1 系统的总体设计
1.1 设计目的
目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。
1.2 设计方案论证
（1） 方案1：通过设对计要求的分析，控制对象包括：按键、电控水龙头1（进水阀）、电控水龙头2（出水阀）、电动机、数码管显示、LED指示灯、蜂鸣器等。这些被控对象需要根据不同的洗衣程序来设定他们的工作状态和工作时间，电控水龙头1（进水阀）和电控水龙头2（出水阀）来控制进水和出水，同时需要LED指示灯和数码管显示不同的工作状态和剩余时间，按键用来控制程序运行和设置洗衣模式，蜂鸣器用来提示洗衣完成提示。按照上述的系统方案得到的系统整体构架如图1-1所示。
图1-1 原理框图
(2) 方案2：用直流电机代替交流电机模拟洗衣过程。所开发的全自动洗衣机控制器，由主控CPU单元、电源、12864液晶显示器、蜂鸣器、控制电路、驱动电路、水位监测单元及复位电路构成。洗衣机控制器采用带字库的液晶显示器12864
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提供诸如：进水、洗涤、漂洗、甩干、结束等状态以及控制时间的显示。通过按键来提供相应的操作，来选择相应的洗衣流程。对于这次毕业设计课题则通过一个直流电机来代替洗衣机的电机的交流电机，相应的转速和方向来通过专用的电机驱动芯片H桥电路以及PWM来模拟洗衣机的洗涤过程。有一个液体压力传感器来检测相应的水位，判断是继续进水还是停止进水。当洗涤结束以及相应的误操作蜂鸣器会发出警报，同时电机立即停止转动，免生危险。为了防止孩童玩耍带来的后果，开机前会有一个开机认证。只有通过专用的秘钥认证，才能开机。秘钥采用USB接口，在DATA+与DATA-配置不同的电阻，通过单片机自带的AD检测电压来进行验证。其工作原理见图1-2。
图1-2 原理框图
由于方案2采用了液晶作为显示单元，且使用了友好的交互式人机界面，比较新颖。且考虑到设置童锁功能，安全性能比较高，故采用方案2作为本次毕业设计的最终方案。
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2 系统硬件电路的设计
2.1 目前主要应用的单片机机型
(1) Intel公司的单片机
Intel是最早推出单片机的公司之一，主要有MCS-48、MCS-51系列8位单片机和MCS-96系列的16位单片机。在20世纪八、九十年代，MCS-51和MCS-96曾经是我国最流行的单片机，得到广泛的应用。这几年Intel公司注重于奔腾系列微处理器，没有推出新的单片机。
(2) ARM微处理器
ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。 ① 体积小、低功耗、低成本、高性能；
② 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件； ③ 大量使用寄存器，指令执行速度更快； ④ 大多数数据操作都在寄存器中完成； ⑤ 寻址方式灵活简单，执行效率高； ⑥ 指令长度固定。
在本洗衣机控制系统中，要求洗衣机应具有按照用户设定洗衣量、洗涤漂洗时间及次数。反应剩余时间等参数，自动按照设定的流程来洗涤衣物，并能自动控制洗衣机电机、进水阀、出水阀等工作，同时要求有七个按键输入和并行液晶显示电路，因此该系统是一个多输入、多输出系统。若用Intel的51系列单片机，一方面需要对I/O进行扩展，另一方面又需要对存储空间进行扩展。同时由于51单片机驱动能力有限，需外加驱动电路，使得硬件电路过于复杂。
综合上述考虑，决定选用内部有A/D转换器、驱动能力强的意法半导体公司（ST）出产的芯片，STM32F103CBT6。STM32F103CBT6是基于ARM Cortex-M3内核设计，片上集成有丰富的数字和模拟资源，允许最高72 MHz的工作频率，是一款性价比很高的32位ARM处理器，是低成本ARM嵌入式应用的极佳选择。
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2.2 硬件各模块简介
2.2.1 微处理器STM32F103CBT6
本设计使用到的控制器STM32F103CBT6采用了LQFP48封装，引脚排列如图2-1所示。
图2-1 引脚图
引脚定义如表2-1、2-2、2-3所示。引脚资源分配如表2-4所示。
表2-1 STM32F103CBT6引脚功能说明表1
管脚名 VBTA PC13-TAMPER-RTC PC14-OSC32_IN PC15-OSC32_OUT OSC_IN OSC_OUT NRST VSSA
类型 电源 I/O I/O I/O I O I/O 电源 6
特殊功能 TAMPER-RTC
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