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1、tianjin university of technology and education畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)專 業(yè): 電子信息工程 二一 年 六 月畢業(yè)設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)based on 51serial single chip computer controller design for dishwasher machine系 別:電子工程學(xué)院2010 年 6 月摘 要洗碗機(jī)又稱洗碟機(jī)或餐具清洗機(jī),是一種代替人工洗滌碗、碟、杯、盤和勺等餐具的家用電器。家用洗碗機(jī)在我國(guó)具有巨大的市場(chǎng)潛力,隨著洗碗機(jī)性能的不斷改善及消費(fèi)者認(rèn)識(shí)的不斷提高,家用洗碗機(jī)必將成為我國(guó)“21世紀(jì)廚房新亮點(diǎn)
2、"?;谀:刂频娜詣?dòng)洗碗機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng),以單片機(jī)at89s52為核心,可以實(shí)現(xiàn)洗碗機(jī)的智能控制,提高洗碗質(zhì)量,節(jié)約能源。硬件結(jié)構(gòu)框圖及軟件流程圖是該系統(tǒng)的重要組成部分,在整個(gè)控制過程中,模糊控制軟件起了決定性的作用基于51單片機(jī)的洗碗控制系統(tǒng),控制面板由按鍵、指示燈和lcd 顯示器組成。按鍵選擇洗衣機(jī)工作方式,指示燈配合按鍵工作,lcd 顯示器則顯示洗碗機(jī)洗滌和排水時(shí)間。洗碗機(jī)的整體電路模塊包括鍵盤矩陣、指示燈、電動(dòng)機(jī)控制及電源電路??刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)包括定時(shí)中斷服務(wù)程序、外中斷服務(wù)程序及主程序。關(guān)鍵詞:模糊控制;洗衣機(jī);全自動(dòng);洗衣控制系統(tǒng);51單片機(jī);控制程序abstractdis
3、hwasher is also known as dining utensils cleaning machine,is an artificial substitute for washing bowls,plates,cups,plates,spoons or other utensils of household applianceswith the improving of household dishwasher and the rising of consumer awareness,household dishwasher has a huge market in china,h
4、ousehold dishwasher is boundto become a”new hi9111ight ofthe 21st century kitchen”based on fuzzy control, completely automatic washing machine control system has at89c51single chip computer as a core, can realize intelligent control to save energy and enhance quality. the hardware diagram and softwa
5、re flow chart are important part of the system. the fuzzy control software play a decisive role in the whole control process. based on 51 serial single chip computer, control system of washing machine consists of a control panel which includes the pressing keys, displaying lamps and led device. the
6、pressing keys select washing operation mode, the displaying lamps cooperate with the pressing keys. led device displays time span for washing and dehydration. the circuit module includes key matrix, lamp, motor control and power supply. the software includes interruption program and main program. ke
7、y words:fuzzy control; washing machine; completely automation; control system for washing; 51serial single chip computer; control program目 錄1引言11.1問題的提出11.2課題研究的意義12設(shè)計(jì)任務(wù)22.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容22.2主要技術(shù)指標(biāo)23方案論證33.1選用單片機(jī)at89s5233.2選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊l298n44硬件電路設(shè)計(jì)54.1系統(tǒng)整體框圖54.2人機(jī)交互硬件54.2.1 液晶顯示屏54.2.2 鍵盤124.2.3 led及蜂鳴器134.3 電
8、機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊l298n134.3.1功能特性134.3.2引腳定義144.4單片機(jī)at89s52154.4.1 at89s52功能特性154.4.2 芯片結(jié)構(gòu)154.4.3 引腳功能165軟件設(shè)計(jì)195.1 主程序流程圖195.2 液晶顯示子程序流程圖205.3 鍵盤驅(qū)動(dòng)程序215.3.1 初始化子程序215.3.2 按下判斷子程序215.3.3 等待抬起子程序215.3.4 鍵盤掃描子程序225.4 鍵盤子程序流程圖236測(cè)試結(jié)果及分析246.1 硬件電路測(cè)試246.2 系統(tǒng)測(cè)試246.2.1 測(cè)試方法246.2.2 功能測(cè)試及分析24結(jié)論25致謝語26參考文獻(xiàn)27附錄1 原理圖28附錄2 程
9、序29附錄3 英文原文51附錄4 中文譯文59天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1引言1.1 問題的提出電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展,促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。可以說微機(jī)測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門?,F(xiàn)有的機(jī)械式雙缸洗衣機(jī)定時(shí)器存在著停擺,輪子打滑,進(jìn)水等可靠性低的問題,為提高產(chǎn)品的質(zhì)量,本文提出了一種采用at89s52設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制器的設(shè)想,由于at89s52芯片具有價(jià)格低、體積小、可靠性高等特點(diǎn),它可以有效地提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比,并可使產(chǎn)品更新?lián)Q代。因此設(shè)計(jì)了基于51單片機(jī)的洗衣機(jī)控制器。1.2 課題研究的意義世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)是在1874年由
10、美國(guó)的比爾 布萊克斯通研制成功的。我國(guó)洗衣機(jī)于1957年在沈陽試制成功。到了八十年代,我國(guó)洗衣機(jī)的生產(chǎn)量突飛猛進(jìn)。1984年,年產(chǎn)量已達(dá)到578萬臺(tái),躍居世界第一位。1988年年產(chǎn)量為1046.17萬臺(tái),1989年年產(chǎn)量為826萬臺(tái),1991年年產(chǎn)量為682.98萬臺(tái)。 洗衣機(jī)洗滌衣服,省時(shí)省力,給人們帶來了方便,受到廣大群眾的歡迎。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平的提高,洗衣機(jī)越來越普及,高檔洗衣機(jī)也不斷進(jìn)入家庭。 將來,人們不僅僅是要求洗衣機(jī)的全自動(dòng)化,更要求以后的洗衣機(jī)更智能、更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)。而研究者為了滿足人們的需求,會(huì)使單片機(jī)和其他芯片的集成度更高、應(yīng)用電路更簡(jiǎn)單、材料更環(huán)保。本控制器的
11、設(shè)計(jì)從功能、硬件、軟件、工作過程等方面描述一個(gè)以at89s52作為控制核心的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)單,成本低廉,但由于多處使用復(fù)用技術(shù),其功能和普通洗衣機(jī)一樣齊全。具有浸泡功能是本系統(tǒng)的一大特色。65天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)任務(wù)2.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1. 洗滌功能洗滌時(shí)正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為3秒,間歇時(shí)間為2秒。2. 三種洗衣工作程序標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序和單獨(dú)程序。標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水洗滌/ 漂洗排水脫水,經(jīng)濟(jì)程序是進(jìn)水洗滌 結(jié)束(留水不排不脫) ,單獨(dú)程序是排水脫水結(jié)束。3. 浸泡功能開啟浸泡功能后,在上述前三種工作程序的第一次進(jìn)水之后,會(huì)進(jìn)入浸泡環(huán)節(jié),先洗滌1分鐘以攪勻衣物
12、和洗滌劑,再停機(jī)浸泡10分鐘,然后退出浸泡環(huán)節(jié)進(jìn)入洗滌環(huán)節(jié)。4. 暫停功能當(dāng)按下暫停鍵/ 啟動(dòng)鍵時(shí),洗衣機(jī)須停止工作,再按該鍵,洗衣機(jī)又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。5. 聲光顯示功能洗衣機(jī)各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有聲、光提示或顯示。2.2主要技術(shù)指標(biāo)(1)工作電壓:+5v和+12v; (2)待機(jī)電流:50ma;(3)工作電流:500ma; (4)聲光顯示;天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3方案論證3.1選用單片機(jī)at89s52方案一:采用型號(hào)為at89s52的51單片機(jī)芯片。51內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元(alu) 相連
13、接,使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率,并且具有比普通的cisc微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。at89s52有如下特點(diǎn):8k字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程flash(具有同時(shí)讀寫的能力,即(rww),512 字節(jié)eeprom,1k字節(jié)sram,32個(gè)通用i/o口線,32個(gè)通用工作寄存器,用于邊界掃描的jtag 接口,支持片內(nèi)調(diào)試與編程,三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器(t/c),片內(nèi)/外中斷,可編程串行usart,有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口,具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器,一個(gè)spi串行端口,以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。 工
14、作于空閑模式時(shí)cpu停止工作,而usart、兩線接口、sram、t/c、spi 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作;掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩,所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作;在省電模式下,異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行,允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn),而其余功能模塊處于休眠狀態(tài);standby模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行,其余功能模塊處于休眠狀態(tài),使得器件只消耗極少的電流,同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力;擴(kuò)展standby模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。本芯片是以atmel高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。片內(nèi)isp flash允許程序存儲(chǔ)器通過isp串行接口,或者通用編程器進(jìn)行編程,也可以通過運(yùn)行于avr
15、內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用flash存儲(chǔ)區(qū)(application flash memory)。在更新應(yīng)用flash存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)flash區(qū)(boot flash memory)的程序繼續(xù)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了rww操作。 通過將8位risc cpu與系統(tǒng)內(nèi)可編程的flash集成在一個(gè)芯片內(nèi),atmega16 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī),為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。方案二:選用其他單片機(jī)。無論從單片機(jī)的資源,還是執(zhí)行速度進(jìn)行比較,51單片機(jī)都要比其他單片機(jī)性價(jià)比高。而且51單片機(jī)的價(jià)格比其他單片機(jī)便宜。根據(jù)以上的兩種方案的比較,所以在本電
16、路設(shè)計(jì)時(shí)采用的是at89s52芯片。3.2選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊l298n方案一:采用l298n作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器l298n是一款高集成度、雙橋結(jié)構(gòu)的直腳步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。它具有高達(dá)50v電壓和4a電流的驅(qū)動(dòng)能力。電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用比較方便。一片l298n可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。 方案二:使用分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用分立原件搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路造價(jià)低廉,在大規(guī)模生產(chǎn)中使用廣泛。但分立原件h橋電路工作性能不夠穩(wěn)定,較易出現(xiàn)硬件上的故障,故放棄了這一方案。因此采用l298n作為驅(qū)動(dòng)芯片,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4硬件電路設(shè)計(jì)主 控 制 器led顯 示l298n驅(qū)動(dòng)電
17、路單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩按鍵選擇4.1系統(tǒng)整體框圖 圖4-1 系統(tǒng)整體框圖4.2人機(jī)交互硬件人機(jī)交互硬件主要包括液晶顯示屏、鍵盤和單片機(jī)。4.2.1 液晶顯示屏我選用了ocm19264_1 是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器,它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及 192×64 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成??赏瓿蓤D形顯示,也可以顯示 12×4 個(gè)(16×16 點(diǎn)陣)漢字。主要技術(shù)參數(shù)和性能:1、電源:vdd:+5v;2、顯示內(nèi)容:192(列)×64(行)點(diǎn)3、全屏幕點(diǎn)陣4、七種指令5、與 cpu 接口采用8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8條控制線6、占空比1/647、工作溫度:-20
18、76;c +70°c,存儲(chǔ)溫度:-30°c +80°c一、主要硬件構(gòu)成說明圖4-2 主要硬件構(gòu)成ic4 為行驅(qū)動(dòng)器。ic1,ic2,ic3 為列驅(qū)動(dòng)器。ic1,ic2,ic3,ic4 含有以下主要功能器件。了解如下器件有利于對(duì)模塊編程。1、 指令寄存器(ir)ir是用于寄存指令碼,與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。當(dāng) d/i=0 時(shí),在e信號(hào)下降沿的作用下,指令碼寫入ir。2、 數(shù)據(jù)寄存器(dr)dr是用于寄存數(shù)據(jù)的,與指令寄存器指令相對(duì)應(yīng)。當(dāng)d/i=1時(shí),在下降沿作用下,圖形顯示數(shù)據(jù)寫入dr,或在e信號(hào)高電平作用下由dr讀到db7db0數(shù)據(jù)總線。dr 和ddram之間的數(shù)
19、據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動(dòng)執(zhí)行的。3、 忙標(biāo)志(bf)bf標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況。bf=1表示模塊在內(nèi)部操作,此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。bf=0時(shí),模塊為準(zhǔn)備狀態(tài),隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用status read指令,可以將bf讀到db7總線,從檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。4、 顯示控制觸發(fā)器(dff)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。dff=1為開顯示(display on),ddram 的內(nèi)容就顯示在屏幕上,dff=0為關(guān)顯示(display off)。ddf的狀態(tài)是指令display on/off和rst信號(hào)控制的。5、 xy地址計(jì)數(shù)器 xy地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)9位計(jì)數(shù)器。高3位是x地址計(jì)數(shù)器
20、,低6位為y地址計(jì)數(shù)器,xy地址計(jì)數(shù)器實(shí)際上是作為ddram的地址指針,x地址計(jì)數(shù)器為ddram的頁指針,y地址計(jì)數(shù)器為ddram的y地址指針。x地址計(jì)數(shù)器是沒有記數(shù)功能的,只能用指令設(shè)置。y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能,各顯示數(shù)據(jù)寫入后,y地址自動(dòng)加 1,y地址指針從0到63。6、 顯示數(shù)據(jù)ram(ddram)ddram是存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇,數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇。ddram與地址和顯示位置的關(guān)系見ddram地址表(見第 6 頁)。7、 z地址計(jì)數(shù)器 z地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)6位計(jì)數(shù)器,此計(jì)數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能,它是用于顯示行掃描同步。當(dāng)一行掃描完成,此地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,指向
21、下一行掃描數(shù)據(jù),rst復(fù)位后z地址計(jì)數(shù)器為0。z 地址計(jì)數(shù)器可以用指令display start line預(yù)置。因此,顯示屏幕的起始行就由此指令控制,即ddraam的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行。此模塊的ddram共64 行,屏幕可以循環(huán)滾動(dòng)顯示64 行。二、引腳說明見表3-1三、指令說明指令表:1. 顯示開關(guān)控制(display on/off)表4-2 開關(guān)控制代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 0 0 0 0 1 1 1 1 1 d d=1:開顯示(display on)意即顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作 d=0:關(guān)顯示(di
22、splay off)意即不能對(duì)顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作2. 設(shè)置顯示起始行表4-3 顯示起始行代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 0 0 1 1 a5 a4 a3 a2 a1 a0 表4-1 引腳說明管腳號(hào) 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 vss 0v 電源地2 vdd +5v 電源電壓3 vo -5v 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓4 d/i(rs) h/l d/i=“h”,表示db7db0為顯示數(shù)據(jù) d/i=“l(fā)”,表示db7db0為顯示指令數(shù)據(jù)5 r/w h/l r/w=“h”,e=“h”數(shù)據(jù)被讀到db7db0 r/w=“l(fā)”,e=“
23、hl”數(shù)據(jù)被寫到ir或dr 6 e h/l r/w=“l(fā)”,e信號(hào)下降沿鎖存db7db0 r/w=“h,e=“h”ddram數(shù)據(jù)讀到db7db0 7 db0 h/l 數(shù)據(jù)線8 db1 h/l 數(shù)據(jù)線9 db2 h/l 數(shù)據(jù)線10 db3 h/l 數(shù)據(jù)線11 db4 h/l 數(shù)據(jù)線12 db5 h/l 數(shù)據(jù)線13 db6 h/l 數(shù)據(jù)線14 db7 h/l 數(shù)據(jù)線15 /cs1 l 選擇ic1,即左64列16 /rst l 復(fù)位控制信號(hào),/rst=0有效17 /cs2 l 選擇ic2,即中64列18 /cs3 l 選擇ic3,即右64列19 vee -13v lcd驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓20 led+ +5
24、v led背光電源正前面在z地址計(jì)數(shù)器一節(jié)已經(jīng)描述了顯示起始行是由z地址計(jì)數(shù)器控 制的。a5a0的6位地址自動(dòng)送入z地址計(jì)數(shù)器,起始行的地址可以是0 63 的任意一行。 例如: 選擇a5a0是62,則起始行與ddram行的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下: ddram 行:62 63 0 1 2 3·····················28 29 屏幕顯示行:1 2 3 4 5 6··
25、;···················31 323. 設(shè)置頁地址表4-4 頁地址代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 0 0 1 0 1 1 1 a2 a1 a0 所謂頁地址就是ddram的行地址,8行為一頁,模塊共64行即8頁, a2 a0表示07頁。讀寫數(shù)據(jù)對(duì)地址沒有影響,頁地址由本指令或rst信號(hào) 改變復(fù)位后頁地址為0。頁地址與ddram的
26、對(duì)應(yīng)關(guān)系見ddram地址表。4. 設(shè)置y地址(set y address)表4-5 y地址代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 0 0 0 1 a5 a4 a3 a2 a1 a0 此指令的作用是將a5a0送入y地址計(jì)數(shù)器,作為ddram的y地址指 針。在對(duì)ddram進(jìn)行讀寫操作后,y地址指針自動(dòng)加1,指向下一個(gè)ddram單元。5.讀狀態(tài)(status read)表4-7 狀態(tài)代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 1 0 busy 0 on/offret0 0 0 0 當(dāng)r/w
27、=1 d/i=0時(shí),在e信號(hào)為“h”的作用下,狀態(tài)分別輸出到數(shù)據(jù)總線(db7db0)的相應(yīng)位。bf:前面已敘述過(見bf標(biāo)志位一節(jié))。on/off:表示dff觸發(fā)器的狀態(tài)(見dff觸發(fā)器一節(jié))。rst:rst=1表示內(nèi)部正在初始化,此時(shí)組件不接受任何指令和數(shù)據(jù)。6.寫顯示數(shù)據(jù)(write display date)表4-8 寫顯示數(shù)據(jù)代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 0 1 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 d7d0為顯示數(shù)據(jù),此指令把d7d0寫入相應(yīng)的ddram單元,y地指針自動(dòng)加1。7.讀顯示數(shù)據(jù)(read di
28、splay date)表4-9 讀顯示數(shù)據(jù)代碼表代碼 r/w d/i db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 形式 1 1 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 此指令把ddram的內(nèi)容d7d0讀到數(shù)據(jù)總線db7db0,y地址指針自動(dòng)加1。四讀寫操作時(shí)序 1.寫操作時(shí)序 圖4-3 寫操作時(shí)序圖2.讀操作時(shí)序 圖4-4 讀操作時(shí)序圖 圖4-5 液晶顯示器原理圖名 稱 符 號(hào) 最小值 典型值 最大值 單位 e周期時(shí)間 tcyc 1000 - - ns e高電平寬度 pweh 450 - - ns e低電平寬度 pwel 450 - - ns e上升時(shí)間 tr -
29、- 25 ns e下降時(shí)間 tf - - 25 ns 地址建立時(shí)間 tas 140 - - ns 地址保持時(shí)間 tah 10 - - ns 數(shù)據(jù)建立時(shí)間 tdsw 200 - - ns 數(shù)據(jù)延遲時(shí)間 tddr - - 320 ns 寫數(shù)據(jù)保持時(shí)間 tdhw 10 - - ns 表4-104.2.2鍵盤圖4-6 鍵盤按鍵功能有:模式選擇鍵、確定鍵、暫停鍵。4.2.3 led及蜂鳴器led指示系統(tǒng)當(dāng)前的通電情況,當(dāng)完成洗衣時(shí)蜂鳴器提示報(bào)警,原理圖如下:·äÃùÆ÷d0±¨¾¯µÆ
30、q21kr3p3.0470r8圖4-7 蜂鳴器原理圖4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊l298n圖4-8 l298n電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片4.3.1功能特性l298n是st公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是:工作電壓高,最高工作電壓可達(dá)46v;輸出電流大,瞬間峰值電流可達(dá)3a,持續(xù)工作電流為2a;內(nèi)含兩個(gè)h橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器,可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載;采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制;具有兩個(gè)使能控制端,在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端,使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作;可以外接檢測(cè)電阻,將變化量反饋給控制電路。
31、使用l298n芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī),該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī),也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī),可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓;并可以直接用單片機(jī)的i/o口提供信號(hào);而且電路簡(jiǎn)單,使用比較方便。4.3.2引腳定義一片l298n中包含了兩路控制放大電路,也就是說,用一片l298n芯片可以搭成兩個(gè)同類型電機(jī)的控制電路。取其中的一路搭建的電機(jī)控制電路如下圖所示。其中,13、14腳為電機(jī)控制輸出端,直接接在電機(jī)的兩個(gè)輸入端;10、11、12腳為邏輯電路輸入端,可以直接與單片機(jī)、plc等控制芯片相連;9腳vss接+5v的邏輯電路電源,4腳vs接電機(jī)的電源,電壓大小即電機(jī)額定輸入電壓;8腳接地。這里vss及vs兩端與地之
32、間須要接一個(gè)100nf的電容,電容的位置要盡量靠近接地點(diǎn)。如果這兩端與地之間在距離接地點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置已經(jīng)接有較大容量的電容的話,那么在靠近接地點(diǎn)的地方還是需要通過一個(gè)小一些的電容接地。表4-11 l298n引腳功能管腳名稱功能1,15輸出電流控制端a,b通過改變?cè)摱伺c地之間的電阻分別改變兩路控制電路的輸出電流大小,也可以外接控制電路。2,3輸出端1,2第一路控制電路的輸出端,可直接接電機(jī)的兩個(gè)輸入端。其輸出電流可通過1腳改變。4電機(jī)電源vs輸入電機(jī)的額定輸入電壓。該端與地之間須接一只100nf的濾波電容。5,7輸入端1,2第一路控制電路的輸入端,輸入ttl電平6,11使能端a,b兩路控制電路的使
33、能端,ttl電平輸入,高電平有效。8接地端接地9邏輯電路電源vss為邏輯電路供電,該端與地之間須接一只100nf的濾波電容。10,12輸入端3,4第二路控制電路的輸入端,輸入ttl電平13,14輸出端3,4第二路控制電路的輸出端。其輸出電流可通過15腳改變4.4單片機(jī)at89s52控制電路主要組成部分為單片機(jī)at89s52,通過at89s52與l298n來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。at89s52還控制液晶屏的顯示和按鍵等一些工作4.4.1 at89s52功能特性at89s52是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī),40個(gè)引腳,32個(gè)外部雙向輸入/輸出(i/o)端口,片內(nèi)含8k bytes的可重復(fù)編程的flash存儲(chǔ)
34、器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram),3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,1個(gè)全雙工串行通信口,器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)。at89s52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。4.4.2 芯片結(jié)構(gòu)at89s52單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(rom)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行i/o口、串行i/o口和中斷系統(tǒng)等幾大單元以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線構(gòu)成。(1) 中央處理器中央處理器(cpu)是整個(gè)
35、單片機(jī)的核心部件,能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼,cpu負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。(2) 程序存儲(chǔ)器at89s52共有8kb個(gè)e2prom,用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。(3) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)at89s52內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編址的,專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問,而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)。所以,用戶能使用的ram只有128個(gè),可存放讀寫的數(shù)據(jù),運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。(4) 并行輸入輸出口at89s52共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3),用于對(duì)外
36、部數(shù)據(jù)的傳輸。(5) 串行輸入輸出口at89s52內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口,用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當(dāng)同步移位器使用。(6) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器at89s52有三個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能,并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。(7) 中斷系統(tǒng)at89s52具備較完善的中斷功能,有兩個(gè)外中斷、三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷,可滿足不同的控制要求,并具有兩級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。圖4-9 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖4.4.3 引腳功能圖4-10 at89s52芯片引腳圖(1) 電源和晶振vcc:供電電壓。gnd:接地。xtal1:反向振蕩放大器的
37、輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2:來自反向振蕩器的輸出。(2) i/o口 p0口p0口的字節(jié)地址為80h,位地址為80h87h。p0口既可以作為通用i/o口使用,也可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí),由于輸出電路是漏極開路,必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。 p1口p1口的字節(jié)地址為90h,位地址為90h97h。p1口只能作為通用i/o口使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí),已能對(duì)外提供推拉電流負(fù)載,外電路無需再接上拉電阻;當(dāng)作為輸入口使用時(shí),應(yīng)先向其鎖存器寫入“1”,使輸出驅(qū)動(dòng)電路的fet截止。 p2口p2口的字節(jié)地址為0a0h,位地址為0a0h0a7h。p2口用于為系統(tǒng)提
38、供高位地址,但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用。此外,p2口也可作為通用i/o口使用。 p3口p3口的字節(jié)地址為0b0h,位地址為0b0h0b7h。p3口可以作為通用i/o口使用,但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要。p3口引腳的第二功能,如下所示: p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2 /int0(外部中斷0)p3.3 /int1(外部中斷1)p3.4 t0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)p3.5 t1(計(jì)時(shí)器1外部輸入)p3.6 /wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 /rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)(3) 4根控制線 rst:復(fù)位信號(hào)。保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的
39、高電平,就可以完成cpu系統(tǒng)復(fù)位操作,使系統(tǒng)的一些單元內(nèi)容回到規(guī)定值。 /psen:外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部rom時(shí),/psen有效(低電平),以實(shí)現(xiàn)外部rom單元的讀操作。 /ea/vpp:訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)/ea信號(hào)為低電平時(shí),對(duì)rom的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器;而當(dāng)/ea為高電平時(shí),則對(duì)rom的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始,并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。 ale/prog:地址鎖存控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí),ale用于控制p0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來,以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于ale是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖,因此也可作為外部時(shí)鐘或外
40、部定時(shí)脈沖使用。5軟件設(shè)計(jì)5.1 主程序流程圖當(dāng)單片機(jī)上電開始執(zhí)行之后,對(duì)液晶和單片機(jī)寄存器進(jìn)行初始化,同時(shí)設(shè)置串口控制字及波特率,接著進(jìn)入鍵盤掃描程序和接收程序。若有某個(gè)按鍵按下,則執(zhí)行相應(yīng)的鍵盤子程序;若單片機(jī)判斷接收到數(shù)據(jù),則開始進(jìn)行crc校驗(yàn),如果數(shù)據(jù)正確就通過液晶顯示傳送的信息。主程序流程圖見圖5-1。開始 初始化設(shè)置定時(shí)器工作方式掃描鍵盤,同時(shí)判斷是否有數(shù)據(jù)接收判斷是否接收到數(shù)據(jù)判斷是否有按鍵按下nnyycrc校驗(yàn)是否正確執(zhí)行相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)處理送入顯示圖5-1 主程序流程圖5.2 液晶顯示子程序流程圖液晶顯示模塊hy-19264內(nèi)有一個(gè)忙標(biāo)志位acc.7,它反映了控制器hd6120
41、2內(nèi)部運(yùn)行時(shí)序狀態(tài)。當(dāng)acc.71時(shí),表示內(nèi)部操作正在運(yùn)行,不能接受外部數(shù)據(jù);當(dāng)acc.70時(shí),表示已準(zhǔn)備好接收,可以隨時(shí)接收單片機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令,這是hy-19264向單片機(jī)發(fā)出的唯一聯(lián)絡(luò)信號(hào)。液晶顯示子程序流程圖見圖5-2。入口對(duì)hy-19264初始化寫入顯示設(shè)置命令acc.7=0?延時(shí)1ms獲得顯示ram地址yn延時(shí)1ms檢測(cè)忙信號(hào)寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示完畢返回主程序圖5-2 液晶顯示子程序流程圖5.3 鍵盤驅(qū)動(dòng)程序鍵盤驅(qū)動(dòng)程序包括四個(gè)子程序:5.3.1 初始化子程序void keyboardinit(void) port_line &= 0xc3;/輸出低電平 ddr_lin
42、e |= 0x3c;/輸出 port_row = 0xff;/上拉 ddr_row = 0x00;/輸入如上所示程序,鍵盤初始化子程序定義io的輸入輸出屬性及初始電平值。5.3.2 按下判斷子程序uint8 key_down(void) /判鍵盤是否活動(dòng)函數(shù) port_line &= 0xc3;/輸出低電平if (pin_row!=0xff) /如果有鍵按下return 1;elsereturn 0; /否則返回0該程序應(yīng)該在主循環(huán)中循環(huán)調(diào)用,當(dāng)有按鍵按下時(shí),程序返回1,否則返回0。5.3.3 等待抬起子程序uint8 waitkeyup(void) uint16 i,j;i=0; w
43、hile(key_down() i+;if(i>65530)i=0;j+;if(j>10)return 0;return 1;當(dāng)調(diào)用該程序時(shí),過程會(huì)被阻塞,一直到按鍵抬起,程序才會(huì)返回1,過程恢復(fù);如果等待超時(shí),程序返回0,過程也會(huì)恢復(fù)。5.3.4 鍵盤掃描子程序void key(void) if(key_1=0) key1_flay=1; if(key1_flay=1) key1_flay=0; a+; a=a&0x0f; delay1(100); switch(a) /單獨(dú)脫水 / case 0x01: xygz(3,4,fenhao1); xygz(3,6,fenha
44、o1); xygz(3,2,hz12); a=1; break; / 經(jīng)濟(jì)/ case 0x02: xygz(3,6,fenhao1); xygz(3,2,fenhao1); xygz(3,4,hz12); a=2; break; / / 標(biāo)準(zhǔn)/ case 0x03: xygz(3,2,fenhao1); xygz(3,4,fenhao1); xygz(3,6,hz12); a=0;break; / default: break; if(key_2=0) key2_flay=1; if(key2_flay=1) key2_flay=0; a=a&0x0f; delay1(100); s
45、witch(a) case 0x01: tr0=1;bai=0;miao=0;break; /單獨(dú)脫水/ case 0x02: tr0=1;bai=0;miao=0;break; /經(jīng)濟(jì)/ case 0x00: tr0=1;bai=0;miao=0;break; /標(biāo)準(zhǔn)/ 調(diào)用該程序,程序會(huì)掃描當(dāng)前按鍵并返回鍵值。5.4 鍵盤子程序流程圖下圖為鍵盤子程序流程圖,此流程圖的含義是:當(dāng)有按鍵按下時(shí),程序開始進(jìn)行判斷是哪個(gè)按鍵按下,判斷完畢后則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的鍵處理子程序,進(jìn)行字符的輸入或命令的處理,并通過按鍵4把要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行crc校驗(yàn)編碼,再把編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。有按鍵按下判斷是哪個(gè)按鍵按下按 鍵
46、 1確定鍵模式選擇按 鍵 3按 鍵 2暫停鍵圖5-4 鍵盤子程序流程圖6測(cè)試結(jié)果及分析6.1 硬件電路測(cè)試本設(shè)計(jì)中將控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分開設(shè)計(jì),控制模塊通過單片機(jī)和液晶來顯示各種功能,測(cè)試的步驟如下:(1) 將控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊焊好,檢查確認(rèn)無虛焊、粘焊;(2) 先對(duì)控制模塊上電進(jìn)行測(cè)試,主要是測(cè)試控制模塊的定時(shí)器的使用,測(cè)試方法是將控制模塊的定時(shí)器與秒表同時(shí)打開,并將程序?qū)懙絘t89s52上,然后用秒表測(cè)試定時(shí)是否準(zhǔn)確;(3) 將顯示模塊與控制模塊連接起來,上電進(jìn)行測(cè)試,按照程序,上電時(shí)處于正常顯示狀態(tài),看是否與程序吻合;(4) 確認(rèn)顯示模塊上電處于正常顯示狀態(tài)后,可測(cè)試驅(qū)動(dòng)模塊,如
47、果按下模式選擇按鍵,可以選擇模式,則說明顯示電路正常,此外,在沒有接上驅(qū)動(dòng)模塊收時(shí),仍會(huì)選擇模式。6.2 系統(tǒng)測(cè)試6.2.1 測(cè)試方法(1) 首先讓電路正常工作,選擇模式后,按開始鍵,開始工作。(2) 在工作期間,可以隨時(shí)按暫停鍵來暫停,洗衣機(jī)須停止工作,再按該鍵,洗衣機(jī)又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作(3) 用秒表來測(cè)試洗衣機(jī)的進(jìn)水時(shí)間、侵泡時(shí)間、洗衣時(shí)間等,以測(cè)試時(shí)間的準(zhǔn)確性。6.2.2 功能測(cè)試及分析 (1) 洗衣時(shí)正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為3秒,間歇時(shí)間為2秒。(2) 標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序和單獨(dú)程序。標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水洗滌/ 漂洗排水脫水,經(jīng)濟(jì)程序是進(jìn)水洗滌 結(jié)束(留水不排不脫) ,單獨(dú)程序是排
48、水脫水結(jié)束。 (3) 經(jīng)測(cè)試定時(shí)器定時(shí)非常精確,如洗衣時(shí)間的定時(shí),各個(gè)功能模塊一一實(shí)現(xiàn)。 結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我選擇了實(shí)做的題目,這不僅是對(duì)我的一種鍛煉,也是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合檢查。從開始設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)的完成,我感覺收獲很多,不僅在理論上有了很大的升華,并且還在實(shí)踐中鍛煉了自己,使自己成長(zhǎng)了許多。論文首先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,給出了系統(tǒng)工作的整體框圖。在此基礎(chǔ)上,介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的各個(gè)組成部分的功能特性,并進(jìn)性了方案比較,選擇出了最優(yōu)越的方案。在理論上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有一定了解的情況下,進(jìn)行了系統(tǒng)硬件的電路的設(shè)計(jì),充分利用各方面的資料,發(fā)揮我所學(xué)的特長(zhǎng)。設(shè)計(jì)出了以at8
49、9s52單片機(jī)為核心的基于單片機(jī)的酒店點(diǎn)菜系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程是曲折的,首先在硬件設(shè)計(jì)上,由于以前所學(xué)課程有一定的基礎(chǔ),我多方查閱資料,不斷的向老師、同學(xué)學(xué)習(xí)請(qǐng)教,以確保設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)完整,并能實(shí)現(xiàn)最完美的系統(tǒng)功能。經(jīng)過幾個(gè)月學(xué)習(xí),我設(shè)計(jì)出了各個(gè)部分的電路圖,并實(shí)現(xiàn)了電路圖的組合。經(jīng)過測(cè)試與修改,最終完善了硬件電路的設(shè)計(jì),并能夠比較理想的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)功能手動(dòng)點(diǎn)菜及有線傳輸。對(duì)于軟件設(shè)計(jì),因?yàn)橐郧暗木幊探?jīng)驗(yàn)不夠,再加上對(duì)at89s52這一芯片的了解不是很徹底,因此,在這方面花費(fèi)了很多的精力和時(shí)間。盡管過程很艱難,但是在真正意義上學(xué)到了知識(shí),為以后的工作和學(xué)習(xí)積累了寶貴的
50、理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此次設(shè)計(jì)過程中采用proteus軟件進(jìn)行了仿真。它替代了雙缸洗衣機(jī)面板上洗滌定時(shí)器,脫水定時(shí)器,轉(zhuǎn)換開關(guān)等部件,可以說是雙缸洗衣機(jī)控制技術(shù)的一種革新,該控制器除了實(shí)現(xiàn)原雙缸洗衣機(jī)功能外,還具有浸泡功能,洗滌程序從原有的兩檔變?yōu)槿龣n選擇范圍更大。同時(shí),由于采用了電子技術(shù)克服了機(jī)械式定時(shí)器普遍存在的問題如:停擺,進(jìn)水,輪子打滑等故障,可靠性有了大幅度提高,具有一定的實(shí)用價(jià)值。致謝語一轉(zhuǎn)眼間,十二周的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了。這十二周是忙碌而又充實(shí)的。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù),是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的綜合考核。而也為了使我的綜合素質(zhì)技能可以有一個(gè)很大的提高,這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我選擇了
51、姜德寧老師所帶的這個(gè)比較具有實(shí)用性的課題基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)。在為期兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,我不僅較為系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了以前學(xué)的知識(shí),而且又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí),使我的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加系統(tǒng)化,也更加完善。同時(shí),也提高了我獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利地完成,首先要感謝我的指導(dǎo)老師姜德寧老師。姜老師的嚴(yán)格要求和孜孜不倦的教導(dǎo)是我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要保證,從最初的確定方案到單元電路分析,再到最后的電路調(diào)試,都是在姜老師的幫助下完成的。每次遇到不懂的地方,姜老師總是耐心的給我講解,從最開始的一知半解到現(xiàn)在我已理解設(shè)計(jì)原理的每一個(gè)細(xì)節(jié)他給予了我很大的幫助和支持,在此謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x!同時(shí)我要感謝給予我?guī)椭椭С掷铢i軍同學(xué),感謝他在編程和程序調(diào)試過程中給我提供的幫助,感謝
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