洗衣机控制系统.docx

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洗衣机控制系统

中南大学

微机应用系统设计与

综合实验设计报告

设计题目洗衣机控制系统设计

指导老师余伶俐吴同茂

设计者曹明才

专业班级自动化0712班16号

设计日期09年12月28～10年1月08日

目录

第一章微机应用系统课程设计的目的意义1

1.1设计课程名称………………………………………………………………1

1.2设计目的1

1.3课程在教学计划中的地位和作用1

第二章洗衣机控制系统软硬件设计任务2

2.1设计内容及要求2

2.2课程设计的要求2

第三章总体设计方案3

3.1设计思想3

3.2实施方案4

3.3总体设计流程图5

第四章硬件设计6

4.1硬件设计概要6

4.2所用到的芯片及其各自功能说明6

4.2.1芯片列表6

4.2.28088的功能简介7

4.2.38255A的功能简介8

4.2.48253的功能简介8

4.2.5DAC0832的功能简介……………………………………………………9

4.3硬件电路设计系统原理图及其说明10

4.4设计过程中遇到的一些问题及解决方法………………………………11

第五章软件设计12

5.1流程图及其说明13

5.2软件系统的使用说明14

5.3源程序及其说明15

第六章系统调试与使用17

6.1系统调试17

6.2使用说明17

第七章收获、体会18

参考文献20

第一章微机应用系统课程设计的目的意义

1.1设计课程名称：

洗衣机控制系统

1.2设计目的

近几年来，洗衣机尤其是全自动洗衣机已经成了人们日常生活中不可缺少的好帮手。

全自动洗衣机为人们的生活提供了极大的方便。

虽然目前市场上的洗衣机种类很多，但它的控制器部分的原理比较相似。

本实验旨在通过设计一个微机控制的洗衣机控制系统，使学生能够做到以下几点。

l．了解洗衣机的工作原理及控制系统的组成。

2．掌握微机洗衣控制系统的设计思路与实现方法。

3.初步了解水位传感器和电机驱动的原理与结构。

4．熟悉微机接口芯片在家用电器中的应用。

1.3课程在教学计划中的地位和作用

课程设计是微机原理与接口技术课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。

进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必不少的，是非常必要的。

但是，在多年的教学实践中，我们感到一方面学生掌握的理论知识和实践知识有限；另一方面课程设计的时间有限，一般不多于两周。

要想学生在规定时间内，运用自己有限的知识去独立完成一个微机应用系统的全部设计、制作和调试是不现实的。

在两周的时间内，学生用绝大部分时间编写程序，就象陷入深谷中，反而不知整个系统的全貌。

实际上涉及编程的问题的不同，程序就不同，而一些通用程序如多字节算术运算、数制转换等均有参考资料可查。

因此，我们认为：

具体程序的编写能力不是课程设计培养的重点，对于每一个学生，不需要他完成全部程序的编写。

而应该让学生清楚地了解微机应用系统的整个设计过程，培养学生设计微机应用系统的初步能力。

第二章洗衣机控制系统软硬件设计任务

2.1设计内容及要求

2.1.1.设计内容

系统设计并建立一个由微机控制的洗衣机控制系统。

要求完成以下基本控制功能（参见微机原理应用实验教程）。

①．给水和排水的自动控制。

②．用户定时时间的设定。

③．电机的正反转。

④．各种定时和故障报警电路。

⑤．定时开、关机的控制。

⑥．三分钟延时启动的保护。

设计相应的A/D、D/A、键盘、显示接口和传感器测量水位电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制。

2.1.2设计要求

设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

2.2课程设计的要求

课程设计要求同学们在规定的时间内按照自己各自选的题目要就完成任务，在课程设计最后一天验收程序，在实验室运行，然后再课余时间完成课程设计的实验报告，需交打印稿与电子稿.

第三章总体设计方案

3.1设计思想（模块设计）

一般洗衣机的主要控制功能是靠时间的定时操作来完成的，并且需要利用键盘来控制程序的执行，利用传感器来测量水位等。

因此，对于电机的开/关和正/反转时间控制以及对于进排水阀门的开关时间控制，都可以利用定时操作程序来控制完成。

本系统硬件上主要由以下几部分组成：

定时控制电路、洗衣机功能控制电路和数据采集电路。

其中主要包括以下电路。

定时控制电路：

可以采用定时时数器芯片来实现。

该电路定时向系统发出中断请求信号。

功能控制电路：

可以采用并行输出接口加驱动器来实现。

根据执行机构的不同性质，有的需要通过D/A转换器（甚至变频调速器）去驱动，有的则可直接通过驱动电路去驱动。

以电机、电磁阀为控制对象的输出通道，其驱动器最好应用继电器或光耦器加可控硅来实现，而声音报警器则只需用一个音频“功放”来驱动。

另外，对于洗衣机功能控制所需的初始化数据，也可以通过将键盘连接到一个并行接口上来获得。

数据采集电路：

主要是由水位传感器和A/D转换器组成，目的是获得水位信息，以控制进水排水过程的结束。

在洗衣机中，水位的传感器检测一般是由水位的变化通过传动机构带动沿线水阀电位器改变采样电压的大小来实现的。

此外，数据采集电路中还包括一些故障（如欠压/过压、排水阀、进水阀、电机过载和甩干不平衡等）敏感电路，它们共享一根中断请求线，出现任一故障时，发出中断请求信号，在中断服务程序中启动报警。

3.2实施方案（编程技巧）

本课题是利用实验室实验板上所提供的设施实现洗衣机控制系统，我们运用了实验板上的小直流电机的正反转模拟洗衣机的正反转洗衣过程，此模块中用DAC0832D/A转换电路的输出，经放大后驱动直流电机.编制程序，改变DAC0832输出经放大后的方波的脉冲长度来控制电机正反转的时间。

甩干也是利用的小直流电机，编程技巧大体相同，但是速度有稍微一点的不同，而速度的控制则是改变DAC0832输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。

而进水和排水过程模拟则利用实验板上的显示灯实现，分别连接一个红绿灯，运行过程中用红绿灯的闪动来表示排水进水过程，这个程序模块中利用开关输入接入8255再连接显示灯即可.报警功能则利用实验板上的喇叭响声即可，同样是利用开关输入到8253使之产生方波高电平驱动喇叭。

三分钟延迟保护和定时功能则可通过编程来实现。

3.3总体设计流程图

图3.1洗衣机控制器的主程序流程图

第四章硬件设计

4.1硬件设计概要

本课程设计主要是利用了实验室DVCC实验板上的小直流电机的转动模拟洗衣机的的洗衣过程和甩干过程，利用了实验板上的显示灯的闪动模拟洗衣机进水和排水过程，进水用绿灯闪动表示，排水用红灯的闪动表示。

用DAC0832D/A转换电路输出，经放大电路输出驱动小直流电机。

利用开关与并行口8255控制显示灯.在故障电路中利用一开关模拟故障发生，利用可编程计数器/定时器8253控制实验板上的喇叭发声。

4.2所用到的芯片及其各自功能说明

4.2.1芯片列表

1.可编程计数器、定时器8253

2.可编程外围接口芯片8255

3.DAC0832

4.2.28088的功能简介

8088是一个Intel以8086为基础的微处理器，拥有16位元暂存器和8位元外部资料总线。

8088使用8位元的设计，所针对的是较为经济之系统。

在它推出时候，大的资料总线宽度电路板还是相当地昂贵。

8088的预取（prefetch）贮列（queue）是4字节，相对于8086的是6字节。

8088-功能结构

　　8088CPU内部用两个独立的功能部件组成，分别为BIU和EU。

　　BIU（BusInterfaceUnit）BIU由段寄存器、IP、指令队列、地址加法器和控制逻辑组成。

　　BIU的功能是负责从内存中取指令送入指令队列，实现CPU与存储器、I/O接口之间的数据传送

　　EU（ExecutionUnit）EU由通用寄存器、F寄存器、ALU和EU控制部件组成。

EU的功能是分析指令和执行指令。

8088EU结构8088BIU结构

4.2.38253的功能简介

8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。

在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。

当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。

　　一、8253内部结构

　　8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。

　　1.数据总线缓冲器

　　数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。

这是8253与CPU之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路。

　　2.读／写控制

　　读／写控制分别连接系统的IOR#和IOW#，由CPU控制着访问8253的内部通道。

接收CPU送入的读／写控制信号，并完成对芯片内部各功能部件的控制功能，因此，它实际上是8253芯片内部的控制器。

A1A0：

端口选择信号，由CPU输入。

8253内部有3个独立的通道和一个控制字寄存器，它们构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读／写操作3对控制字寄存器进行写操作。

这4个端口地址由最低2位地址码A1A0来选择。

如表9.3.1所示。

　　3.通道选择

（1）CS#——片选信号，由CPU输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成。

（2）RD#、WR#——读／写控制命令，由CPU输入，低电平有效。

RD#效时，CPU读取由A1A0所选定的通道内计数器的内容。

WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将方式控制字写入控制字寄存器中。

CPU对8253的读／写操作如表9.3.2所示。

　　4.计数通道0～2

每个计数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。

8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计数。

采用二进制计数时，最大计数值是FFFFH，采用BCD码计数时。

最大计数值是9999。

与此计数器相对应，每个通道内设有一个16位计数值锁存器。

必要时可用来锁存计数值。

4.2.48255A的功能简介

芯片说明：

8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片,它具有3个8位的并行I/O口,具有三种工作方式,可通过程序改变其功能,因而使用灵活,通用性强,可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。

8255有三种基本工作方式， 三种工作方式由工作方式控制字决定,方式控制字由CPU通过输入/输出指令来提供.三个端口中PC口被分为两个部分,上半部分随PA口称为A组,下半部分随PB口称为B组.其中PA口可工作与方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。

8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各

引脚功能如下：

D0--D7：

三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。

CS：

片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。

RD：

读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。

WR：

写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。

Vcc：

+5V电源。

PA0--PA7：

A口输入/输出线。

PB0--PB7：

B口输入/输出线。

PC0--PC7：

C口输入/输出线。

RESET：

复位信号线。

A1、A0：

地址线，用来选择8255内部端口。

GND：

地线。

4.2.5DAC0832的功能简介

芯片介绍：

DAC0832是美国数据公司的8位D/A转化器，片内带数据锁存器，电流输出，输出电流稳定时间为1μm，功耗为20mW，其引脚说明如下：

D0～D7：

数据输入线，TTL电平

ILE：

数据锁存允许控制信号线

CS：

片选信号线，低电平有效

WR1：

数据锁存器写选通输入线，负脉冲有效

XFER：

数据传输控制信号输入线，低电平有效

WR2：

DAC寄存器写选通输入线，低电平有效

IOUT1：

电流输出线，当DAC寄存器为全1时电流最大

IOUT2：

电流输出线，其值与IOUT1之和为一常数

Rfb：

反馈信号输入线，调整Rfb端外接电阻值可以调整转换满量程精度

Vcc：

电源电压线，为＋5V～＋15范围

VREF：

基准电压输入线，范围为：

－10V～＋10V

AGND：

模拟地

DGND：

数字地

4.3硬件原理图及简介

本洗衣机控制系统是利用了ADC0832和计数器/定时器8253以及8255共同完成的驱动小直流电机和喇叭发生程序以及一系列的显示灯从而达到设计要求，虽然功能比较简单，但是大部分功能都得到了体现。

4.4硬件电路设计系统原理图及其说明

图4.1洗衣机控制系统硬件电路示意图

在设计洗衣机控制系统的软件时，首先需要设置一些用于记录各种时间的软件计数寄存器和记录各种状态的标志，系统将根据这些寄存器和标志的内容判断出洗衣机的下一步工作状态和整个工作流程。

整个洗衣机控制系统的软件可由主程序、定时中断服务程序、A/D转换结束中断服务程序和故障中断服务程序中需要完成对各种计时寄存器的累加计时操作等。

可以设计中断源（定时/计数器）每隔100ms发出一次中断请求。

在A/D转换结束中断服务程序中，需要读入A/D转换结果。

并换算为水位，与设定

在故障的进水/排水位相比较，以决定是否关闭进水/排水阀门。

中断服务程序中，需要完成对报警标志置位的功能。

当系统遇到电机、电磁阀过载波、甩干不平衡或电压异常等情况时，将通过故障传感电路向微机发出中断请求，使微机进人故障中断服务程序，半报警标志置位，以便主程序在检测状态时启动报警装置。

4.5设计过程中遇到的一些问题及解决方法

在此次课程设计的过程中，遇到了不少问题特别是对于硬件的设计，有好多东西在寝室的时候想当然的就是那样。

但是到实验室后发现得出的现象确实有很大的出入，导致好多东西实现起来显得很难。

对于洗衣机控制系统，看到硬件原来电路图，我们首先想到的是这个水位传感器电路怎么实现，很明显在这个实验板上无法做出一个水位传感器，但是不设计出来又不行，最后向老师请教，老师建议我们使用开关模拟。

最后我们采用软件的设计调用延迟，使之在进水和排水过程中当闪动的灯技术后即水位传感器感应到触发电路往下运行，是这问题得到解决。

其次我们开始想用8253来控制小直流电机的转动时间，但是我们的洗衣机控制系统涉及到正反转两个过程，用8253的三种工作方式都难以实现，它能产生方波，但是只有高低电平两个时段，我们需要的是三个时段都运行，也想过是不是能通过电平的转换来实现，但是都事与愿违，最后我们不得不放弃这一思想，只能在程序中调用延迟环节来实验，虽然时间没有8253那样准，但是也还是达到了模拟运行时间控制的目的。

为了能充分的学习和利用更多的芯片，在我们设计报警电路时，就运用到了8253，利用它产生的方波驱动喇叭发声。

第五章软件设计

5.1流程图及其说明

图5.1洗衣机控制系统的主程序流程图

5.2软件系统的使用说明

当在实验室按系统的硬件连接图接好实验电路后，在DVCCdv88h软件中运行程序，此时便可以开始运行模拟的洗衣机控制系统了.首先我们要做的按下总开关，相当于实际洗衣机中的总电路开关，根据要求，此系统设置了两种模式，第一种是在一般情况下拨动第二个开关，系统就按照正常的洗衣模式进水—洗衣—排水--甩干--进水—洗衣—排水--甩干，运行完毕后，系统会有三分钟延迟保护，此时即使用户再按下开关按钮，系统也不会在此启动，需等三分钟以后放才可生效。

第二种模式下，则是模拟的用户定时开机功能当用户按下第三个按钮以后，系统并不是马上运行，而是等一段时间以后才会开始运行，由于没有键盘输入和显示，所以此系统只能在默认的一段时间后开始工作（程序已经设置好）洗衣的过程等都和一般情况下相同。

报警电路即是在程序运行的过程中，在运行到排水和进水时，若按下第四个开关（系统进水阀，排水阀出现故障）则实验板上的喇叭声响起提示，拨下开关声音消失。

5.3源程序及其说明（详情见电子稿，下面是部分程序模块）

1.1报警程序

BAOJING:

MOVDX,TCONTRO

MOVAL,36H

OUTDX,AL

MOVDX,TCON0

MOVAL,00H

OUTDX,AL

MOVAL,10H

OUTDX,AL

当程序运行过程中出现故障时，即拨上故障开关，由“TEST10H”检测到并调用报警程序，然后由8253产生脉冲输出给喇叭驱动，使得喇叭发声报警，此时用户只需把刚才拨上的开关再拨下即可，系统又回到原来的工作状态继续运行。

1.2报警流程图见图5.2

2.1定时延迟程序

CHECK3:

MOVDX,IOBPT

INAL,DX

TESTAL,40H

JZCHECK3

MOVDX,IOCPT

MOVAL,20H

OUTDX,AL

CALLWASH

WASH3:

MOVCX,2

WASH4:

PUSHCX

MOVCX,5

T7:

CALLDELAY

LOOPT7

POPCX

延迟程序是利用了调用延迟程序，使得在系统开关按下一段时间后，才开始工作，从而达到了用户定时的目的，当着一段时间过后，系统开始正常工作。

后面的程序运行情况大体和一般时相同。

2全部程序见附录（电子稿）下面是一些子程序的流程图

图5.2进水流程图

图5.3故障电路流程图

图5.4排水流程图

第六章系统调试与使用

6.1系统调试

由于课程设计时间有限加之本身知识的欠缺，要在这么短的时间内设计一个比较完善的洗衣机控制系统对于我们来说是不太实际的，所以我们设计的系统主要是一实验指导书上的小直流电机为基础，在通过编程来实现要求中电机正反转的时间，然后参照实验指导书上的交通灯的内容模拟进水和排水的过程，延迟功能个定时功能则是通过软件的编写来实现！

在程序中设置根据要求的时间。

我们咋编写程序的过程中，实行的讲功能分块化，根据要求一个一个的攻破，最后在整合所有的功能，完成软件的编写！

调试过程，其实比较繁琐，因为我们在实验室的时间都不是很长，大部分编程的时间都是在寝室内完成，也就导致了部分在寝室能在“简单汇编”中能运行的程序却在实验室的dv88h运行时出现这样或那样的问题，有时即使程序没有错误，但是与硬件图连接好后，也没出现应该出现的现象，由于实验程序相对还比较长，但是有时也免不了利用单步来检查程序出现的问题，虽然在调试的过程中遇到了很多麻烦，但是在我们的坚持下，最后都还是攻克了一个个难题，虽然不是做的很好，但还是实现了设计要求的大部分功能！

6.2使用说明

当在实验室按系统的硬件连接图接好实验电路后，在DVCCdv88h软件中运行程序，此时便可以开始运行模拟的洗衣机控制系统了.首先我们要做的按下总开关，相当于实际洗衣机中的总电路开关，根据要求，此系统设置了两种模式，第一种是在一般情况下拨动第二个开关，系统就按照正常的洗衣模式进水—洗衣—排水--甩干--进水—洗衣—排水--甩干，运行完毕后，系统会有三分钟延迟保护，此时即使用户再按下开关按钮，系统也不会在此启动，需等三分钟以后放才可生效。

第二种模式下，则是模拟的用户定时开机功能当用户按下第三个按钮以后，系统并不是马上运行，而是等一段时间以后才会开始运行，由于没有键盘输入和显示，所以此系统只能在默认的一段时间后开始工作（程序已经设置好）洗衣的过程等都和一般情况下相同。

报警电路即是在程序运行的过程中，在运行到排水和进水时，若按下第四个开关（系统进水阀，排水阀出现故障）则实验板上的喇叭声响起提示，拨下开关声音消失。

第七章收获、体会

本次课程设计时间虽然不是很长，但是通过两周的实验，我学会了很多，也体会到了课程设计在教学计划中的重要性.

平常在教室里学到的知识都是零散的，粗略的。

但是通过在实验室的课程设计，我们学会了怎样把在书本的知识运用到实践中，这样我们才能更好的把学到的知识融会贯通，加以利用！

通过此次洗衣机控制系统的设计，让我一开始就开动脑子，从怎么把这个系统设计出来，在脑中构思，怎么把一个个要求都表现出来，开始这些对我都比较陌生，甚至开始的时候都不知道从何下手，有时都有点手足无措！

但是当我坚持下来后，发现其实设计起来也并不是想象中的那么难，只要我用心了，付出了一些思路都慢慢的清晰起来！

从一开始的不懂到慢慢的知道该怎么样去做，这其中的过程也许真的很难，但是最后做完那一刻，心中却是会有那丝丝甜美之感！

课程设计的过程中，我用到了82538255DAC0832等芯片，通过这次设计，我学会了灵活运动者写芯片，也深切的理解了其工作原理，内部结构和各引脚功能以及他们的工作方式等。

我感觉汇编语言比C语言更难懂，因为是机器语言，让人看起来也比较费神，加上学习过程中，对汇编这不分知识掌握得也不是很牢固，所以做起来也确实困难重重，偶尔遇到一个不懂得难题，要翻上几本书才能解决，不过就是这样，在这个过程中，我明白了查资料的重要性，好多东西是自己见识得太少，有些不了解，即使想破头皮也想不出来，既浪费了时间又消耗了自己的精力，真是得不偿失!

课程设计过程中，我学会的不仅仅是把书本上的知识融会贯通，更重要的是我懂得很多做人方面的道理。

像不懂就问的重要性，好多东西大家都比我懂得多，每次遇到不懂得我就问身边的同学或者向老师请教，由于老师比较忙，要照顾到我们大家这么多人，很多时候我不得不像同学们请教，虽然大家时间都很紧，都在忙着自己手头的任务，但是我每每问到别的同学的时候，大家都会很友好耐心的给我讲解，使我非常的感动，记得前几个月我们班参与优秀班级评比时的我们都是一家人，在这次课程设计中我深切的体会到了大家的友好和互帮互助。

由于我们这个洗衣机控制系统相对还是比较难，有两个同学选这一题，所以我们组成了一队，在此过程中我们思想一直是相互交流，工作上也是分工实现，遇到坎坷难题我们两一起讨论，有时也会为一些不同的意见而争执，但是就是这过程，我们相互促进，相互弥补，使我们真正的成为了一个团队，一个团队的力量远比我们个人强上不少，也正因为如此，到最后我们才能完成这么有挑战性的任务。

当我走进实验室，接好电路，在调试程序时，我才发现那是要多么专心，当馒头苦干一件事时，不管有多难，似乎它总是充满乐趣，它似乎就是那么的引人入胜。

当我解决一个难题的那一刻，仿佛什么累困都早已消失得无始无终，此过程中再大的苦此刻也是那么的甜！

所以我发现，只要一个人专心的做一件事，只要努力了，用心了一开始遇到的再大的困难最后也会成为你胜利的果实，只要坚持下来了，最后的结局也许不一定就是成功，但是收获的一定是喜悦和无愧于心！

不轻言放弃在生活中同样如此重要。

最后能成功的做出洗衣机控制系统，我觉得还是比较的不错，虽然有些功能没有实现，但是没办法，我确实是努力了！

当然也许这过程只有自己清楚，但是只要对得住自己的心就好了，我觉得最重要的并不是这最后的结果，只有这其中的过程才是最后要的，我学会怎么样去探索，去求知，去解决实际问题，这都比最后的结果重要！

还有在此我要感谢在我设计此系统中给予过我帮助的很多同学还有孜孜不倦给我们指导的老师，特别是我的搭档董苗,他在设计过程中提了很多建设性意见和做了很多事情，没有你们的帮助，也许我很难完成任务，在此我郑重的像你们说声“谢谢”！

参考文献

[1]周荷琴.微机原理接口技