毕业设计论文基于单片机全自动洗衣机.doc
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1、高等教育自学考试本科毕业论文 基于单片机全自动洗衣机毕业设计考生姓名: 准考证号: 专业层次: 本科 院 (系): 机械与动力工程学院 指导教师: 职 称: 讲师 重庆科技学院二O一O年 月 日重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 摘要高等教育自学考试本科毕业论文 基于单片机全自动洗衣机毕业设计考生姓名: 准考证号: 专业层次: 本科 指导教师: 院 (系): 机械与动力工程学院重庆科技学院二O一O年 月 日47摘 要基于模糊控制的全自动洗衣机自动控制系统, 所有的电路都是在单片机的控制下工作的,目前通常采用的是Motorola公司的MC6805系列的单片机,而本设计中采用了Intel公司
2、的289C51作为控制核心,以单片机289C51为核心结合接口芯片及外围电路以实现洗衣机的智能控制。其中模糊控制器的设计是关键环节,采用传感器检测洗衣过程必需的物理量,进入模糊控制器,通过模糊推理,实现对洗衣机自动识别衣质、衣量,自动识别肮脏程度,自动决定水量,自动投入恰当的洗涤剂等功能的控制。本设计在洗涤过程中采用了实时模糊控制,提高洗衣质量,节约能源。硬件结构框图及软件流程图是该系统的重要组成部分,在整个控制过程中,模糊控制软件起了决定性的作用。关键词: 模糊控制;单片机;全自动洗衣重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 AbstarcAbstractAutomatic washing
3、machines based on fuzzy control automatic control system, all the circuits are under the control of the microcontroller, the current commonly used is Motorolas MC6805 series of microcontrollers, and the design of Intel Corporation 89C51 used as a control center to 89C51 microcontroller core with the
4、 interface chip and the external circuit in order to achieve intelligent control of washing machines. Design of fuzzy controller which is the key point, the use of sensors to detect physical quantities necessary for laundry into the fuzzy controller by fuzzy reasoning, the quality of the clothes was
5、hing machine automatic identification, clothing and the amount of automatic identification soiled, water is determined automatically, automatic detergents and other functions into the appropriate control. The design used in the washing process real-time fuzzy control and improve the quality of laund
6、ry to save energy. The block diagram of the hardware and software flow chart is an important part of the system in the whole control process, the fuzzy control software has played a decisive role. Keywords: fuzzy control; SCM; Automatic Laundry重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 目录目录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1全自动洗衣机的介
7、绍11.1.1全自动洗衣机的发展背景11.1.2全自动洗衣机的发展前景11.1.3全自动洗衣机的设计目的21.1.4模糊控制理论简介21.2全自动洗衣机的设计方案21.2.1按键31.2.2洗衣机自检31.2.3洗衣程序31.2.4显示31.2.5参数处理32 硬件电路介绍42.1CPU选型42.2 89C51的存储器与寄存器52.3A/D转换器52.4传感器52.5显示器63软件设计73.1全自动洗衣机中的模糊控制73.1.1模糊控制器73.1.2模糊控制实现方法73.2软件流程图及代码83.2.1寄存器83.2.2流程图及其代码9结 论45致 谢46参考文献47重庆科技学院高等教育自学考试
8、本科毕业论文 1 绪论1 绪 论1.1全自动洗衣机的介绍方便更加得到大家的青睐,全自动即进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列过程自动完成,控制器通洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器,发展非常快,而全自动式洗衣机因使用常设有几种洗涤程序,对不同的衣物可选择不同的洗涤方式。1.1.1全自动洗衣机的发展背景从古到今,洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动,而在洗衣机出现以前,对于许多人而言,它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣,手搓、棒击、冲刷、甩打这些不断重复的简单的体力劳动,留给人的感受常常是:辛苦劳累。1858年,汉密尔顿史密斯制成了世界上第一台洗衣机。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战,美国人
9、比尔布莱克斯发明了世界上第一台人工搅动洗衣机。1911年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。1920年美国的玛依塔格公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体,第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜板的双层结构。1936年,他们又将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时,世界各地也相继出现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣机。1932年后,美国一家公司研制成功了第一台前装式滚筒全自动洗衣机,洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内自动完成,使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机,目前在欧洲、美洲等地得到了广泛的应用。第二次世界大战结束后,洗衣机得到了迅速的发展,研制出具有独特风格的波轮式洗
10、衣机。这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底,又称涡卷式洗衣机。近几十年,在工业发达国家,全自动洗衣机制造技术又得到迅速发展,其年总产量及社会普及率均以达到相当高得水平。1.1.2全自动洗衣机的发展前景全自动洗衣机的发展首先表现在洗涤方式发生巨大变化。原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在,超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运用,使洗衣机的去污能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用,向更高层次的健康、环保洗涤方式转变,特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历史洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂,减少化学品对皮肤的损害和对环境的污染。电解水、臭氧、蒸汽的杀菌
11、除味及消毒功能倍受青睐,引发了洗衣机消费健康潮。另一变化就是高度自动化、智能化、人性化。从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制,只需按一下按钮一切搞定!同时,用户可以按照自己的洗衣习惯,自主选择时间和方式,自编和记忆程序让用户真正做到随心所欲。人性化还表现在使用的方便和舒适,如子母分洗洗衣机可以做到不同衣物分开洗;斜桶和顶开滚筒可以做到取放衣物方便不需深弯腰;蒸汽烘干功能使得晾晒更加方便,DD直驱电机在节能降噪方面效果更加突出,等等。 另外,大容量成为不变的消费趋势。前几年,洗衣机容量多为4-5公斤,6公斤的大容量尚很少见。现在,7公斤的容量已经很普遍,8公斤也正常。现代人居空间不断扩
12、大,对宽敞、舒适、方便要求更多,大能容小,大容量洗衣机一台可顶一套。业内人士表示,尖端洗涤技术的革新,所表现出的洗衣方式更加注重健康和个性化,已在市场发展中倍受欢迎。1.1.3全自动洗衣机的设计目的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,目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能,在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平,能够提出更多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、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容,大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗
13、衣机的特长,突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能,洗衣机的各项功能是由单片机控制实现的,单片机的体积小,控制功能灵活,因此,设计出基于单片机的全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。1.1.4模糊控制理论简介模糊控制是近代控制理论中建立在模糊集合轮上基础上的一种基于语言规则与模糊推理的控制理论,它是智能控制的一个重要分支。与传统控制理论相比,模糊控制有两大不可比拟的优点:第一,模糊控制在许多应用中可以有效且便捷的实现人的控制策略和经验,这一优点自从模糊控制诞生以来就一直受到人们密切的关注;第二,模糊控制不需要被控对象的数学模型即可实现较好的控制,这是因为被控对象的动态特性已隐含在模糊控制
14、器输入、输出模糊集及模糊规则中。所以模糊控制被越来越多的应用于各个领域,尤其是被广泛应用于家电系列中,基于模糊控制的洗衣机就是其中的一个典型实例。1.2全自动洗衣机的设计方案本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制,包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等阶段。控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块构成。电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源,数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程,主要由AT89S51单片机、三位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成;机械控制电路实现传感器检测、电机驱动、进水、排水等功能,主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀
15、组成。1.2.1按键洗衣机面板上有6个按钮K1、K2、K3、K4、K5和K6K1为启动暂停键:按奇数次视为启动,偶数次视为暂停。K2用于洗衣程序选择:按一下选择洗涤,按两下选择漂洗,按三下选择脱水。K3用于洗衣方式选择:按一下选择标准洗方式,按两下选择快速洗方式,按三下选择轻柔洗方式。K4用于水位选择:按一下进水至低水位,按两下进水至中水位,按三下进水至高水位。K5用于时间选择:按一下洗衣时间短,按两下洗衣时间适中,按三下洗衣时间长。1.2.2洗衣机自检洗衣机上电后,先进行自检,包括检查安全开关,排水阀状态,进水阀工作过程,电机的运转等,若发现异常现象则蜂鸣器响,报警灯亮。1.2.3洗衣程序(
16、1)洗涤过程通电后,若不选择洗衣周期,则洗衣机从洗涤过程开始。进入洗涤过程,首先进水阀接通,开始向洗衣机供水,当到达要求水位时,进水阀断电关闭,停止进水;电机M接通,带动波轮旋转,形成洗衣水流。电机M是一个正反转电机,可以形成往返水流,有利于洗涤衣物。(2)漂洗过程与洗涤过程操作相同,只是时间短一些。(3)脱水过程洗涤或漂洗过程结束后,电机M停止转动,排水阀M接通,开始排水。排水阀动作的同时,电机M也接通,使电机可以带动内桶转动。当水位低到一定值,再经过一段时间后,电机开始正转,带动内桶高速旋转,甩干衣物。1.2.4显示洗涤、漂洗及脱水时间都通过倒计时的方式显示在3个LED上,依次为分位,秒十
17、位和秒个位,此外,还有发现异常现象时错误信息的显示。1.2.5参数处理要对洗衣机进行控制,首先要用各种传感器不断地检测相关的状态,以作为控制的依据。其中,污浊度传感器,温度传感器和负载传感器是模拟信号,需要经过A/D转换变成数字信号,而水位传感器本身就是数字信号,单片机接受到这些传感器的信号以后,经过一系列处理作出反应,从而控制洗衣机的工作。重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 2 硬件电路介绍2 硬件电路介绍针对其功能,硬件电路应包括七个部分:微处理器控制电路、显示电路、采样电路、电机控制电路、进水阀控制电路、排水阀控制电路和按键报警电路。通过这几个部分电路的协调工作,洗衣机能模拟人脑进
18、行操作。2.1CPU选型(1)PIC系列PIC单片机系列是美国微芯公司(Microchip)的产品,它的CPU分别有33、35、58条指令,属精简指令集。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,这种指令流水线结构,在一个周期内完成两部分工作,一是执行指令,二是从程序存储器取出下一条指令,这样总的看来每条指令只需一个周期,这也是高效率运行的原因之一。此外,它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC系列单片机共分三个级别,即基本级、中级、高级。PIC系列单片机的I/O口是双向的,其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器,
19、当置位1时为输入状态,且不管该脚呈高电平或低电平,对外均呈高阻状态;置位0时为输出状态,不管该脚为何种电平,均呈低阻状态,有相当的驱动能力,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。该系列单片机的专用寄存器,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体,这多少给编程带来了一些麻烦。(2)AVR系列AVR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,实行流水作业。AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。通常时钟频率
20、用48MHz,故最短指令执行时间为250125ns。该系列的型号较多。 通用寄存器一共32个(R0R31),前16个寄存器(R0R15)都不能直接与立即数打交道,因而通用性有所下降。AVR系列没有类似累加器A的结构,它主要是通过R16R31寄存器来实现A的功能。(3)51系列51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统,称作位处理器,或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不仅能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测试等,还能进行位的逻辑运算,其功能十分完备,使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能,但能进行位逻辑运算的实属少见。
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