波轮也随着洗涤脱水桶一起运转。目前波轮全自动洗衣机通常使用减速离合器。 1.3基本功能概述 全自动洗衣机包括启动
9、按钮、进水口、控制器、洗涤桶、波盘、排水口、洗涤电机等组成。当洗涤衣服时,按下启动按钮,由单片机控制进水泵从进水口进水,进水五分钟后,由单片机控制进水泵停止工作;然后由单片机控制洗涤电机转动进行洗涤,洗涤过程包括漂洗,洗涤二十分钟后,单片机控制洗涤电机停止工作;接着,单片机控制排水泵开始工作,使洗涤衣物后的污水从排水口排出,排水五分钟后关闭排水泵,洗涤结束。 全自动洗衣机控制要求是能实现自动进水、洗涤、排水和实时显示洗衣机的工作状态及其该状态的工作时间的控制要求。 按下启动按扭,开始进水,进水泵工作五分钟后自动停止工作,开始洗涤。 洗涤时,洗涤电机开始工作,带动波盘旋转进行洗涤。 如此洗涤电机
10、工作二十分钟后,停止工作,开始排水。 排水时,启动排水泵,排水五分钟后关闭排水泵,洗涤结束。 另外,洗衣机工作时,有五位LED实时显示洗衣机的工作状态及其该状态的工作时间。 2 总体方案设计 2.1方案选取 2.1.1对全自动洗衣机控制器的说明 全自动洗衣机依据程控器的种类可分为微计算机式程控器全自动洗衣机和机电式程控器全自动洗衣机两种。 微计算机式程控器全自动洗衣机是由CPU芯片发出各种指令,利用电磁铁或晶闸管控制电器执行部件运行的。机电式程控器全自动洗衣机是通过程控器内的各个触点分别接通和断开,来接通和断开线路控制电气部件运行的。无论哪一类型的电气控制系统,它们控制的对象都是一样的,即进水
11、电磁阀、排水电磁阀和电动机;它们的检测机构也是一样的,即盖(安全)开关和水位(压力)开关。全自动洗衣机控制系统方框图如图2.1.1所示,电路简图如图2.1.2所示。 图2.1.1 全自动洗衣机控制系统方框图 开关 图2.1.2 全自动洗衣机电路简图 C4的作用,利用电容器对交流电流的移相作用,与电动机副绕组配合,产生与主绕组相位差90的交流电。使电动机内形成旋转磁场。安全开关的作用,当脱水时打开洗衣机盖时或脱水内桶摆动幅度过大时切断电动机的供电电源,迫使脱水电动机停止转动进入保护状态。 2.1.2 CPU选型 控制器的选择是确定整个系统硬件方案的关键,它关系到洗衣机性能成本等因素,对于全自动洗衣机,控制器的可选方案有以下三种: PIC系列:PIC系列单片机采用Harvard双总线结构,运行速度快,它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理。此外,它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。该系列单片机的专用寄存器并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内(80FFH),而是分散在四个地址区间内。只有5个专用寄存器,得反复地选择对应的存储器,这多少给编程带来了一些麻烦。 A VR系列:A VR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机,其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,
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