【正文】 片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見(jiàn)。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時(shí)，合128個(gè)位，相應(yīng)位地址為00H～7FH），使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可。有的單片機(jī)并不能直接對(duì)RAM單元中的位進(jìn)行操作，如AVR系列單片機(jī)中，若想對(duì)RAM中的某位置位時(shí)，必須通過(guò)狀態(tài)寄存器SREG的T位進(jìn)行中轉(zhuǎn)。51系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器A和寄存器B中。積的低位字節(jié)在累加器A中，高位字節(jié)在寄存器B中)。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各I/O口均置高電平）。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。低電平時(shí)，吸入電流可達(dá)20mA，具有一定的驅(qū)動(dòng)能力；而為高電平時(shí)，輸出電流僅數(shù)十μA甚至更?。娏鲗?shí)際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒(méi)有驅(qū)動(dòng)能力。其原因是高電平時(shí)該腳也同時(shí)作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。作輸出腳使用，欲進(jìn)行高電平驅(qū)動(dòng)時(shí)，得利用外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，I/O腳不通，電流經(jīng)R驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；低電平時(shí)，I/O腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED滅（I/O腳導(dǎo)通時(shí)對(duì)地的電壓降小于1V，～）。綜上所述，我們本次設(shè)計(jì)采用51系列，而51系列的典型產(chǎn)品是8051。8051是一種40引腳雙列直播式芯片。它含有4KB可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM，有32條可編程控制的I/O線，5個(gè)中斷發(fā)源，指令與MCS51系列完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡(jiǎn)化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。選用它設(shè)計(jì)制作全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路，該電路的組成相對(duì)簡(jiǎn)單，工作原理清晰，易于理解。89C51引腳圖如圖21所示。圖2189C51引腳圖89C51單片機(jī)存儲(chǔ)器才用的是哈佛（Harvard）即程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是各自獨(dú)立的，兩種存儲(chǔ)器各自有自己的尋址方式和尋址空間。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于單片機(jī)“面向控制”的實(shí)際應(yīng)用極為方便、有利。89C51單片機(jī)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展能力分別可達(dá)64KB，尋址和操作簡(jiǎn)單方便。89C51的存儲(chǔ)器空間可劃分為5類：程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器、為地址空間和外部數(shù)據(jù)寄存器。A/D轉(zhuǎn)換器種類很多，按及人口方案來(lái)分，可分為并行接口和串行接口兩類。串行接口又分為三線式接口和兩線式接口兩種。由于89C51串行口有限，而本此設(shè)計(jì)也用到了很多串口，而且我們需要一個(gè)多通道的轉(zhuǎn)換器，而MAX192正是滿足這種要求，其轉(zhuǎn)換精度也高，所以本次設(shè)計(jì)我們采用MAX192。MAX192是一種低功耗、單電源、8通道、串行的10位A/D轉(zhuǎn)換器。由于該芯片在片外已有采樣跟蹤保持電路，內(nèi)部時(shí)鐘電路和內(nèi)部參考電壓源，所以在應(yīng)用時(shí)，所需外圍原件極少，與單片機(jī)連接也只占用45條口線，因此，用MAX192構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和功耗低的優(yōu)點(diǎn)。MAX192是美國(guó)美信公司設(shè)計(jì)的一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，它的信號(hào)輸入有兩種方式：8通道單端輸入或4通道差分輸入，具有極高轉(zhuǎn)換速度。其4線串行接口與SPI、QSPI、MicroWire等串行總線兼容，具有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，也可用外部基準(zhǔn)電壓。⑴MAX192的引腳圖如圖21所示。圖21MAX192的引腳圖⑵MAX192的控制字①M(fèi)AX192控制字占一個(gè)字節(jié)，其格式見(jiàn)表21。表21 控制字節(jié)的定義Bit7(MSB)Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0STARTSEL2SEL1SEL0UIN/BIPSGL/DIFPD1PD0注 ：轉(zhuǎn)換開(kāi)始位。邏輯“1”有效。 ：通道選擇位。選擇所需轉(zhuǎn)換信號(hào)所連接的通道（見(jiàn)表3和表4）。 ：?jiǎn)?雙極性信號(hào)轉(zhuǎn)換模式選擇位。1=單極性信號(hào)；0=雙極性信號(hào)。對(duì)于單極性信號(hào)，模擬輸入中0V～VREF的電壓被轉(zhuǎn)換；對(duì)于雙極性信號(hào)，VREF/2～+VREF/2的新號(hào)被轉(zhuǎn)換。 ：輸入信號(hào)形式選擇位?！?”為單端信號(hào)輸入，“0”為差分信號(hào)輸入。 5. PD0～PD1：時(shí)鐘模式及省電模式選擇位。②MAX192單端方式（SGL/DIF=1）通道選擇如表23所示。③MAX192查分方式（SGL/DIF=0）通道選擇如表24所示。④MAX192的時(shí)鐘和掉電選擇如表25所示。⑶MAX192的工作原理MAX192器件采用逐次逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)及輸入采樣/保持電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)字信號(hào)輸出，模擬信號(hào)有單端輸入和差分輸入兩種輸入方式，輸入電壓范圍分單極性（）和雙極性（）兩種，每做完一次A/D轉(zhuǎn)換，需從串行數(shù)據(jù)輸入端輸入以“1”開(kāi)始的8位控制字對(duì)器件初始化，內(nèi)部控制邏輯控制A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)MAX192的CS端有效時(shí)，在時(shí)鐘SCLK的每一個(gè)上升沿把一個(gè)最高位為“1”的控制字節(jié)的各位送入輸入移位寄存器，控制器收到控制字節(jié)后，選擇控制字節(jié)中給定的模擬通道，并在SCLK的下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，MAX192可以使用外部串行時(shí)鐘或內(nèi)部時(shí)鐘來(lái)完成逐次逼近轉(zhuǎn)換。在兩種時(shí)鐘方式中，數(shù)據(jù)的移入/輸出都由外部時(shí)鐘來(lái)完成。轉(zhuǎn)換結(jié)束后的數(shù)據(jù)是由DOUT端讀出的。應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)的輸出是高位在先，低位在后，有效位為10位。在單極性輸入方式下，輸出的是標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制碼，對(duì)于差分方式下的雙極性輸入，其輸出是莫二補(bǔ)碼。需要注意的是，在單極性輸入方式下，轉(zhuǎn)換完成后的10位數(shù)據(jù)在移位寄存器中存放時(shí)，在數(shù)據(jù)的首部添了一個(gè)“0”，在尾部添加了5個(gè)“0”，這樣，要得到最終的正確結(jié)果，需要把這16位數(shù)（包括10位有效數(shù)據(jù)）右移5位。在編寫采樣程序時(shí)，送完一字節(jié)控制字，何時(shí)讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 ，有兩種判斷方法：一是看SSTRB信號(hào)是否變高，二是延時(shí)多少us(最大位10us)。表23 單端方式（SGL/DIF=1）通道選擇SEL2SEL1SEL0CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7AGND000+100+001+101+010+110+011+111+表24 查分方式（SGL/DIF=0）通道選擇SEL2SEL1SEL0CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7000+001+010+011+100+101+110+111+表25 時(shí)鐘和掉電選擇PD0PD1器件模式11外部時(shí)鐘方式10內(nèi)部時(shí)鐘方式01速掉電模式（Fast PowerDown Mode）00全掉點(diǎn)模式 ( Full PowerDown Mode)本次設(shè)計(jì)中用到4個(gè)傳感器，分別為：TS污濁度傳感器、溫度傳感器、負(fù)載傳感器和水位傳感器。其中污濁度、溫度和負(fù)載傳感器輸出的都是模擬信號(hào)，需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換才能作為單片機(jī)的控制信號(hào)，而水位傳感器本身輸出的就是數(shù)字信號(hào)，所以不需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，直接可用做單片機(jī)的控制信號(hào)。⑴TS污濁度傳感器內(nèi)部原理圖如圖22所示。渾濁度檢測(cè)傳感器的主要原理是光電耦合器，而普通的光電耦合器不能有效的檢測(cè)洗衣機(jī)水的渾濁度。光電耦合器的光源必須是紅外光才能準(zhǔn)確的檢測(cè)渾濁度。TS濁度傳感器是GE公司開(kāi)發(fā)的一種專門用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測(cè)量。圖22濁度傳感器內(nèi)部原理圖⑵溫度傳感器溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器下)。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。熱電偶應(yīng)用很廣泛，因?yàn)樗鼈兎浅?jiān)固而且不太貴。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從200℃到2000℃。它們的特點(diǎn)是：低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。另外，熱電偶需要外部參考端。 我們常用溫度傳感器有DS18BAD590等，它們都是集成溫度傳感器。DS18B20輸出是數(shù)字信號(hào)可以直接和單片機(jī)相連，而且硬件連接電路少，但需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的軟件編程。AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：?流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)。?AD590的測(cè)溫范圍為55℃～+150℃。?AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。?輸出電阻為710MW。?精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177?！妗１驹O(shè)計(jì)我們選用AD590作為溫度傳感器。AD590比DS18B20精度更高、線性度誤差小，且不需要溫度報(bào)警和復(fù)雜的程序編程，非常適合用于洗衣機(jī)的溫度檢測(cè)傳感器⑶負(fù)載傳感器根據(jù)模糊控制要求，負(fù)載檢測(cè)時(shí)通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)比單片機(jī)所用電壓大的多，不能直接采樣，必須經(jīng)過(guò)隔離。采用線性光電耦合器既能隔離高電壓和干擾，又能得到滿意的檢測(cè)信號(hào)。⑷水位傳感器原理圖如圖25所示。諧振式水位傳感器,采用了新型的傳感原理 ,把水位的高低 ,通過(guò)水位傳感器直接變成水位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。衣物的洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)的檢測(cè) ,對(duì)模糊控制洗衣機(jī)在節(jié)水、節(jié)能、減少洗滌時(shí)間方面起決定性的作用。圖25水位傳感器原理圖顯示器有LED和LCD兩種。LCD(Liquid crystal Display)是液晶顯示器英文名稱的縮寫，液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線通過(guò)方向的特征，達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。LED（Light Emiting Diode）是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。本次設(shè)計(jì)只是顯示時(shí)間，所以采用LED就可以達(dá)到目的了。⑴LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED常用的LED為8段或7段。每一個(gè)段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極2種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為L(zhǎng)ED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為字型碼）。⑵LED顯示器工作原理LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示2種方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段碼線（adp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦鱾€(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)的段碼為止。正因?yàn)槿绱耍o態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實(shí)的缺點(diǎn)是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖存器，因此一般情況下采用動(dòng)態(tài)顯示。在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個(gè)8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陰極或共陽(yáng)極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。本次設(shè)計(jì)中我們采用的是3位共陰極數(shù)碼管，其中段碼線占用1個(gè)8位I/O口，而位選占用3位I/O口。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對(duì)各個(gè)顯示位來(lái)說(shuō)都是相同的。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話，3位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示，即在某一時(shí)刻，只讓一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時(shí)刻，3位LED中只有選通的那位顯示字符，而其他2位則是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要