【文章內(nèi)容簡介】 按功能可分為兩大類，即通用譯碼器和顯示譯碼器。 本設(shè)計中的 74138 譯碼器是一種通用譯碼器，它是用 TTL與非門組成的 3線－ 8線譯碼器 。 74138 譯碼器結(jié)構(gòu)圖如 圖 35 所 示。 74138譯碼器的 三個輸入端 CBA 共有 8種狀態(tài)組合（ 000— 111） ，可譯出 8 個輸出信號 Y0— Y7。這種譯碼器設(shè)有三個使能輸入端，當 G2A與 G2B均為 0，且 G1為 1時，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當譯碼器被禁止時，輸出高電平 。 74138譯碼器的管腳圖如圖 36 所示，其功能表如表 32。 amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。111111YYYYYYYYABCamp。1GGG12A2B10234567 圖 35 74138集成譯碼器 結(jié)構(gòu) 電路圖 圖 36 74138集成譯碼器的管腳 14 表 32 741387譯碼器的功能表 在本設(shè)計中 74138 的輸入端 C、 B、 A分別接單片機的 、 、 ，輸出端 Y0 控制“洗衣剩余時間”指示燈， Y1 控制“脫水剩余時間”指 示燈，Y2控制“強洗”指示燈， Y3 控制“弱洗”指示燈， Y4 控制“洗滌次數(shù)”指示燈， Y5 控制“洗衣定時”指示燈， Y6控制“脫水定時”指示。 LED 顯示模塊 顯示技術(shù)是一種將反映外界客觀事物的信息（光學的 、 電學的 、 聲學的、化學的等），經(jīng)過變換處理，以適當?shù)男问剑ㄖ饕袌D像、圖形、數(shù)碼、字符）加以顯示，供人觀看、分析、利用的一種技術(shù)。現(xiàn)在所謂的顯示技術(shù)，可以稱作電子信息顯示技術(shù)，它是建立在光學、化學、電子學、機械學、聲學等科學技術(shù)基礎(chǔ)上的具有某種程度綜合性的技術(shù)。由于 發(fā)光二極管具有 工作電壓很低；工作 電流很小；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱 等 特點 。 發(fā)光二極管 用 在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用 7條條狀的發(fā)光管組成 7段式半導體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示 0～ 9十個數(shù)目字 （其外形圖如圖 37，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 38）。本設(shè)計的共有兩只七段 LED 顯示器， P0控制高位顯示器， P2 控制低位顯示器，當洗衣機處于洗衣狀態(tài)時， LED 顯示器顯示洗衣剩余時間 ；當洗衣機機處于脫水狀態(tài)時， LED 顯示器顯示洗衣機的脫水剩余時間。 本系統(tǒng)采用共陰接法。 圖 37 七段 LED 外形圖 圖 38 七段數(shù)碼顯示的內(nèi)結(jié)構(gòu)圖 16 按鍵輸入模塊 洗衣機的控制電路中的輸入模塊選用 獨立按鍵 ， 獨立按鍵具有編程簡單但占用 I/O 口資源的特點，適用于按鍵不多的場合，為節(jié)約 I/O 口資源，本設(shè)計選用矩陣鍵盤。 矩陣鍵盤又叫行列鍵盤，它是由二條 I/O 線作為行線，二條 I/O 線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設(shè)制一個按鍵 ，這樣按鍵的個數(shù)就為 2*2 個，這種行列式結(jié)構(gòu)的鍵盤能有效的提高單片機系統(tǒng)中的 I/O口的利用率。本設(shè)計的按鍵輸入是由 4只按鍵分別用于洗衣機的工作方式選擇分別為“編程選擇”、“增”、“減”，和“啟動鍵”的選擇， 和 為該鍵盤的行輸出， 和 為該鍵盤的列輸入，指示燈配合按鍵工作。 根據(jù)鍵盤掃描方法，一開始單片機將行線全部 置 低電平，此時讀入列線數(shù)據(jù)，若列線全為高電平 ， 則沒有鍵按下，當列線有出現(xiàn)低電平時調(diào)用延時程序以此來去除按鍵抖動。延時后再判斷是否有低電平，如果此時讀入列線數(shù)據(jù)還是有低電平，則 說明確實有鍵按下，最后一步確認鍵值。鍵盤布局圖如圖 39所示。 圖中 A對應(yīng)“編程選擇”， B 對應(yīng)“增”， C 對應(yīng)“減”， D對應(yīng)“啟動鍵”。 圖 39 矩陣鍵盤布局圖 蜂鳴器報警模塊 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復印機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 電路中用字母 “H”或 “HA” 表示， 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 本設(shè)A B C D 計采用 電磁式蜂鳴器 ， 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵 、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。本設(shè)計中的 蜂鳴器由 控制，當 輸出為“ 1” (脫水完成后） 時， 洗衣機的蜂鳴器發(fā)出 5次“嘟嘟”聲 。 指示燈模塊 指示燈主要是以光亮指示的方式引起操作者注意或者指示操作者進行某種操作，并作為某一種狀態(tài)或指令正在執(zhí)行或已被執(zhí)行的指示。 本設(shè)計用七只發(fā)光二極管作為洗衣機的指示燈， 它是半導體二極管的一種，常簡寫為 LED，由圖 310 所示的 單片機控制 LED顯示的原理圖 ， 可以看到 LED 的 A 極通過限流電阻連接到 AT89C51 單片機的 I/O 口， K極連接到了 GND 地線，因此要使 LED發(fā)光，也就是使電流流過 LED，只需要把 I/O 口置成高電平即可，所以最終我們對 LED 的控制變成了對一個 I/O 口的控制，比如要點亮標號為“ D10”的 LED，就是把 RC0 口設(shè)置成高電平而已，這就是實現(xiàn)方法。本設(shè)計中 74138 的輸入端C、 B、 A 分別接單片機的 、 、 ，輸出端 Y0、 Y Y Y Y YY6分別與 7個發(fā)光二極管的陰極相連，發(fā)光二極管的陽極 接電源。 74138 的輸出端 Y0 控制“洗衣剩余時間”指示燈， Y1 控制“脫水剩余時間”指示燈， Y2控制“強洗”指示燈， Y3 控制“弱洗”指示燈， Y4控制“洗滌次數(shù)”指示燈，Y5控制“洗衣時間”指示燈， Y6控制 “脫水時間”指示燈。 18 圖 310單片機控制 LED顯示的原理圖 機械控制電路部分 機械控制部分 實現(xiàn)水位檢測、電機驅(qū)動、進水、排水等功能 。 主要由水位檢測器、電動機 等 組成。 電控水龍頭 全自動洗衣機的進出水控制由兩個電控水龍頭控制，設(shè)計中 電控水龍頭共2只，一只為進水龍頭，受 控制 ； 另一只為出水龍頭，受 控制，當電控水龍頭的控制端為“ 1”時，水龍頭打開 。 當電控水龍頭的控制端為“ 0”時，水龍頭關(guān)閉。 水位檢測機構(gòu) 洗衣機的水位檢測機構(gòu)由玻璃管、浮子、金屬滑桿等組成，玻璃管與洗衣桶相連，玻璃管中的水位就是洗衣桶內(nèi)的水位 ，在放水或進水的過程中，浮子帶動金屬管上下移動，當水位處于最高點或最低點時，金屬滑桿都與金屬地相 連，致使引腳 INT1 處于低電平，向 CPU 申請中斷，否則 INT1 被上拉電阻上拉為高電平。 全自動洗衣機氣壓式水位開關(guān)（以下簡稱水位開關(guān)）的兩組觸頭分別與程控器以及相關(guān)電路配合，共同完成洗滌、脫水等洗衣工序。水位開關(guān)中的兩組觸頭的動作分別對應(yīng)兩個水位值。洗衣機接水桶內(nèi)水位的變化，通過一段密封的連接氣管，引致水位開關(guān)中氣囊的氣壓改變，繼而轉(zhuǎn)換成觸頭的動作。氣壓式水位開關(guān)有這樣的特性：當氣壓 P從零開始隨接水桶內(nèi)的水位 上升而上升至P0時，水位開關(guān)置位；當氣壓 P隨接水桶內(nèi)的水位下降而下降至 P0/2 時，水位開關(guān)才復位。水位與氣壓可以看成線性關(guān)系?，F(xiàn)用 SP 表示水位開關(guān)狀態(tài)，SP=0 表示水位開關(guān)復位； SP=1 表示水位開關(guān)置位。水位開關(guān)的狀態(tài) SP 與氣壓 P 的關(guān)系示于圖 311， 水位開關(guān)處于復位狀態(tài)時，開關(guān)內(nèi)的常閉觸頭閉合，洗衣機的脫水相關(guān)電路接通；水位開關(guān)處于置位狀態(tài)時，開關(guān)內(nèi)的常開觸頭閉合，洗衣機的洗衣（漂洗）相關(guān)電路接通。如圖 312 所示。 圖 311 水位開關(guān)狀態(tài)與氣壓的關(guān)系 圖 312 水位開關(guān)內(nèi)觸頭示意圖 20 電動機控 制 電動機也稱電機，在電路中用字母 “M” （舊標準用 “D” ）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動力矩，作為用電器或小型機械的動力源。交流異步電動機是領(lǐng)先交流電壓運 行的電動機，廣泛應(yīng)用于電風扇、電冰箱、洗衣機、空調(diào)器 、食品加工機等家用電器及各種電動工具、小型機電設(shè)備中。 單相交流電動機只有一個繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。當單相正弦電流通過定子繞組時，電動機就會產(chǎn)生一個交變磁場，這個磁場的強弱和方向隨時間作正弦規(guī)律變化， 但在空間方位上是固定的，所以又稱這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場，當轉(zhuǎn)子靜止時，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動機無法旋轉(zhuǎn)。當我們用外力使電動機向某一方向旋轉(zhuǎn)時（如順時針方向旋轉(zhuǎn)），這時轉(zhuǎn)子與順時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變?。晦D(zhuǎn)子與逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變大。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動方向旋轉(zhuǎn)起來。洗衣機里的機動機是電容式單相 異步電動機， 電容式單相異步電動機 有 原理是在啟動繞組上串聯(lián)一個適量的電容器 ， 由于電容器的電流滯后于它的電壓 90度 ,所以會在定子上產(chǎn)生一個偏轉(zhuǎn)磁場 ， 使電動機旋轉(zhuǎn) 。 本洗衣機的控制電路中 單片機通過雙向可控硅 (電子開關(guān) )直接驅(qū)動單相異步交流電機?？刂品绞綖殚_環(huán)，控制電機的正反轉(zhuǎn)，完成最基本的洗滌、漂洗、脫水功能。 電動機有 2個控制端，一端控制電動機正向運轉(zhuǎn)，該端與 相連，另一端控制電動機反向運轉(zhuǎn)，該端與 相連。系統(tǒng)供電時，交流 220V電壓經(jīng)過雙向可控硅加在電動機的 2個控制端，可控硅的控制端由單片機的、 控制，當洗衣機接到“強洗”指令時， 輸出高電平，經(jīng)過功率管 8050 放大后，觸發(fā)雙向可控硅，使雙向可控硅 TR1 導通，電機正向旋轉(zhuǎn)。當洗衣機接到“弱洗”指令時， 輸出高電平，經(jīng)過功率管 8050 放大后，觸發(fā)雙向可控硅，使雙向可控硅 TR2 導通，電機反向旋轉(zhuǎn)。在整個洗衣過程中，程序會不斷判斷洗衣機的強弱洗模式，從而不斷調(diào)整電機轉(zhuǎn)動 。 如圖 313 所示。 [8] 圖 313 電動機控制原理圖 硬件系統(tǒng)整機電路 通過前面幾節(jié)單元 電路的設(shè)計及器件 的選擇，得到單片機控制的全自到洗衣機硬件原理圖 （見附錄 1） 。 22 第 4 章 軟件設(shè)計 本設(shè)計中洗衣控制程序由定時中斷服務(wù)程序、外中斷服務(wù)程序和主程序組成 。假定用戶要將洗衣機設(shè)置成弱洗方式，洗滌次數(shù)為 4，洗滌時間為 30 分鐘，脫水時間為 5分鐘，本系統(tǒng)采用 6M 的晶體振蕩器，定時器 0和定時器 1 的初值設(shè)置為每隔 。 程序中使用內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 70H 單元作強洗弱洗標志位。 當用戶設(shè)置洗衣模式為弱洗時，該位設(shè)置為 0；當用戶設(shè)置洗衣模式為強洗時，該位設(shè)置為 1。 71H單元用于保存用戶設(shè)置的洗衣次數(shù)， 72H單 元用于保存用戶設(shè)置的洗衣時間， 73H 單元用于保存用戶設(shè)置的脫水時間，74H單元用于保存洗衣機每次換水的時間，該單元的值根據(jù) 71 單元的內(nèi)部和72單元的內(nèi)部來計算， 75H 用于定時器 0為每次洗衣時間的記數(shù)， 76 單元用于保存“編程選擇”的狀態(tài) 。 79H 用于定時器 0 和定時器 1記錄定時的秒數(shù)， 7AH用于記錄定時的秒數(shù)。 程序 流程圖 主程序主要完成洗衣機控制電路中的 整個 洗 衣、脫水 過程 。打開電源后 程序從地址 0000H 開始運行， F 作為啟動位判斷用戶是否按下“啟動”鍵，該位為“ 1”是表示用戶已按下啟動鍵 。 當用戶按下啟動鍵 后， F鍵作為水位標志使用，用于標志水已放滿或水已放空。 當洗衣、脫水時間結(jié)束后，關(guān)閉電機并使蜂鳴器以聲。程序流程圖如圖 4－ 1所示 。 定時器服務(wù)程序主要完成 主程序中所有定時和中斷服務(wù)，啟動定時器 0后，經(jīng)過 100 毫秒的時間定時器 0產(chǎn)生中斷， CPU 執(zhí)行定時器 0的中斷服務(wù)程序。定時器 0 的程序流程圖如圖 4－ 2 所示，程序 見 附錄 2 圖 41 主程序流程圖 計算每次洗衣時間 定義顯示碼表 相關(guān)信號初始化 外中斷 0初始化 外中斷 1初始化 定時器 1初始化 定時器 0初始化 鍵盤中斷允許 判斷水是否放完 定時是否到 水是否放滿 是否按下“啟動 ” 鍵 打開進水籠頭 ，水位檢測中斷允許 關(guān)閉進水籠頭 啟動定時器 0 打開出水籠頭 洗滌次數(shù)是否完成 啟動電機開始脫水， 啟動定時器