【正文】 滌控制，合理利用電能，符合現(xiàn)代化 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。 課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 強(qiáng)中弱三檔開關(guān)電路 2． 2． 2 水位檢測(cè)電路 水位檢測(cè)模塊通過水位傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)桶內(nèi)水位的檢測(cè)。水位傳感器內(nèi)部存在LC 振蕩電路，當(dāng)水壓改變后電容值也會(huì)隨之改變，從而影響水位傳感器的輸出頻率，不同的水位對(duì)應(yīng)一個(gè)吲定的頻率值。本課題采用 sw 1 型水位傳感器， 在零水位時(shí)輸出頻率為 26． 8kHz，隨著水位的升高水位傳感器輸出的頻率會(huì)之減小，當(dāng)達(dá)到本課題設(shè)計(jì)的最高水位 390mm 時(shí)輸出頻率為 22 57kHz。將水位傳感器的輸出連接到水位檢測(cè)電路如圖 所示： 圖 水位檢測(cè)電路 2． 2． 3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路 控制洗滌過程， 洗滌動(dòng)作洗滌動(dòng)作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”。不同的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”的時(shí)間是小同的 課程設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路 2． 3 各芯片介紹 MCS51 單片機(jī)介紹 各類單片的指令系統(tǒng)各不相同，功能各有所長(zhǎng) ，而市場(chǎng)占有率最高的是 Mcs． 51 系列，并且還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品，因此基于學(xué)習(xí)與實(shí)際設(shè) 計(jì)的需要本次設(shè)計(jì)我選用 Mcs． 51 系列單片機(jī)作為洗衣機(jī)控制器的主控芯片。 如今的市場(chǎng)上為我們提供了豐富多彩的單片機(jī)產(chǎn)品。從宏觀上講，有 RISC和 CISC 兩大類型；從微觀上說，有 Intel、 Motorola、 Philips、 Microchip、EMC、 NEC 等公司的相關(guān)產(chǎn)品。 盡管常說，單片機(jī)是將中央處理器 CPU、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，但由于工藝和其它方 面的原因 ，課程設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 36 頁(yè) 很多功能部件并未集成在單片機(jī)芯片內(nèi)部。于是，用戶通常的做法是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要在外圍擴(kuò)展功能芯片。隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展和 “ 以人為本 ” 思想在單片機(jī)設(shè)計(jì)上的體現(xiàn)，很多單片機(jī)生產(chǎn)廠家充分考慮到用戶的需求，將一些常用的功能部件，如 A/D(模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 )、 D/A(數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 )、 PWM(脈沖產(chǎn)生器 )以及 LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)器等集成到芯片內(nèi)部，盡量做到單片化；同時(shí)，用戶還可以提出要求，由廠家量身定作 (SOC 設(shè)計(jì) )或自行設(shè)計(jì)。 8051 單片機(jī) : 8051 單片機(jī)最早由 Intel 公司推出 ,其后 ,多家公司購(gòu)買了8051 的內(nèi)核 ,使得以 8051 為內(nèi)核的 MCU 系列單片機(jī)在世界上產(chǎn)量最大 ,應(yīng)用也最廣泛 ,有人推測(cè) 8051 可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) MCU 芯片 [4]. 單片機(jī)的主要特點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)集成存儲(chǔ)區(qū)有存儲(chǔ)器，由于受到體積的限制，容量不大，但是可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展；單片機(jī)內(nèi)的程序存儲(chǔ)器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在空間上分開，采用不同的尋址方式，使用兩個(gè)不同的地址指針 PC及 DPTR。另外，用戶根據(jù)需要可以擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這時(shí) CPU 可以進(jìn)行操作的存儲(chǔ)器就分成四個(gè)區(qū)域：內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器；單片機(jī)的輸入和輸出接口在程序的控制下都可有第二功能；單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)是全雙工的串行接口，可同時(shí)發(fā)送和接收，有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器 SBUF,有四種工作方式；單片機(jī)內(nèi)部有專門的位處理機(jī)（布爾處理機(jī)），具有較強(qiáng)的位處理功能 [4]。 I／ O 口的數(shù)量和功能是選用單片機(jī)時(shí)首先要考慮的問題之一，根據(jù)實(shí)際需要確定數(shù)量， I／ O 多余不僅芯片的體積增大，也增加了成本。對(duì)于驅(qū)動(dòng)能力來(lái)說，驅(qū)動(dòng)電流大的單片機(jī)可以簡(jiǎn)化外圍電路。多數(shù)單片機(jī)提供 2～ 3 個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器，有些定時(shí)／計(jì)數(shù)器還具有輸入捕獲、輸出比較和 PWM(脈 沖寬度調(diào)制 )功能，利用這些模塊不僅可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)，而且能少占用 CPU 的資源。現(xiàn)在還有不少單片機(jī)提供了看門狗定時(shí)器 (WDT) ，當(dāng)單片機(jī) “ 死機(jī) ” 后可以自動(dòng)復(fù)位。選用時(shí)可根據(jù)自己的需要和編程要求進(jìn)行選擇，不要片面追求功能多，用不上的功能就等于金錢的浪費(fèi)。單片機(jī)常見的串行接口有：標(biāo)準(zhǔn) UART 接口、增強(qiáng)型 UART接口、 I2C總線接口、 CAN 總線接口、 SPI 接口、 USB 接口等。大部分單片機(jī)都提供了 UART 接口，也有部分單片機(jī)沒有串行接口 [5]。 現(xiàn)在不少單片機(jī)內(nèi)部提供了 AD 轉(zhuǎn)換器、 PWM 輸出和電壓比較器，也有 少量課程設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 36 頁(yè) 的單片機(jī)提到了 DA 轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)集成片內(nèi) AD轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，還集成了采樣／保持電路，使用戶容易建立精密的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 PWM 模塊可用來(lái)產(chǎn)生不同頻率和占空比的脈沖信號(hào)?？煞奖銓?shí)現(xiàn) D／ A 輸出功能。 PWM 輸出模塊也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速等功能。單片機(jī)內(nèi)部集成的電壓比較器可以實(shí)現(xiàn)多種功能，例如作閾值檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)低成本的 AD 轉(zhuǎn)換器等 [5]。這也是一個(gè)很實(shí)際的問題，如果有兩種單片機(jī)都能解決問題，當(dāng)然選一種你熟悉的品種。 在大多數(shù)情況下大家往往優(yōu)先考慮選擇 51 系列的單片機(jī)。 在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，都將維持這種群雄并 起、共性與個(gè)性共存的局面。究其原因，主要有以下兩點(diǎn)。首先，以 80C51 為代表的單片機(jī)的基礎(chǔ)地位不會(huì)動(dòng)搖。這是因?yàn)?80C51的架構(gòu)和指令系統(tǒng)為后來(lái)的單片機(jī)提供了參考基準(zhǔn)和強(qiáng)大支持，它們由于先天的優(yōu)勢(shì)，在 80C51 的基礎(chǔ)上揚(yáng)長(zhǎng)避短，以用戶需要為根本，在市場(chǎng)上受到歡迎?？傊?， 80C51 作為共性的代表會(huì)與個(gè)性化的產(chǎn)品相互依存，共同發(fā)展，將會(huì)給用戶帶來(lái)更大的實(shí)惠與方便 [6]。 單片機(jī)常見的封裝形式有： DIP( 雙列直插式封裝 ) 、 PLCC(PLCC 要對(duì)應(yīng)插座 ) 、 QFP(四側(cè)引腳扁平封裝 ) 、 SOP( 雙列小外形貼片封裝 ) 等。 綜合上述，選擇 51 系列就是很好的，我們學(xué)過而且是現(xiàn)在最常用的單片機(jī)，當(dāng)然若是單片機(jī)上帶有 PWM 功能會(huì)將硬件簡(jiǎn)化不少，但是這樣軟件上就要很復(fù)雜。80C51 是在 MCS51 系列 8051 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此兼容、改進(jìn)和增強(qiáng)是我們對(duì) 8051 和 80C51 進(jìn)行比較的主要內(nèi)容。首先，與 8051 兼容是對(duì) 80C51 最基本的要求，以確保 8 位單片機(jī) MCS51系列的繼續(xù)發(fā)展。兼容應(yīng)該包括指令、引腳信號(hào)和封裝以及總線的兼容則確保兩者在系統(tǒng)擴(kuò)展和接口方面的一致性，有利于系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。其次， 80C51 的最大的改進(jìn)是在芯片的半導(dǎo)體工藝上。早期的 MCS51系列芯片采用 HMOS 工藝，即高密度短溝道 MOS 工藝，而 80C51 芯片則采用 CHMOS 工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物的 HMOS 工藝。 CHMOS 是 CMOS 和 HMOS 的結(jié)合，除保持 HMOS 的高速度和高密度之外，還具有 CMOS 低功耗的特點(diǎn)。例如 8051的功耗為 630mW，而 80C51 的功耗只有 120mW，這樣的低功耗，用一粒紐扣電池就可以工作。低功耗對(duì)單片機(jī)芯片在便攜式、手提式或者野外作業(yè)的儀器儀表設(shè)備上使用十分有利。第三， 80C51 在功能增強(qiáng)方面也很突出。 80C51 芯片增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，以保證單片機(jī)在掉電的 情況下，能以最低的能耗課程設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 36 頁(yè) 電流維持。最后， 在 80C51 系列芯片中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器除了 ROM 和 EPROM 型之外，還有 E178。PROM 型，例如 89C51 中就有 4KB 的 E178。PROM。并且隨著集成技術(shù)的提高， 80C51 系列芯片片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量也越來(lái)越大， 64KB 的芯片已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了。許多的 80C51 芯片的存儲(chǔ)器還具有程序存儲(chǔ)器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序的泄密或者被復(fù)制 [6]。 MCS51 單片機(jī)的管腳圖和各個(gè)管腳的作用 P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .71234657891 01 11 21 31 51 61 71 81 41 92 04 03 93 73 83 63 53 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 13 4R S T /V P DR X D /P 3 .0T X D /P 3 .1IN T 1 /P 3 .3IN T 0 /P 3 .2T 0 /P 3 .4T 1 /P 3 .5W R /P 3 .6R D /P 3 .7X T A L 2X T A L 1V S SV C CP 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7E A /V P PA L E /P R O GP S E NP 2 .7P 2 .6P 2 .5P 2 .4P 2 .3P 2 .2P 2 .1P 2 .08 0 C 5 1 圖 80C51 的管 腳 圖 80C51 是典型的 40 管腳雙列直插式集成電路芯片，其中各個(gè)引腳的功能如下所示： (1) 信號(hào)引腳的功能介紹 ① 輸入 /輸出口線 ～ P0 口的 8位雙向口線； ～ P1 口的 8位雙向口線； ～ P2 口的 8位雙向口線； ～ P3 口的 8位雙向口線。 ② ALE 地址鎖存控制信號(hào) 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址送入鎖存器鎖存起課程設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 36 頁(yè) 來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的 分時(shí)傳送，此外由于 ALE 是以六分之一的晶振頻率的固定頻率輸出正脈沖，因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 ③ PSEN 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào) 在讀外部的 ROM 時(shí) PSEN 有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。 ④ EA 訪問程序存儲(chǔ)器控 制信號(hào) 當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)， 對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng) EA 信號(hào)為高電平的時(shí)候，則對(duì)于 ROM 的讀操作 是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可以延續(xù)至外部