毕业设计论文-基于单片机的洗衣机智能控制系统

毕业设计论文-基于单片机的洗衣机智能控制系统内容摘要：

存在一些问题，如计算机本身是多任务系 13 统，划分执行时间片是由操作系统本身完成的，无法得到控制，这样就无法时时的模拟单片机的执行时序，也就是说 ，不可能像真正的单片机运行环境那样执行的指令在同样一个时间能完成（往往要完成的比单片机慢）。 为了解决软件调试的问题，第二种是硬件调试，硬件调试其实也需要计算机软件的配合，大致过程是这样的：计算机软件把编译好的程序通过串行口、并行口或者 USB口传输到硬件调试设备中 （这个设备叫仿真器），仿真器仿真全部的单片机资源（所有的单片机接口，并且有真实的引脚输出），仿真器可以接入实际的电路中，然后与单片机一样执行。 同时，仿真器也会返回单片机内部内存与时序等情况给计算机的辅助软件，这样 就可以在软件里看到真实的执行情况。 不仅如此，还可以通过计算机断的软件实现单步、全速、运行到光标的常规调试手段。 总结一下两者的不同与相同： 相同点： 1：都可以检测单片机执行时序下的片内资源情况（如 R0R7 、 PC 计数器等） 2：可以实现断点、全速、单步、运行到光标等常规调试手段。 不同点： 1： 软件调试无法实现直接连接硬件电路的调试，只能通过软件窗口虚拟硬件端口的电平输出情况而仿真器可以实现与单片机一样的功能的硬件连接，从某种意义上说这个时候仿真器就是一个单片机。 2：软件调试执行单片机指令的时间无法与真实的单片机执行时间画上等号，也就是说如果一个程序在单片机中要执行 300us，可能在计算机中执行的时间可能会比这个长很多，而且无法预料。 仿真器则是完全与单片机相同。 3：软件调试只能是一种初步的，小型工程的调试，比如一个只有几百上千行的代码的程序，软件调试能很好的完成，如果是一个协调系统，可能还需要 借助几个单片机仿真器和相关的仪器才能解决。 4：软件仿真不需要额外花钱，而硬件需要，一个仿真器一般都上千元，同时可以仿真许多种单片机的工作。 Keil uVision2 是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、 C、 PL/M 语言。 第三章系统的实现和关键技术 AT89C2051 AT89C2051 单片机 ，片内含 2k bytes 的可反复擦写的只读 程序存储器 （ PEROM）和128bytes 的随机数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的 高密度 度、非易失性存储 14 技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统 ，片内置通用 8 位 中央处理器 和 Flash 存储单元 ，AT89C2051 单片机在电子类产品中有广泛的应用。 AT89C2051 是一个带有 2K 字节闪速可编程可擦除只读存储器（ EEPROM）的低电压，高性能 8 位 CMOS 微处理器。 它采用 ATMEL 的高密非易失存储技术制造并和工业标准 MCS51 指令集和引脚结构兼容。 通过在单块芯片上组合通用的 CPLI和闪速存储器， ATMEL 的 AT89C2051 是一强劲的微型处理器，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低 的解决办法。 AT89C2051 提供以下标准功能： 2K 字节闪速存储器， 128 字节 RAM， 15 根 I/O口，两个 16 位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选 的软件节电工作方式。 空闲方停止 CPU 工作但允许RAM、定时器 /计数器、串行工作口和中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位 AT89C2051 单片机 ,它具有如下主要特性： 和 MCS51 产品兼容； 2KB 可重编程 FLASH 存储器（ 10000次）； 电压范围； 全静态工作： 0Hz24MHz； 2 级程序存储器保密锁定； 128*8 位内部 RAM； 15 条可编程 I/O 线； 图 14（ AT89C2051 的结构 图） 两个 16 位定时器 /计数器； 6 个中断源； 可编程串行通道； 1高精度电压比较器 1直接驱动 LED 的输出端口。 AT89C2051 的结构框图 AT89C2051 是一带有 2K 字节闪速可编程可擦除只读存储体 (EEPROM)的低电压高性能 8 位 CMOS 微型计算机。 如图 14 所示。 它采用 ATMEL 的高密非易失存储技术制造并和工业标准 MCS— 51 指令集和引脚结构兼容。 通过在单块芯片上组合 15 通用的 CPL1 和闪速存储器 ,ATMEL AT89C2051 是一强劲的微型计算机 ,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。 图 15 （ AT89C2051 内部结构图） 此外 ,从 AT89C2051 内部结构图（如图 15）也可看出 ,其内部结构与 8051内部结构基本一致（除模拟比较器外） ,引脚 RST、 XTAL XTAL2 的特性和外部连接电路也完全与 51 系列单片机相应引脚一致 ,但 P1 口、 P3 口有其独特之处。 AT89C2051 的引脚说明 AT89C2051 是一个有 20 个引脚的芯片 ,引脚如图 14 所示 ,与 8051 内部结构进行对比可发现 ,AT89C2051 减少了两个对外端口（即 P0、 P2 口） ,使它最大 16 可能地减少了对外引脚 ,因 而芯片尺寸有所减少。 AT89C2051 芯片的 20 个引脚功能为： 1. Vcc：电源电压。 2. GND：地。 3. P1 口： P1 口是一 8 位双向 I/O 口。 口引脚 ～ 提供内部上拉电阻。 和 要求外部上拉电阻。 和 还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入 (AIN0)和反相输入（ AIN1)。 P1 口输出缓冲器可吸收 20mA 电流并能直接驱动 LED 显示。 当 P1 口引脚写入 “1” 时 ,其可用作输入端。 当引脚～ 用作输入并被外部拉低时 ,它们将因内部的上拉电阻而流出电 流(IIL)。 P1 口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。 4. P3 口： P3 口的 ～ 、 是带有内部上拉电阻的七个双向 I/0 引脚。 用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用 I/O 引脚而不可访问。 P3 口缓冲器可吸收 20mA 电流。 当 P3 口引脚写入 “1” 时 ,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。 用作输入时 ,被外部拉低的 P3 口引脚将用上拉电阻而流出电流 (IIL)。 P3 口还用于实现 AT89C2051 的各种功能，如下表所示。 P3 口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 5. RST：复位输入。 RST 一旦变成高电平 ,所有的 I/O 引脚就复位到 “1”。 当振荡器正在运行时 ,持续给出 RST 引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。 每一个机器周期需 12 个振荡器或时钟周期。 6. XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。 7. XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。 从上述引脚说明可看出 ,AT89C2051 没有提供外部扩展存储器与 I/O 设备所需的地址、数据、控制信号 ,因此利用 AT89C2051 构成的单片机应用系统不能在AT89C2051 之外扩展存储器或 I/O 设备 ,也即 AT89C2051 本身即构成了最小单片机系统。 （ 2）固态继电器的技术参数及选用 1）技术参数 输入电压范围：在环境温度 2539。 c 下，固态继电器能够工作的输入电压范围。 输入电流：在输入电压范围内某一特定电压对应的输入电流值。 接通电压：在输入端加该电压或大于该电压值时，输出端确保导通。 关断电压：在输入端加该电压或小于该电压值时，输出端确保导通。 反极性电压：能够加在继电器输入端上，而不应起永久性破坏的最大允许反向电压。 额定输出电流：环境 2539。 C 时的最大稳态工作电流。 额定输出电压：能够承受的最大负载工作电压。 输出电压降：当继电器处于导通时，在额定输出电流下测得的输出端电压。 输出漏电流：当继电器处于关断状态施加额定输出电压时，流经负载的电流值。 接通时间：当继电器接通时，加输入电压到接通电压开始至输出达到其电压最终变化的 90%为止之间的时间间隔。 1关断时间：当继电器关断时，切除输入电压到关断电压开始至输出达到其电压最终变化的 10%为止之间的时间间隔。 1过零电压：对交流过零型固态继电器，输入端加入额定电压，能使继电器 17 输出端导通的最大起始电 压。 1最大浪涌电压：继电器能承受的而不致造成永久性损坏的非重复浪涌 (或过载 )电流。 1电器系统峰值：在继电器工作状态继电器输出端能够承受的最大迭加的瞬时峰值击穿电压。 1电压指数上升率 dv/dt：继电器的输出元件能够承受的不使其导通的电压上升率。 1工作温度：继电器安规范安装或不安装散热板时，其正常工作的环境温度范围。 固态继电器的选用 输入特性 为了保证固态继电器的正常工作，必须考虑输入条件，通常输入电压为阶跃函数，然而，如果输入电压是斜坡，就会出现半周循环现象，出现 这种现象是由于开关半导体器件在正，反触发时不完全对称，因此，如果输入电压斜坡上升，这种开关在负载为某一极性时就可能处罚，而当负载电压为反极性时就可能不处罚，而出现半周导通现象，这种现象将持续到输入量足以使输出完全导通为止。 输入端出现的瞬态，可以使继电器误动，尤其是当继电器响应时间等于或小于噪声脉冲持续时间时，继电器就会导通，对输入信号进行滤波有助于减少这种现象。 当反极性 (反向输入 )电压适用时，继电器输入端可以承受最大输入电压值或其它规定值的反极性电压，超过该值，可能造成 SSR 的永久性破坏，当反极性电压不适用 时，或继电器规定不能反向施加输入电压时，使用时一定注意，不能使输入电压反向。 2 输出特性 SSR 给出的最大额定输出电流一般指常温下或常温到高温下的最大额定输出电流而且对大于 10A 的继电器还指带有规定散热器时的最大额定输出电流。 对功率 SSR，当工作温度上升或不带散热器时，最大输出电流相应下降。 当负载很轻即负载电阻或阻抗很大时，接通时的输出电流下降，该电流与关断状态下的漏电流之间的比值下降。 对交流 SSR，这时的漏电流可能会使接触器嗡嗡作响，或使电机继续运转。 当输出电流小于最小额定电流时， SSR 的直流失调电压和 波形失真都会超过规定值，输出电流过小，也会使输出可控硅不能在规定的零电压范围内导通。 为了改善这种状况，可以在负载两端并联一定的电阻，RC 或灯泡。 SSR 的许多负载如灯负载，电动机负载，感性和容性负载，在接通时的过渡过程会形成浪涌电流，由于散热不及，浪涌电流是使固态继电器损坏的最常见的原因。 为了适应这种情况， SSR 根据其内部电路结构和输出器件特性，一般均给出了过负载 (或浪涌电流 )参数倡议额定输出电流 (最大值 )的倍数，脉冲 (浪涌 )持续时间，循环周期和次数来表示。 一般，直流 SSR 的过负载(浪涌 )额定值远小于同功率的交流 SSR。 另外， SSR 的性质还与接通时的电流上升率 di/dt 密切相关。 di/dt 超过某一值会使 SSR 的可控硅输出器件损坏。 为避免上述浪涌电流对 SSR 的损坏，可不同程度的降额使用 SSR，必要时，可在负载电路中串联电阻，将浪涌电流和可能发生的短路电流限制在 SSR 所允许的过负载范围内，也可利 用快速熔断的保险丝来保护 SSR。 对于 SSR，特别对交流SSR，电压指数上升率是一个重要参数。 这是因为当 SSR 关断时，若输出端电压 18 上升率超过 SSR 规定的 dv/dt，可能使 SSR 误接通，严重时会造成 SSR 的损坏一般 SSR 规定的 dv/dt 为 100v/us，也有的达 200v/us。 交流 SSR 多在电流过零时判断，对感性和容性负载，在电流达零并关断时，线电压并不为零。 功率因数 cosψ 越小，这个电压越大，在关断时，这一较大的电压将以较大的上升率加在 SSR 的输出端。 另外， SSR 关断时，感性负载上会产生反电势，该反电势同电压 一起形成的过电压将加在 SSR 的输出端。 在使用 SSR 反转电容分相电机和反接未停转的三相电机时，都可能在 SSR 的输出端产生二倍于线电压的过压效应。 dv/dt 和过电压是使 SSR 失效的重要模式，因此要认真对待。 一般，在可能产生二倍线电压效应的场合应选择最大额定输出电压高于二倍线电压的SSR。 在 dv/dt 和过电压严重的线路中，一般也应使 SSR 的最大额定输出电压高于二倍线电压。 对一般的感性负载， SSR 的最大额定输出电压也应为线电压的 1。 5 倍。 另外，可以在 SSR 输出端并联 RC 吸收回路或其它瞬态抑制回路。