基于单片机的洗衣机控制器开题报告

 2022-10-08 10:36:35

1. 研究目的与意义

随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭使用洗衣机,普通洗衣机控制器功能单一,容易损坏,定时不准,因而数字集成化、高自动化的洗衣机控制器越来越多地出现在市场上。目前我国的洗衣机市场潜力巨大,人们对于洗衣机的要求也越来越高,而每一项技术的进步都将极大地推动洗衣机过程自动化程度的提高。由于单片机体积小,控制灵活,可以根据用户的不同需求设计出不同的功能,因而可以同过单片机对洗衣机的控制,研究洗衣机过程自动化的技术,为以后洗衣机工业的发展起到重要作用。

2. 课题关键问题和重难点

本课题是软硬件相配合的系统,合理设计硬件电路、正确编写程序是完成课题的前提条件,关键问题是在于软硬件联调,使得全部程序和硬件合理、有序、正确的配合工作,实现满足课题任务书提出的功能要求和技术指标。硬件方面的难点在于确定基本模块之后,合理地选择相应硬件,并进行电路图的设计,特别是电动机及控制电路要使该部分对单片机发出的控制指令具有快速、较精准的响应,达到较好模拟洗衣机的功能,除外还应考虑后续编程的难易程度。软件方面的难点在于实现4种模式的选择以及自由设定脱水、洗涤的时间 ,自已对单片机编程中断控制程序掌握不够,但上述功能的实现须利用到该方面。

3. 国内外研究现状(文献综述)

《单片机基础》一书中主要介绍了8位单片机的典型代表51系列,介绍其基本原理和应用。主要包括:51系列单片机的硬件结构及串并行扩展、指令系统和汇编语言程序设计以及单片机的发展和应用等。其中书中介绍了AT89C51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51单片机指令简单,易学易懂,外围电路简单,硬件设计方便,I/O口操作简单,无方向寄存器,资源丰富,一般设计足够胜任,价格便宜、容易购买,资料丰富容易查到,程序烧写简单,针对本次设计,发现该型号能够胜任控制要求,所以釆用该型号单片机作为主控制芯片。

《单片机原理及接口技术》全书分为三个部分,共编写了24个实验。第一部分介绍了本实验系统的安装与启动,以及在使用本实验系统时要注意的一些事项。第二部分为 MCS-51单片机硬件接口实验,共编了18个实验,其中包括单片机系统的扩展和接口技术。第三部分为MCS-51单片机应用实验部分,编了6个实验,每个实验都是现代生产生活中比较常用见的实例。其中对本次设计具有直接参考意义的实验有8255控制键盘与显示实验,LCD显示实验,步进电机控制实验,这3个实验使我对设计中按键输入,LCD显示,电机控制3个模块有了更好切入点。

《基于MCS-51单片机的洗衣控制系统》主要介绍了基于MCS-51单片机的洗衣控制系统,控制面板由按键、指示灯和LED显示器组成。按键选择洗衣机工作方式,指示灯配合按键工作,LED显示器则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服务程序、外中断服务程序及主程序。本课题的诸多目标要求均可从书中找到相似案例,特别在于电动机控制部分提供了220V交流电机,低电压步进电机或直流电机三种方案。

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4. 研究方案

整个课题由硬件跟软件两部分组成,硬件部分可主要分为:主控制系统,输入模块,电动机控制模块,LCD显示模块,指示灯模块和蜂鸣器模块。逐一进行分析:

主控制器的选择,可利用纯机械式来设计控制器,专用集成电路(ASIC芯片),单片机控制。其中纯机械式由于长时间工作,金属容易疲劳,一旦出现这样的情况,其定时的误差变大,导致定时不准确;专用集成电路(ASIC芯片)具有价格低,体积小,可靠性高等优点,但需针对不同要求进行分别设计,不具可行性;利用单片机设计控制器是一种理想的设计方案,其优点突出表现为:前期开发投入少,效率高,设计周期短,控制精度较高,操作灵便,故利用单片机作为主控制器。常用的单片机型号有51系列、AYR系列、PIC系列、MSP430系列等等。本次设计对单片机的性能、速度的要求不高,主要考虑价格因素,上述几系列中,51系列价格最低,所以采用AT89C51单片机。

输入模块的选择,选择独立按键或矩阵键盘,独立按键具有编程简单但占用I/O口资源多的特点,适用于按键不多的场合,矩阵键盘特点与之相反 ,本次设计的键位数量要求不高,可选择独立按键,且后续编程较易。电动机的选择,220V的交流电机或5V电机,本次设计采用220V对电路板具有危险性,且利用5V电机也可较好地表现出现象,所以选择后者。

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5. 工作计划

第一周 接受任务书,领会课题含义

第二周 查阅相关文献,理解有关文章,完成相关英文资料翻译

第三周 在理解有关文章基础上,提出完成本课题的初步方案

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