滾筒式全自動洗衣機、性能設(shè)計、單片機、壓力傳感器分析研究 機械制造專業(yè)

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1、 摘要 全自動洗衣機是近年來經(jīng)過不斷地摸索與改進而制造出來的更貼近人們的生活，更能滿足人們生活需要的洗衣機，但是其安全性與清潔性也有待提高，還存在著這樣那樣的問題。本設(shè)計針對全自動洗衣機中的安全性與清潔性問題展開探討，以滾筒式全自動洗衣機為例，在其原有的工作基礎(chǔ)上，通過電路與單片機的控制，輔佐以傳感器，以求實現(xiàn)全自動洗衣機更安全更清潔的工作性能。 本論文就改進滾筒式洗衣機的安全性與清潔性提出設(shè)計方案，主要內(nèi)容為： 1．詳細比較波輪式洗衣機與滾筒式洗衣機的工作過程與洗衣方式，通過比較，支出現(xiàn)代全自動洗衣機所存在的缺陷，展現(xiàn)選擇滾筒式洗衣機的理由，表明此次設(shè)計所涉及的性能設(shè)計的方向； 2

2、．分析滾筒式洗衣機的工作原理與軟硬件設(shè)計，展現(xiàn)本次設(shè)計所涉及到的所有全自動洗衣機的性能設(shè)計； 3．提出本次設(shè)計的設(shè)想，包括前期準備，資料調(diào)查，展現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容，包括硬件、軟件的設(shè)計，單片機以及傳感器的選擇； 4．總結(jié)經(jīng)驗，提出結(jié)論以及展望。 本次課題所涉及的洗衣機電路和性能并不復雜，利用STC89C52單片機，在輸入軟件程序后，就可以實現(xiàn)全自動洗衣機的功能。當然，本課題所設(shè)計的洗衣機性能并不能和市面上的洗衣機相媲美，但是也能夠?qū)崿F(xiàn)基本的功能。 關(guān)鍵詞：滾筒式全自動洗衣機、性能設(shè)計、單片機、壓力傳感器 1. 引言 全自動洗衣機作為家用電器，已經(jīng)走入了千家萬戶的生活中，成為

3、了我們生活的必需品。目前中國的洗衣機市場需求特別大而且潛力巨大，人們對洗衣機的要求也越來越高。目前洗衣機的功能很多，但是并不能完全滿足人們的需求，這就要求設(shè)計者們在進行設(shè)計以及改進是更加貼近生活，符合民意，將人們的需求變?yōu)樵O(shè)計的根本，創(chuàng)造出更節(jié)能、更安全、更干凈舒適的全自動洗衣機。 目前的洗衣機市場競爭壓力大，各個廠商在設(shè)計和制造時往往只能單一提現(xiàn)洗衣機的幾個功能，體現(xiàn)出自己的個性化而并不能全面兼?zhèn)洹＿@就給我們帶來了生活上的不便，我們需要更加智能而且全面的洗衣機。所以，本論文就全自動洗衣機的選擇與性能設(shè)計進行討論與設(shè)計。此次設(shè)計需要解決的問題有：如何選擇本次設(shè)計的全自動洗衣機類型；分析此類全

4、自動洗衣機的優(yōu)缺點，提出課題設(shè)計方案方向；就全自動洗衣機的安全性與清潔性進行設(shè)想與設(shè)計；單片機與傳感器的選擇、安置以及各自實現(xiàn)的功能；電路及控制系統(tǒng)的設(shè)計。 1.1 課題的提出及意義 本次所選擇的題目為全自動洗衣機的性能設(shè)計。在我們?nèi)粘Ｉ钪校詣酉匆聶C主要可以分為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。在選擇洗衣機的類型之前，要對兩種洗衣機的應用范圍、工作方式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了解調(diào)查。通過走訪鄰里和網(wǎng)上調(diào)查，了解相對小樣本下兩種洗衣機的使用情況以及在使用過程中出現(xiàn)的一系列問題，根據(jù)使用數(shù)量的多少和出現(xiàn)問題的程度，選擇使用量和出現(xiàn)問題較多的洗衣機。選題人自行調(diào)查兩種洗衣機的工作方式、工作流程、工作原理

5、以及軟硬件的構(gòu)成，自行觀察兩種洗衣機的實際運行過程以及運行結(jié)束后水、衣服的清潔程度。通過對比兩種洗衣機的運行過程以及運行模式，選擇洗衣較為干凈，運行更接近于手洗模式的洗衣機，選定為我們此次研究對象。通過選題人的對比和觀察，此次研究對象選擇為滾筒式全自動洗衣機。 本課題針對于當下全自動洗衣機的研究現(xiàn)狀以及能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，結(jié)合自身的生活需求和常見問題，對于本課題選擇的滾筒式全自動洗衣機的性能設(shè)計，提出不同于市面上主流洗衣機的性能需求。本課題針對于洗衣機的安全性能和清潔性能的設(shè)計，提出自己的設(shè)計思路，想要能夠?qū)崿F(xiàn)主流洗衣機性能要求的同時，能夠更好的符合我們生活的需求。 1.2 課題現(xiàn)狀

6、在以前的生活中，人們只能通過不斷重復的手動操作來洗衣服，整個過程十分勞累而且時間很長。后來，人們發(fā)明了洗衣機來大題手工洗衣，洗衣機也經(jīng)歷了越來越智能的蛻變。隨著洗衣機越來越智能化，也越來越解放人們的雙手和生活，可以說，洗衣機的一代代進步，改變了人們的生活方式。進入21世紀以來，各大廠商研制出了各類智能全自動洗衣機，可以根據(jù)不同的洗衣情況，以及不同的水溫、水位，從而選擇出最佳的洗滌程序。此外，現(xiàn)代的全自動洗衣機還被研發(fā)出了更加接近人類手洗程度的功能，或者是更加貼近人們生活的智能洗滌程序，而這些功能都可以通過一個小小的按鍵來實現(xiàn)操作。另外還有專門針對嬰兒、婦女等特殊群體的洗衣機，以及定位不同檔次的

7、洗衣機。隨著現(xiàn)在智能家居的概念普及開來，很多廠商在研發(fā)產(chǎn)品的時候都著力于更加智能化，力求通過自己的產(chǎn)品為人們帶來“智慧”的洗衣體驗?，F(xiàn)代的全自動洗衣機大致可以分為以下幾種： 按自動化程度分為： 1、普通型洗衣機： 各功能的轉(zhuǎn)換都需要手動操作； 2、半自動型洗衣機：在使用過程中，任意兩個功能能夠?qū)崿F(xiàn)自動轉(zhuǎn)換； 3、全自動型洗衣機：各功能間的轉(zhuǎn)換全部自動完成。 按結(jié)構(gòu)原理分類來分為： 1、波輪式洗衣機：通過波輪旋轉(zhuǎn)，洗滌液在波輪帶動衣物旋轉(zhuǎn)翻動的同時清洗衣物； 2、滾筒式洗衣機：具有套筒裝置，滾筒繞軸心旋轉(zhuǎn)并帶動衣物翻滾，模擬手洗時的重復摔打過程，洗滌液在摔打過程中進入衣

8、物從而進行清洗； 3、攪拌式洗衣機：采用立式洗衣桶，在桶的中央置有一根裝有攪拌槳的垂直立軸。軸在旋轉(zhuǎn)時就愛那個洗滌液攪拌進入衣物，實現(xiàn)清洗功能； 4、噴流式洗衣機：在立桶的側(cè)壁裝有波輪。電動機起動帶動側(cè)壁波輪旋轉(zhuǎn)，利用具有清理沖擊力的水流將衣物在洗滌液中甩打、拋擲、揉搓、沖刷，實現(xiàn)清洗功能。 1.3本課題的研究內(nèi)容和預定目標 本課題選取了兩種市面上主流的全自動洗衣機作為選擇對象進行對比選擇，分別是波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。在課題開始前，我們將這兩種洗衣機的性能和問題進行了詳細的對比。 1.3.1 波輪式洗衣機 波輪洗衣機在立桶的底部安裝有一個圓形的波輪，上面

9、有突出的立棱。在洗衣機啟動后，電機帶動波輪的旋轉(zhuǎn)，通過電機的正反轉(zhuǎn)，桶內(nèi)形成同向旋轉(zhuǎn)的漩渦，衣物在桶內(nèi)的水中進行摩擦，在洗滌劑的作用下實現(xiàn)去污清洗。 波輪式洗衣機的特點： 1、波輪轉(zhuǎn)動帶動的水流對衣物的損傷較?。?、利用單片機進行控制，簡單易操作；3、內(nèi)桶材質(zhì)為不銹鋼； 4、洗衣使用同心洗功能； 5、如果型號為變頻波輪式洗衣機，就可以對針對不同衣質(zhì)的衣物選擇不同的電機轉(zhuǎn)速，從而選擇出最佳的洗滌條件，既能保證洗凈衣物，又能最大程度的降低對衣物的磨損。 優(yōu)點：單片機控制省時省力，洗衣速度較快； 缺點：相比較其他類型的洗衣機耗電、耗水，衣服容易出現(xiàn)纏繞，打結(jié)的情況。 1.

10、3.2 滾筒式洗衣機 滾筒洗衣機和波輪洗衣機一樣具有不銹鋼內(nèi)桶結(jié)構(gòu)，普遍也通過單片機進行控制，具有質(zhì)地較好的外殼和內(nèi)置平衡裝置一同來平衡滾筒旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的巨大離心力，重復的洗衣運動加上洗滌液和水進行共同作用使衣物洗滌干凈。 滾筒式洗衣機具有如下性能： 1、水溫的平衡可以更好地軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形程度，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松；2、洗滌過程中加熱的水溫可充分溶解洗滌液，加快洗滌液中弱酸性物質(zhì)與污物的化學反應速度，提高洗衣粉中酶的活性；3、溫度高有利于污物在水中的擴散；4、高溫能有效的殺死一些細菌。 優(yōu)點：單片機的控制可以使得所有程序自行運轉(zhuǎn)、衣物

11、無纏繞，是最大程度地減小損耗衣物的洗衣方式。 缺點：洗衣時間普遍較長。滾筒洗衣機在運行洗衣程序時機蓋無法打開，添加衣物不方便。 1.3.3 選取標準 1、從洗衣時間來看：波輪時間更短； 2、從省水省電來看：波輪耗水滾筒耗電； 3、從衣物的磨損度來看，滾筒洗衣機模擬手搓，洗凈度均勻、磨損率低，衣服不易纏繞； 4、從洗凈度方面來看，用常溫水洗的話，波輪洗的更干凈；而滾筒的則需要加熱洗才能洗干凈（但有的衣服一加熱就變形）。滾筒的洗凈比都是1.03。 綜合以上的對比，滾筒洗衣機更能模擬人的手洗過程，更符合人們的生活需求，性能方面更加全面只能。本次課題選取滾筒全自動洗衣機進行性能

12、設(shè)計。 1.3.4 預定目標 1、單片機控制，模擬洗衣機運轉(zhuǎn)過程； 2、四位共陽數(shù)碼管顯示當前洗衣或者脫水時間； 3、利用電動機模擬洗衣機洗衣過程，包括洗衣和脫水，洗衣過程為正轉(zhuǎn)5秒反轉(zhuǎn)5秒，正轉(zhuǎn)7秒反轉(zhuǎn)7秒，脫水為同一方向高速運轉(zhuǎn)； 4、自鎖開關(guān)模擬洗衣板打開，當洗衣機啟動開始運行時，啟動自鎖開關(guān)； 5、利用壓力傳感器量化壓力值，當壓力值到達后自定停止電機運轉(zhuǎn)。 2、 課題總體設(shè)計方案和工作原理 2.1 單片機的選擇 在本次課題的設(shè)計中，主要的涉及的內(nèi)容是單片機，我們需要用單片機和控制電路一起運行來控制我們所設(shè)計的洗衣機。當洗衣機發(fā)生損壞或出現(xiàn)故障的時候，如果不是外部機械

13、系統(tǒng)的問題，就要從我們所設(shè)計的單片機控制系統(tǒng)和與其一起運行的控制電路入手檢查。洗衣機內(nèi)的單片機根據(jù)按鍵系統(tǒng)接受到的操作面板的動作指令，給其他元器件發(fā)出執(zhí)行命令，使得電動機、進水閥、排水閥等通電運行；同時，單片機微控器還要監(jiān)測洗衣機的各部件的工作狀態(tài)，判定工作正常與否，一旦有異常，就立刻送出停止的命令。這些功能都是由電單片機微控器配合各種電路控制來實現(xiàn)。 本次課題選擇的是STC89C52單片機。 STC89C52是一種低耗能、高性能CMOS8微小型控制芯片，具有8K個字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造。單片機上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)上進

14、行編程，同樣可以用于其他普通編程器。在單片機控制芯片上，具有更加便利的8 位CPU 和在普通系統(tǒng)可編程的Flash，這樣使STC89C52可以為其他多種控制系統(tǒng)的設(shè)計上提供更加靈活、更加可行的解決方案。STC89C52具有如下標準功能： 8k字節(jié)的Flash，256字節(jié)的RAM，32 位的I/O 端口線。引腳圖如圖2.1.2所示： STC89C52 顯示 進水控制 排水控制 電機控制 按鍵 圖2.1 STC89C52引腳圖 2.2 電機部分 電機部分電路設(shè)計如圖2.2所示。電機為洗衣機的轉(zhuǎn)動提供動力，它的轉(zhuǎn)動帶動套筒立軸的轉(zhuǎn)動從而使得滾筒隨之運轉(zhuǎn)

15、，對共同內(nèi)衣物進行摔打，實現(xiàn)對衣物的洗滌。電機有正轉(zhuǎn).反轉(zhuǎn)及停止3種狀態(tài)。電機工作就是根據(jù)洗衣需求在這三種狀態(tài)中不斷地轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)洗滌。但只在脫水時處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。電機電路如圖2.2所示： 圖2.2 電機電路 2.3 電源電路 生活用電為220V，變壓器T經(jīng)過變壓后形成12V交流電，再通過4只二極管全橋整流，電容C4、C6濾波后得到直流電壓，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。電源電路如圖2.3所示 圖2.3電源電路 2.4 顯示電路 本次課題選用四位共陽數(shù)碼管，用來顯示洗衣機在運行過程中所需要的洗衣時間，脫水時間。顯示電路如圖2.4所示

16、： 圖2.4顯示電路 2.5 水位檢測電路 水位檢測模塊通過水位傳感器實現(xiàn)對桶內(nèi)水位的檢測。水位傳感器可以見檢測桶內(nèi)水的位置，內(nèi)置振蕩電路，可以控制水位到達的位置，當水位滿足需求時，關(guān)閉進水閥，停止進水。如圖2.5所示： 圖2.5 水位檢測電路 2.6 電機正反轉(zhuǎn)電路 正反轉(zhuǎn)電路控制洗衣進程，洗滌動作根據(jù)電機周期性的正反轉(zhuǎn)運動來進行。在洗衣、脫水過程中，控制電機執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”的運動。電機正反轉(zhuǎn)電路如圖2.6所示： 圖2.6 電機正反轉(zhuǎn)電路 2.7 單片機的復位與震蕩電路 在應用到單片機時，為了達到一個穩(wěn)

17、定的復位效果，需要復位電路。復位操作一般包含上電復位和開關(guān)復位。電容在兩端通電后相當于短路情況，于是在RST引腳上形成高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓下降到一定程度，即為低電平，單片機開始正常工作。上電復位的時間常數(shù)要在10ms以上，才能保證上電，一般可以取電容的大小為10μF，電阻為8.8KΩ。如圖2.7所示： 圖2.7 復位與振蕩電路 2.8 報警電路 在洗衣機完成脫水工作后，會由蜂鳴器發(fā)出警報，對用戶進行提示洗衣程序的結(jié)束。這里選擇的是有源蜂鳴器，小巧簡單，可直接使用5V直流電作為工作電壓。如圖2.8所示： 圖2.2 報警電路 2.9 按鍵電路

18、 按鍵電路屬于輸入電路，為全自動洗衣機的控制系統(tǒng)下達運行程序的命令，實現(xiàn)多個功能的輸入。在系統(tǒng)工作初期，單片機掃描到了按鍵按下，就執(zhí)行對應的功能。如圖2.9所示： 圖2.9 按鍵電路 3 系統(tǒng)的工作過程及控制 3.1 標準的洗衣過程 洗衣機的功能主要就是完成衣物的洗滌、漂洗和脫水過程。用戶通過洗衣機 外殼上面的按鍵來選擇這三種功能。比如想要單獨進行脫水,或者進行洗滌以及漂洗而不進行脫水這個過程,則是由單片機系統(tǒng)根據(jù)用戶的要求來執(zhí)行相對應程序?qū)崿F(xiàn)。如圖3.1為標準的洗衣過程 洗衣開始 電 機 運 轉(zhuǎn) 開進水閥進水 洗滌結(jié)束？ 漂洗開始 漂洗兩

19、次結(jié)束？ 脫水開始 電機運轉(zhuǎn) 電機正轉(zhuǎn) 脫水結(jié)束？ 蜂鳴器報警 洗衣結(jié)束 Y N N Y N Y 圖3.1 標準洗衣程序圖 3.2 進水過程 在用戶選擇洗衣程序前，必須將滾筒內(nèi)部盛滿洗衣用水。洗衣機通過水位開關(guān)和進水閥的開閉進行控制進水以及停水過程。若桶內(nèi)沒有水或者水位達不到設(shè)定水位時,單片機將通過控制進水打開,開始加水而當桶內(nèi)的水位達到設(shè)定的水位時,水位開關(guān)則受壓力閉合,單片機則根據(jù)這一信息而停止注水。程序流程圖如圖3.2所示： 開始 開關(guān)是否閉合 打開進水閥開始計時 水位開關(guān)閉合否？ 超過

20、20分鐘？嗎？ 進水異常報警 結(jié)束 關(guān)閉進水閥 圖3.2 進水過程程序圖 3.3 洗滌漂洗過程 浸泡洗滌、洗滌、漂洗在選擇的洗衣過程里需要電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止時間 的周期都是一樣的。在洗滌和漂洗過程結(jié)束的最后15秒中，電機還需要進行快速的“正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)一?！碧幚磉^程。在不同的洗衣過程中控制電機所執(zhí)行的 “正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)一?！钡难h(huán)方式所需時間如下表所示： 單位（秒） 正轉(zhuǎn) 停 反轉(zhuǎn) 停 標準洗滌 1.6 0.56 1.6 0.56 輕柔洗滌 0.8 1.63 0.8 1.09 強力洗滌 2.5 0.5 2.5

21、 0.5 最后十五秒的快速洗 0.8 0.8 0.8 0.8 在洗滌過程中如果出現(xiàn)水位開關(guān)故障或者水位達不到預定要求，則需要打開進水閥進水一直到水位滿足要求為止。洗滌過程中沒有最后15秒的快速洗滌,而在洗滌和漂洗時則是有最后15秒的快速洗。程序流程如3.3.1圖所示： 洗衣開始 電機正轉(zhuǎn) 電機反轉(zhuǎn) 電機停止 剩余時間=0？ 進入漂洗 Y N 電機停止 圖3.3.1 洗滌程序流程圖 漂洗指示燈亮 第一次漂洗 第二次漂洗 漂洗完成？ 漂洗指示燈滅 漂洗結(jié)束 進入脫水 Y N 開始 圖3.3.2

22、漂洗程序流程圖 3.4 排水過程 洗衣機運行結(jié)束洗滌和漂洗進城后，就會運行排水過程，與此同時，單片機假如收到水位壓力開關(guān)斷開的信號就可以結(jié)束排水,從而進入脫水程序。程序流程如圖3.4所示： 圖3.4 排水過程流程圖 3.5 脫水過程 在洗衣機排水結(jié)束以后,就將進入脫水過程。脫水主要分間隙脫水和長脫水 兩種。首先進行的是間隙脫水。此在間隙脫水過程中電機按照“正轉(zhuǎn)一?！钡闹芷谶M行循環(huán)動作。長脫水過程則在間隙脫水過程結(jié)束之后運行，用戶可以選擇脫水的時間，在運行過程

23、中電機將一直保持高速正轉(zhuǎn)。 在脫水之前如果機蓋處于打開狀態(tài)，將無法運行脫水程序，報警裝置進行鳴叫和顯示報警。在脫水過程中如果檢測到機蓋打開，單片機會控制暫停脫水，報警裝置并進行顯示報警，脫水過程會在機蓋閉合后繼續(xù)進行。電機在脫水過程中保持單向正轉(zhuǎn)，如果在這過程中衣物偏向于一邊，那么脫水桶就會因為離心力的作用，在非常短的時間內(nèi)反復碰撞安全開關(guān)裝置，使安全開關(guān)裝置產(chǎn)生瞬間的關(guān)閉和斷開，此刻需要進行脫水不平衡修正。程序流程如圖3.5所示： 開排水閥閥 開電機脫水 關(guān)電機、排水閥 開蜂鳴器 開始脫水 洗衣結(jié)束 N Y 蓋板開否？ 暫停

24、 蜂鳴器報警 蓋板合閉？ 脫水結(jié)束？ N Y Y N 圖3.5 脫水洗滌程序流程圖 3.6 其他智能控制 現(xiàn)代的智能全自動洗衣機具有“童鎖”功能。在洗衣機的控制面板上有一組組合鍵，在洗衣機運行時，用戶按下組合鍵就可以鎖定洗衣機。鎖上后，按下任何控制面板上的按鍵洗衣機都不會運行相應的程序，即使關(guān)閉電源再接通，只要童鎖未接觸，洗衣機也不會運轉(zhuǎn)相應程序。再次長按組合鍵就能解除童鎖功能，洗衣機就可以繼續(xù)運轉(zhuǎn)其他功能。在按下組合鍵后，單片機會取消按鍵的響應。系統(tǒng)會在整個程序運行過程中一直持續(xù)掃描是否有按鍵被觸發(fā)，而當啟用童鎖后，系統(tǒng)就不會響應相應的按鍵程序，此時童鎖標志亮起。

25、系統(tǒng)會在解鎖組合鍵出發(fā)后對童鎖標示重新賦值，此時的按鍵功能將會被恢復。如圖3.6所示： 圖3.6 “童鎖”示板圖 本次課題為了更加全面的實現(xiàn)全自動洗衣機在使用過程中的安全性能，增加了壓力傳感器。在洗衣機的機蓋上增加壓力傳感器，在編寫單片機程序的時候會設(shè)置壓力的預定值，到達預定值以后，傳感器會發(fā)送控制信號到達單片機，單片機以及控制電路共同作用，切斷電動機的電源，使得洗衣機停止運轉(zhuǎn)，并鎖死機蓋，無法打開。在執(zhí)行下一個指令之前，五分鐘以內(nèi)洗衣機停止洗衣工作，無其他壓力感應，洗衣機繼續(xù)進行運行，直至洗衣結(jié)束。 壓力傳感器感受壓力 洗衣機運行 電

26、機停止運轉(zhuǎn) 機蓋鎖定 洗衣結(jié)束 4 調(diào)試 4.1 硬件調(diào)試 單片機應用系統(tǒng)的調(diào)試過程分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。在設(shè)計完成以后需要先進行排除外部設(shè)備結(jié)構(gòu)的故障再進行軟件結(jié)合調(diào)試。在進行硬件調(diào)試前先進行靜態(tài)調(diào)試。根據(jù)原理圖，在通電前用萬用表用萬用表等工具檢測電路，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否正確，接下來再借助仿真器進行聯(lián)機調(diào)試，分別測試擴展的RAM、I/O口、I/O設(shè)備、程序存儲器以及晶振和復位電路并改正其中的錯誤。 第一步：在沒通電之前先用萬用表檢查線路的正確性并核對元器件的型號、規(guī)格是否符合要求。特別注意電源的正負極以及電源之間是否有短路并檢查地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制

27、總線是否存在相互間的短路或其它信號線的短路。由于本系統(tǒng)的開發(fā)是基于曾經(jīng)用過的單片機，所以此步驟不會發(fā)生故障。 第二步：通電后檢查單片機I/O的電位，測量各點電位是否正常。尤其是應注意單片機輸出口的各點電位。若有高壓將有可能損壞外部仿真電路，同樣如果電壓過低就沒有能力驅(qū)動負載。 第三步：將單片機信號輸出接口與外部仿真電路接口連接起來，為軟件調(diào)試做好準備。 在硬件的調(diào)試過程中常見的硬件故障有： 元器件失效：元器件失效的原因包括兩個方面，一方面是期間本身在使用過程中因操作不當造成了損壞，另一方面是在購買其間的時候沒有仔細檢查，購買之處已經(jīng)損壞。我們在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)小電機在安裝過程中出現(xiàn)了損壞

28、。 可靠性差：引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系統(tǒng)過人、器件負載過大或熱穩(wěn)定性差等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。我們在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)單片機輸出穩(wěn)定的電壓，但是硬件電路的顯示器件的亮度不一、時亮時不亮。經(jīng)查證主要是由于元器件的引腳過長和彎曲造成的電路不夠穩(wěn)定、I/O輸出口的高低電平?jīng)]有明確 電源故障：電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引出線和插座不對應，電源功率不足，負載能力差等。電壓過高容易燒壞發(fā)光二極管，電壓過低無法驅(qū)動負載。因此我們焊接了直流電源電路，使其輸出穩(wěn)定的

29、電壓。 4.2 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊化程序開發(fā)技術(shù)，則逐個模塊調(diào)好以后，再進行系統(tǒng)程序總調(diào)試。調(diào)試子程序時，一定要求符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調(diào)試的手段可采用單步運行方式和斷點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤及轉(zhuǎn)換地址錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計錯誤。在調(diào)試過程中逐步調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。 各程序模塊調(diào)試好后，可以把相關(guān)的功能模塊聯(lián)合起來起進行整體綜合調(diào)試。存儲這個階段若發(fā)生錯

30、誤，可以考慮各子程序存儲運行時是否存破壞現(xiàn)場，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，標志位的建立和清除是否影響其它標志位的變化，堆棧區(qū)的深度是否不夠，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等。 單步和斷點調(diào)試后，還應進行連續(xù)調(diào)試，因為單片機的運行是在嚴格的時序下進行的，單步運行成功并不代表連續(xù)運行成功。待全部調(diào)試完成后，應反復運行多次。我們采用Proteus仿真軟件進行仿真調(diào)試。 Proteus軟件是由英國Lab Center Electronics公司開發(fā)并推廣的EDA工具軟件。該仿真軟件不但能夠?qū)DA工具軟件進行仿真，而且還能夠?qū)纹瑱C及其外圍元器件進行仿真演示。深受廣大單片機愛好者的喜愛。從最根本的原理

31、圖布圖，到接下來的程序調(diào)試，再到到單片機與外圍電路仿真。 Proteus軟件具有其它EDA工具軟件例如multisim的功能。這些功能分別是： 1) 原理布圖： 2) PCB自動或人工布線 3) SPICE電路仿真 革命性的特點： 1) 互動的電路仿真，例如：鍵盤，馬達，LED。 2) 仿真處理器及其外圍電路。可以對51系列、AVR型等市場上常用主流單片機進行仿真測試。還可以配合使用其他顯示器件及輸出設(shè)備，能大致看到運行后輸入和輸出的顯示效果。 Proteus軟件圖 然后根據(jù)所需器件在軟件中選擇出來 Proteus軟件元器件選擇界面 放置到仿真圖中，用連接線進行連

32、接 Proteus軟件元器件連接界面 Keil軟件進行編寫程序，檢查是否有錯誤，若有錯誤及時改正。鼠標左鍵雙擊單片機，導入已經(jīng)編寫好的程序。 5 總結(jié) 通過進一個學期的方案選擇、硬件設(shè)計、軟件的設(shè)計。學習了關(guān)于傳感器、單片機等方面的知識。在設(shè)計的過程中飽嘗了失敗的痛楚和成功的喜悅。利用自己的只是，將自己設(shè)想的設(shè)計理念完成，做出來實實在在的東西，這不僅檢驗了知識水平，使我對專業(yè)知識有了更全面的了解，更鍛煉了我的實際操作能力。經(jīng)歷這次畢業(yè)設(shè)計，使我在處理問題方面有了提高，也使我的實踐水平得到進步，對我將來到崗就業(yè)也有莫大的幫助。根據(jù)對已經(jīng)找到的資料理解和研究，在不斷地探索中一步步地

33、制造出自己的設(shè)計。對軟件進行編寫，對硬件電路進行設(shè)計。所編寫的程序通過了調(diào)試，在仿真軟件中硬件電路與C語言所編寫的程序完美地結(jié)合，實現(xiàn)了所設(shè)計的功能。 在選擇材料之前，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計的選擇和生活經(jīng)驗的補充，選擇了能實現(xiàn)基本功能又能不鋪張浪費的STC89C52單片機。在其他元器件的選擇上不斷比較和調(diào)試更換，最終確定下來一套相對比較完整的設(shè)計實物。這樣既能夠做到經(jīng)濟實惠，又能基本滿足自己的設(shè)計理念。 在設(shè)計中我們盡量做到完善，但在這次畢業(yè)設(shè)計中還存在很多不能令人滿意的地方，這些地方也暴露了我們在以前學習過程中的疏漏之處。我一定會在以后的工作中逐步的改正。 6 致謝 本次設(shè)計論文是在張秀

34、紅老師的悉心幫助下完成的，張老師在課題的選擇、開題報告的書寫、整體論文的撰寫及排版、最終的論文檢查等多個方面給予了我莫大的幫助。張老師在我們畢業(yè)設(shè)計進行期間用自己的耐心，過硬的專業(yè)知識和先進的教學理念不斷幫助我們一步步完成任務(wù)。在跟隨張老師進行學習和完成設(shè)計的過程中，我學習到了更加深入更加全面的知識，受益匪淺。 四年的時光匆匆流去，帶給我們無限的回憶。感謝機械與建筑工程學院的老師，感謝相處四年的同學，這四年來我們一起學習，一起實習，一起進步。這四年來的美好時光是我這一生寶貴的財富，在這里向你們表示我由衷的感謝。祝老師們在今后的日子里身體健康，家庭幸福、心想事成；祝同學們前程似錦，廣闊天地大有作為，為建設(shè)偉大中國夢盡自己的一份力量。