合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计课程设计科目全自动洗衣机控制系统学生姓名学号班级指导教师高玲玲、肖连军1、题意分析与解决方案1.1 题意需求分析根据以上题目所给的提示，我们对其进行解析：首先，刚开始的时候系统处于初始状态，准备好启动，然后一声蜂鸣表明洗衣机已经进入工作状态。

当按下暂停键之后，9s的放衣服时间，然后选择洗衣周期，然后我们进入了洗衣状态。

在洗涤的过程时，打开进水阀（此过程就是注水的过程），当到达预定水位时，按下水位开关，然后电机MO转动，在洗涤的过程中电机正反转三次后停止转动。

然后进入脱水的过程，此时我们要打开排水阀，然后使电机正转，脱水结束后，电机停止转动。

漂洗过程和洗涤的过程相似，只是在漂洗的时候，是把电机转动的次数改成正反转两次。

甩干的过程和脱水的过程相似，只是电机转动的时间比脱水过程长一些。

从题意需求分析本课程设计需要解决的问题如下：（1）怎样用程序实现电机的正转反转；（2）我们怎么样在全速运行的条件下知道程序已经进入到哪一个步骤；（3）怎样分配按键，使程序尽可能的全自动化。

1.2 解决问题方法及思路1.2.1硬件部分本课程设计具体要求如下：（1）进水阀由继电器模拟；（2）洗衣流程进展过程由LED等指示；（3）预设水位由按键控制；（4）波轮旋转由电机控制。

此次课程设计中，我们在程序运行时，需要用到按键，所以对按键的分配如下：表1-1 按键分配表K1 暂停开关0 关闭 1 开启K2 洗衣程序选择0 标准洗衣 1 经济洗衣K3 水位开关0 低水位 1 高水位本实验中我们要用到的硬件主要是8255A、LED指示灯、继电器、八路二进制开关、步进电机、蜂鸣器。

我们将LED指示灯接在8255A的PA口，而LED指示灯在此次实验过程中的作用就是指示洗衣流程进展（第5个灯亮表示在洗涤的过程，第6个灯亮表示在脱水的过程，在第7个灯亮表示在漂洗的过程，第8个灯亮表示在甩干的过程）和提示我们下一步应该怎样按键。

将八路二进制开关接在8255A的PB口上，八路二进制开关在本实验中的作用是模拟洗衣机面板上的按键和水位开关的作用。

将步进电机的A、B、C、D四相分别按顺序接到PC口的PC0~PC3上，本次实验过程中采用的是四相八拍的步进电机。

将蜂鸣器接在PC口的PC4上，蜂鸣器的作用主要是提示我们洗衣机已经启动和洗衣结束。

将继电器接入到PC口的PC5上，继电器在本次实验过程中的主要作用是模拟进水阀。

1.2.2软件部分8255A是一个可编程芯片，我们可以通过程序对8255A芯片进行编程来实现本次课程设计所要求实现的所有功能。

在本次实验中我们需要在程序中实现对电机的转动。

为了能实现洗涤过程（此过程要求电机正转和反转），所以我们采用的是步进电机，实际应用中步进电机的类型有很多种，然而我们的实验箱上是四相的步进电机，在实验中我采用的是四相八拍的控制，当我们使其从A→AB→B →BC→C→CD→D→DA,这样可以实现电机的正转，当使他从DA→D→CD→C →BC→B→AB→A，这样就可以实现电机的反转，这个过程就是通过程序对PC 口的PC0~PC3进行设置的。

排水阀我们是用继电器来模拟的，实验箱上的继电器是低电平工作，所以如果我们要用到继电器即要打开进水阀时，我们只要对PC口的PC5进行设置。

在本实验中，我们要使用蜂鸣器来提示洗衣机工作和洗衣结束，这个过程也是通过程序来实现的，我们只要将PC4设置成低电平，蜂鸣器就开始工作了。

2、硬件设计2.1选择芯片8255A2.1.1芯片8255A在本设计中的作用本次实验主要是通过对8255A的编程来实现的。

8255A是可编程芯片，主要是用作数据的输入和输出接口，将逻辑开关的所输入的值接收进来，并且可以将数值进行输出，电源为+5V。

具体就是通过对8255A的端口的编程来模拟和控制洗衣机运行时候的各个流程，以及其间的状态显示和以及洗衣结束时的报警。

2.1.2 8255A的功能分析8255A采用40脚双列直插式封装单一+5V电源，全部输入/输出均与TTL电平兼容，为可编程通用并行接口芯片。

它有24条可编程的I/O引脚，与Intel 系列微处理器完全兼容，直接的位清0或置1功能，简化了接口控制。

8255A在本设计中起并行传输接口作用，负责将从逻辑开关得到的数据送到LED显示器上显示出来。

本实验中将8255设置为方式0。

PC口作为输入口，与继电器，电机，蜂鸣器等部件相连。

而PA口作为输出连接LED小灯显示洗衣机运行的各个状态，PB口作为输入端口连接逻辑开关。

8255A是一种通用的可编程并行I/O接口芯片，又称“可编程外设接口芯片”。

它是为8086/8088而设计的可以通过程序来改变其功能。

本设计中8255A设置为方式0，在方式0下，CPU可以采用无条件读/写方式与8255A交换数据。

PA口的八位作为LED小灯的连接位.方式0的工作特点:这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。

其功能为：①两个8位通道：通道A、B。

两个四位通道：通道C高4位和低四位；②任何一个通道可以作输入/输出；③输出是锁存的；④输入是不锁存的；⑤在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合。

2.1.3 8255A的技术参数表2-1 8255A的技术参数8255A主要参数分析：8255A的达林顿驱动电流最大为4.0 mA, 当电流超过达林顿驱动电流是芯片就有可能会被损坏，而LED的驱动电流要比它高的多发光，在保证8255Ａ芯片安全的同时又能让LED管显示就会需要外加器件。

2.2选择继电器2.2.1 继电器在本设计中的作用主要是用来模拟进水阀。

2.2.2 继电器的功能分析继电器的继电特性继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。

一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。

当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。

图2-1 继电器结构图2.2.3继电器参数5A/120VAC10A/80A/240VAC~5A/24VDC-COIL:5VDCAC交流电,DC直流电,A安,COIL线圈这个继电器的触电容量是工作在交流120V是5A交流240V是10A/80A,直流24V是5A,电磁继电器工作电压(线圈工作电压)是5V直流电。

2.3选择蜂鸣器2.3.1蜂鸣器在本设计中作用在全部洗衣工作完成后，由蜂鸣器发出声响，表示衣物已洗干净。

2.3.2蜂鸣器功能分析在本设计中用8255的PC4接蜂鸣器。

在洗衣过程结束后，程序会给蜂鸣器一个脉冲，促使蜂鸣器发出声响。

2.3.3蜂鸣器参数额定电压 1.5工作电压范围 1.0~1.7V最大电流 80MA电阻 6.0~10欧DBA 70~100频率： 3000CVccBuzzerLS12KR15.1KR28550Q60.01uFC40Ctrl100R11图2-2 蜂鸣器电路图2.4 选择逻辑开关2.4.1逻辑开关在本设计中的作用设计时用到六个个逻辑开关。

按键分配如下：K1：暂停开关（0，暂停；1启动）K2：洗衣程序选择开关（0，经济洗衣；1标准洗衣）K3：预设水位的开关（0，低水位；1高水位）K4：排水开关（0，关；1，开）2.4.2逻辑开关的功能分析如图所示,开关未合时,与5V 电压相连,输入1,当合上之后,开关就将A口接地,也就输入为0,4位开关可以置0~15的数。

2.4.3逻辑开关的技术参数表2-2逻辑开关及其编码编码数字编码数字0000 0 1000 80001 1 1001 90010 2 1010 A0011 3 1011 B0100 4 1100 C0101 5 1101 D0110 6 1110 E0111 7 1111 F图2-3 八路二进制开关开关高电平：+5V、低电平：0V2.5 选择LED发光二极管2.5.1发光二极管在本设计中的作用即显示作用，标示洗衣机运行时候的各个状态，分别为洗涤、脱水、漂洗、甩干。

2.5.2发光二极管的功能分析发光二极管参数发光二极管的压降一般为1.5~2.0 V，其工作电流一般取10~20 mA为宜。

LED显示器有共阳极和共阴极两类。

我选用的是共阴极，它的原理图如下：图2—4 LED原理图2.6 选择步进电机2.6.1步进电机在本设计中的作用在洗衣过程在由步进电机模拟涡轮旋转，由于洗衣的四个过程洗涤、脱水、漂洗、甩干都有涡轮旋转，所以在程序中四个过程的涡轮旋转有所不同。

在洗涤过程中步进电机正反转3次，脱水过程中正转一次，漂洗过程中正反转2次，最后甩干正转，但时间长一些。

2.6.2 步进电机的功能分析在本设计中用8255的PC0~PC3接步进电机的A、B、C、D四个口。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

步进电机有二、三、四、五相等，本次实验采用的步进电机是四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角. 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转，通电时序为DA-CD-BC-AB或()时为反转。

步进电机的步进角度为7.5 度，一圈360 度，需要48 个脉冲完成2.6.3 步进电机的一些基本参数：电机固有步距角：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。

电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。

电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。

在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。

如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。

保持转矩（HOLDING TORQUE）：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。

由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。