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基于ARM的洗衣机控制系统设计.rar

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    编号:20181101170619428    类型:共享资源    大小:40.85MB    格式:RAR    上传时间:2019-04-02
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    基于 ARM 洗衣机 控制系统 设计
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    第 1 页应用技术学院本 科 毕 业 论 文题 目:基于单片机的洗衣机控制系统设计 年 级: 专 业:电子信息科学与技术班 号: 12 电子 学 号: 1216405040 学生姓名: 蔡佛力 指导教师: 彭静玉 职 称: 副教授 论文提交日期: 年 月 日第 2 页基于单片机的洗衣机控制系统设计苏州大学 应用技术学院 12 电子班级(学号 1216405040) [姓名蔡佛力]目 录第 1 章 绪论 ..............................................10第 1.1 节 研究背景 ........................................10第 1.2 节 研究现状 ........................................11第 2 章 方案选择与比较 ...................................11第 2.1 节 系统总体框架 ....................................11第 2.2 节 系统方案选择 ....................................12第 2.3 节 系统功能方案 ....................................14第 3 章 系统的硬件设计 ....................................14第 3.1 节 主控芯片介绍 ....................................14第 3.2 节 水位检测电路设计 ................................16第 3.3 节 矩阵键盘电路设计 ................................17第 3.4 节 显示电路设计 ....................................18第 3.5 节 报警电路设计 ....................................19第 4 章 系统的软件设计 ....................................20第 4.1 节 主程序 ..........................................20第 4.2 节 键盘显示程序设计 ................................23第 4.3 节 内部中断程序设计 ................................24第 4.4 节 电机控制程序设计 ................................27第五章 测试分析 ..........................................29第 3 页参考文献 .................................................30致谢 .....................................................31附录 .....................................................32第 4 页摘要随着数字化技术的迅速发展,中国的洗衣机市场正进入一个新的时期,市场潜力巨大,但在很多方面不能满足人们的需求,洗衣机的性能需要不断增强,针对此问题,本文基于 ARM 单片机开发了一款全自动洗衣机控制系统,其性能相比于传统的 51 单片机控制系统具有更高的计算性能和更低的功耗,可以实现全自动洗衣机更多功能,能够满足市场的需求。因此,全自动洗衣机的设计是基于单片机控制电路,具有很强的实用性。关键词:单片机;洗衣机控制系统;全自动;AbstractWith the rapid development of digital technology , China 's washing machine market is entering a new era, a huge market potential , but in many ways can not meet people's needs , need to continue to enhance the performance of a washing machine , for this problem, we developed a single-chip based on ARM an automatic washing machine control system , its performance compared to a conventional single-chip control system 51 has a higher computing performance and lower power consumption , can achieve automatic washing machine more functionality to meet the needs of the market . Therefore , automatic washing machine design is based on single-chip control circuit , has a strong practical .Key words: Single chip microcomputer, Washing machine control system, Automatic第 5 页前言随着数字技术的快速发展,数字技术广泛应用于智能控制的领域。单片机以其高集成、快速操作,体积小,运行可靠,成本低、等,在过程控制、数据采集、机电一体化、智能仪表、家用电器和网络技术已得到广泛应用。 洗衣机在现代人的日常生活中是一个必要的东西,它是人的发明和应用的洗衣工作变得更多的时间和精力,这是一个很好的方式来缓解人们的压力,做家务。不断追求生活品质的,普通的洗衣机已经不能满足一些人的需要,所以要学会洗衣机的功能是非常重要的。 目前,中国的洗衣机市场正进入一个新的时期,市场潜力巨大,但在很多方面不能满足人们的需求,人们的要求越来越高,洗衣机的性能需要不断增强,洗衣机的最主要的功能是洗涤、漂洗以及甩干功能,这就要求设计师有专业知识和较高用户体验设计的水平,可以让更多好的设计应用到产品中去,满足现实的需求,设计出更节能,更具特色,更人性化的全自动洗衣机。因此,全自动洗衣机的设计是基于单片机控制电路,具有很强的实用性。基于单片机的全自动洗衣机控制系统,具有精度高,强大的功能和良好的经济表现。无论是体现在提高产品的产品质量或数量不可比拟的优势,节约能源和改善工作条件等。深入的全自动洗衣机的微控制器为基础的控制系统的设计研究,使我们能够把握这个重要的设备自动洗车机工程及控制系统,以进一步了解应用方法,基本的技术学习维护不同领域的微控制器,但也为电子信息行业的发展奠定了基础,所以这个话题是非常重要的。第 6 页第 1 章 绪论第 1.1 节 研究背景洗衣机在现代人的日常生活中是一个必要的东西,它是人的发明和应用的洗衣工作变得更多的时间和精力,这是一个很好的方式来缓解人们的压力,做家务。洗衣机目前是人们生活中不可缺少的家电产品,发展非常迅速,以往的家庭洗衣机往往的利用继电器来控制,需要消耗大量人力。针对此问题,近年来自动洗衣机因为易于使用,节省了很多人力而备受欢迎,过去传统的洗衣过程如进水、洗涤、漂洗、甩干、滤水、放水等操作依靠自动控制的技术均均可以实现无监督全自动处理,加上近年来计算机控制技术和单片机技术的迅速发展,自动洗衣机的性能不断在完善。目前,中国的洗衣机市场正进入一个新的时期,市场潜力巨大,但在很多方面不能满足人们的需求,人们的要求越来越高,洗衣机的性能需要不断增强,洗衣机的最主要的功能是洗涤、漂洗以及甩干功能,这就要求设计师有专业知识和较高用户体验设计的水平,可以让更多好的设计应用到产品中去,满足现实的需求,设计出更节能,更具特色,更人性化的全自动洗衣机。因此,全自动洗衣机的设计是基于单片机控制电路,具有很强的实用性。第 1.2 节 研究现状近年来得益于单片机技术的发展,使得单片机的集成度更高,运算速度更快,还因为体积比较小、运行可靠、成本低等因素,洗衣机的控制系统均采用单片机来控制。基于单片机的全自动洗衣机控制系统,具有精度高,强大的功能和良好的经济表现。无论是体现在提高产品的产品质量或数量不可比拟的优势,节约能源和改善工作条件等。深入的全自动洗衣机的微控制器为基础的控制系统的设计研究,使我们能够把握这个重要的设备自动洗车机工程及控制系统,以进一步了解应用方法,基本的技术学习维护不同领域的微控制器,但也为电子信息行业的发展奠定了基础,所以这个话题是非常重要的。第 7 页第 2 章 方案选择与比较第 2.1 节 系统总体框架主控电路中的芯片采用的是 STM32F103C8T6 单片机,以下都简称 STM32 单片机,其控制的对象包括:进水阀、排水阀、电机。这些被控对象需要根据不同的洗衣程序来设定它们不同的工作状况和工作时间,进水阀和排水阀的控制还需要水位检测,同时需要数码管显示不同的工作状态及运行剩余时间。发光二极管用来指示洗衣机的运行状态;按键用来控制程序的运行和设置洗涤模式;蜂鸣器用来进行程序运行提示及故障报警。洗衣机控制系统框图如图 2-1 所示:图 2-1 洗衣机控制系统框图第 2.2 节 系统方案选择第 8 页主控芯片选择:方案一:采用 PC 机。它可在线编程、仿真,调试简单,并且人机交互界面友好。但是 PC 不能直接与外围设备通信,虽然可以使用 RS232 将电平转换成兼容的硬件合成线调试,但是这样操作十分繁琐。尤其是在汽车这种特定场合中,系统的安全、稳定性尤为重要,PC 机不便于安装与更换,性能不稳定,难以符合本设计的要求。方案二:使用 STM32 单片机。单片机可以实现灵活的编程操作,针对特定的系统环境可以设计出符合需求的软件程序。而且相交于前者,其在价格、体积、硬件设计难易度等方面有着巨大的优势。STM32 单片机 I/O 口资源丰富,可以同时控制多个外围器件。其片内带有 USART、12 位定时器、高精度的 DAC 等多种硬件资源,有利于日后软件的优化升级。此外,STM32 在工业控制上也有着十分广泛的应用,软硬件设计方案都十分稳定、成熟。综上所述,综合考虑控制系统的稳定性、灵活性、复杂程度各方面因素,选择方案二。显示模块选择:方案一:利用 LED 数码管动态扫描显示。LED 数码管价格相对低廉,用于显示简单的字母和数字较为合适。但是采用动态扫描法所需单片机的 IO 口较多,然而因为单片机 IO 口输出的电流太小,所以还要设计一个驱动电路,利用驱动电路对电流放大后才能控制数码管,如果采用数码管显示的内容多了,电路的焊接的难度会增大比较容易发生错误。方案二:采用 OLED 显示模块。该模块是的分辨率为 128×64,的单色线、字符、图形显示模块,使用 SSDl303 驱动 OLED 的矩阵,内部整合 128×64 即 8192 单位的 RAM,对应于 OLEDl28×64 像素,被划分为八个,每个页面被分成 8 行。通过 SPI 总线通信,每个 RAM 单元直接作为驱动信号的图形显示的数据。由于显示内容较多,OLED 模块更适合本设计,而且 LED 数码管所占用的 IO 较多,会影响到本设计的其他模块功能,所以选用方案二,采用 OLED 模块来作为显示模块。第 9 页水位检测方案选择:方案一:超声波液位检测,是利用安装在容器顶部的超声波探头发出超声波,在触碰到水面反射后根据时间差来算出探头与水面的距离,从而算出水位高度。但由于本设计为洗衣机控制系统,探头不方便安装在顶部且超声波方案较为昂贵。方案二:压力式液位检测,是使用比较广泛的液位检测方案,在体积不变的情况下利用水对压力传感器的压力来计算水位的高度,一般采用陶瓷晶体来作为压力传感器的材料,此种方案设计方便,价格低,比较适合本设计。考虑到设计的易用性,超声波方案不易安装且价格昂贵,选取了比较经济的方案,采用压力式液位检测的方案。第 2.3 节 系统功能方案本次设计的洗衣机系统具备以下功能: 1.洗涤参数选择: (1) 时间选择: 用户可以自定义漂洗时间、脱水时间,也可以选择默认参数的全自动模式 (2) 洗涤时,洗涤指示灯亮;漂洗时,漂洗指示灯亮;脱水时,脱水指示 灯亮。2.洗涤模式选择: 洗涤模式选择:该洗衣机有两种不同的洗涤模式即为自定义模式,全自动模式。用户可以根据需要来选择相应的洗涤模式。有水位控制,能自动断水。3、暂停功能。不管洗衣机工作在什么状态,当按下暂停键时,洗衣机须停止工作,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。4、报警提示。洗衣机完成洗涤过程后会有蜂鸣器报警提示第 10 页第 3 章 系统的硬件设计第 3.1 节 主控芯片介绍本设计使用的 STM32F103xx 系列微控制器由意法半导体公司生产。决定在本设计中使用 STM32F103xx 系列微控制器是因为相比于其他的微控制器,它具有更加丰富的片内硬件资源。STM32F103xx 系列微控制器工作频率最高可达72MHz,同时待机功耗 36mA,是相同性能的 32 位 MCU 市场上功耗最低的产品。STM32F103xx 系列微控制器基于 ARM Cortex-M3 的 32 位 RISC(精简指令集)内核,其拥有高达 128 KB 闪存的和多达 20 字节的静态随机存取存储器(SRAM),GPIO 和外设连接到两个高速 APB 总线工作。该 STM32F103xx 微控制器的外设包括两个 12 位的 ADC,一个控制定时器,3 个通用 16 位定时器,同时也是 PWM(脉宽调制)定时器。它也有两个 I2C(内部集成电路)和 SPI(串行提供的外设接口),三个 USART(通用同步/异步接收发送器),一个 USB 和一个 CAN(控制器区域网络)作为通信接口。STM32 最小系统电路外接 8MHZ 晶振,经内部 PLL 锁相环倍频之后得到 72MHZ 供内部使用;启动项默认为低电平表示从内部 flash 开始运行程序;并采用 RC 复位电路实现系统的上电复位。其原理图如下图 3-1 所示:
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