048 基于单片机的全自动洗衣机控制系统软硬件设计样本
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本系统开发工具：单片机/汇编
本设计包含内容：源代码+毕业论文+开题报告+答辩稿
论文大概：
 
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结构之中。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相同,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,它们有时交叉进行。
一、 设计任务
（1）系统总体设计任务
    在进行系统设计之前,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、以及成本等进行综合考虑,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合适的机型。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行器件选择,使之符合系统在精度、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成本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基础上设计出系统的电路原理图,做一些必要的不见实验,以及工艺结构的设计加工,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,如需扩展存储器则尽量用一片完成,这样既降低了成本,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基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行的,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结构。一般系统软件的主程序和若干个子程序及中断服务程序组成,详细划分主程序、子程序和中断服务程序的具体任务,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。在子程序和中断服务程序中,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） 程序的结构用模块化结构,即把监控程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块分别设计,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） 在进行程序设计时,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行具体程序的编写。
4） 在程序设计完成后,利用相应的开发工具和软件进行程序的汇编,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相同的,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结合起来进行调试。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。在进行硬件调试时先进行静态调试,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行联机调试,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行调试,调试通过后再组合到一起进行综合调试,达到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行。
二、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。它内含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系列兼容,基于上述特点,选择它来设计一台智能洗衣机,完全可以达到以下的功能：
  1、洗衣工作状态功能：强、弱洗涤；
  2、洗衣程序功能：含4种独立程序,即标准洗衣程序、经济洗衣、单次洗衣、脱水功能；
  3、特殊功能：故障诊断、安全保护、防振、暂停、间歇工作、声光显示功能。
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；同时还要根据用户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弱强情况；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。所以对全自动洗衣机,一般要求具有如下基本功能：
（1）弱强洗涤功能。要求强洗时正反转驱动时间各为4S,间歇时间为1S；弱洗时正 反转驱动时间各为3S,间歇时间为2S。
（2）4种洗衣工作程序,即标准程序 经济程序 单独程序和排水程序。标准程序是进水—洗涤—漂洗—洗涤—；脱水,如此循环3次,每循环一次洗涤或漂洗环节时间比上一循环同一环节时间减少2min,具体是第一循环为洗涤,时间为6min,第二第三次循环为漂洗,时间分别为4min和2min.排水时间采用动态时间法确定,脱水时间为2 min.经济程序与标准程序一样,只是循环次数为二次。单独程序是进水—洗涤（6 min)—结束（留水不排不脱）。排水程序是排水—脱水—结束,时间确定与上述程序相应环节相同。
（3）进排水系统故障自动诊断功能。洗衣机在进水或排水过程中,若在一定的时间范围内进水或排水未能达到预定的水位,就说明进排水系统有故障,此故障由控制系统测知并通过警告程序发出警告信号,提醒操作者进行人工排除。
（4）脱水期间安全保护和防振动功能。洗衣机脱水期间,若打开机盖时,洗衣机就会自动停止脱水操作。脱水期间,如果出现衣物缠绕引起脱水桶重心偏移而不平衡,洗衣机也会自动停止脱水,以免振动过大,待人工处理后恢复工作。
（5）间歇驱动方式。脱水期间采取间歇驱动方式,以便节能。本系统要求驱动5s,间歇2s,间歇期间靠惯性力使脱水桶保持高速旋转。
（6）暂停功能 。不管洗衣机工作在什么状态,当按下暂停键时,洗衣机需暂停工作,待启动键按下后洗衣机又能按原来所选择的工作方式继续工作。
（7）声光显示功能。洗衣机各种工作方式的选择和各种工作状态均有声光提示和显示。