【文章內容簡介】 換方法。2） 程序的結構用模塊化結構即把監(jiān)控程序分解為若干個功能相對獨立的較小的程序模塊分別設計以便于調試。具體設計時可采用自底向上或自頂向下的方法。3） 在進行程序設計時，先根據問題的定義描述出各個輸入變量和輸出變量之間的數學關系即建立數學模型，然后繪制流程圖再根據流程圖，用匯編語言進行具體程序的編寫。4） 在程序設計完成后利用相應的開發(fā)工具和軟件進行程序的匯編生成程序的機器碼。基于 MCS51 單片機的洗衣機控制系統(tǒng)設計 8 第 3 章 硬件設計 洗衣機的整體電路模塊該電路的主要組成部件由 AT89S51 單片機、74LS138 譯碼器、與門、指示燈、水位檢測機構、電動機、蜂鳴器、電控水龍頭、LED 顯示器、以及 4 只按鍵組成。水位檢測機構由玻璃管、浮子、金屬滑桿等組成。玻璃管與洗衣機相連，玻璃管中的水位就是洗衣桶內的水位，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。74LS138 的輸入端分別接 AT89S51 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” 指示燈，Y5 控制“洗衣定時 ”指示燈， Y6 控制“脫水定時” 指示燈。電動機有兩個控制端一段控制電機正向運轉該端與 相連，另一端控制電機反向運轉該端與 相連。電控水龍頭共兩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” 時水龍頭關閉。顯示器共有兩只 P0 控制高位顯示器， P2 控制低位顯示器。按鍵四只分別為 “編程選擇”、 “增” 、“減”和“啟動鍵 ”這四只鍵組成的 2*2 鍵的矩陣式鍵盤，該鍵盤使用引腳 INT0 向 CPU申請中斷， 和 為該鍵盤的行輸出， 和 為該鍵盤的列輸入。蜂鳴器由 控制,當 輸出為“1”時蜂鳴器發(fā)聲。本系統(tǒng)采用 12M 的晶體振蕩器定時器 0 和定時器 1 的初始值設置為每隔 100us 產生一次中斷。 電源電路系統(tǒng)電源部分電氣原理圖如圖 31[2]所示。市電 220V 經過變壓器 T 變壓為 12V 交流電壓 通過 4 只二極管 1N4004 全橋整流 再經過電容 C 濾波后得到光滑的直流電壓 經過三端穩(wěn)壓 7805 穩(wěn)壓后得到穩(wěn)定的+5V 電壓給各器件供電。T1N4004*4 Vin 1GND2Vout3N78051234BRIDGE1C9GND1000u/25VC10100uC812VVCCXX 大學畢業(yè)論文 9 圖 31 電源部分電氣原理圖 數字控制電路 AT89S51 單片機主控模塊（1）單片機概述單片機又稱微控制器或稱嵌入式控制器。而現在的智能家電無一例外是采用微控制器來實現的所以家用電器是單片機應用最多的領域之一。它是家用電器實現智能化的心臟和大腦。由于家用電器體積小故要求其控制器體積更小以便能嵌入其結構之中。而家用電器品種多功能差異也大所以又要求其控制器有靈活的控制功能。單片機以微小的體積和編程的靈活性而產生多種控制功能完全可以滿足家用電器的需求。單片機主要用于計算機外設、實時控制、儀器儀表、通信和家用電器等各個領域是計算機技術和電子技術的綜合性應用在不同應用場合其技術要求各不相同，因此設計方法和研制的步驟不完全一樣。單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指 MCU、存儲器、I/O 接口和外設等物理器件的有機組合。軟件是指系統(tǒng)監(jiān)控程序的總稱。在開發(fā)的過程中它們的設計不能完全分開二者需要互相配合、不斷調整才能組成高性能的應用系統(tǒng)。單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)包括系統(tǒng)總體設計、硬件設計、軟件設計、系統(tǒng)調試等幾個階段它們有時交叉進行。單片機是現代電子設計中使用最廣泛的電子元件。它的價格低廉功能強大體積小性能穩(wěn)定。目前在各類產品中都能看到單片機的身影如門鈴、報警器、玩具以及各類數據采集系統(tǒng)等。（2）單片機的應用1）在智能儀表中的應用這是單片機應用最多、最活躍的領域之一。在各類儀器儀表中引入單片機使儀器儀表智能化提高，測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構提高其性能價格比。2）在機電一體化中的應用機電一體化產品是指集機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，使其產品具有智能化特征的電子產品它是機械工業(yè)發(fā)展的方向。3）在實時控制系統(tǒng)中的應用單片機廣泛用于各種實時過程控制系統(tǒng)中，例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、機器人系統(tǒng)等各種實時控制系統(tǒng)。用單片機進行實時系統(tǒng)數據處理和控制保證系基于 MCS51 單片機的洗衣機控制系統(tǒng)設計 10 統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，有利于提高系統(tǒng)的工作效率和產品的質量。4）在人們生活中的應用目前國內外各種家具已經普遍用單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路，例如洗衣機、電冰箱、空調機、微波爐、電飯煲、收音機、電風扇及許多高級電子玩具都配上了單片機。5）在其他方面的應用單片機還廣泛應用于辦公自動化、商業(yè)營銷、安全防衛(wèi)、汽車及通信系統(tǒng)、計算機外部設備、模糊控制等領域?；趩纹瑱C在各行各業(yè)中的廣泛應用，社會對單片機越來越重視高校也紛紛開設單片機課程。學好單片機可以增加對電子產品的了解，擴展產品開發(fā)的思路提高社會競爭力。但學習單片機有一定的挑戰(zhàn)性因為要學好單片機必須掌握單片機的軟硬件。 （3）AT89S51 芯片的特點AT89S51[3]是美國 ATMEL 公司生產的底功耗高性能 CMOS8 位單片機片內含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash，只讀程序存儲器器件采用 ATMEL 公司的高密度`非易失性存儲技術產生兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用 8 位微處理器于芯片中，ATMEL 公司的功能強大底價位 AT89S51 單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域主要性能參數：與 MCS51 產品指令系統(tǒng)完全兼容4K 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲器1000 次檫寫周期全靜態(tài)工作模式：0Hz33M Hz三級程序加密鎖128*8 字節(jié)內部 RAM 32 個可編程 I/O 線2 個 16 位定時/計數器6 個中斷源全雙工串行 UART 通道低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)看門狗（WDT）及雙數據指針掉電標識和快速編程特性靈活的在線系統(tǒng)編程（ISP 字節(jié)或頁寫模式） ，此外 AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下 CPU 暫停工作而 RAM定時計數器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP和 PLCC 三種封裝形式以適應不同產品的需要 [4]。看門狗（WDT）電路主要是實現復（WDT ）電路可以起保護功能實現復位作用。XX 大學畢業(yè)論文 11 AT89S51 單片機作為控制部件. 該型號單片機一共有 40 個引腳有雙腳直插式和方形封裝方式可用于不同的場合。本次采用的是雙列直插式，下面對這些引腳的功能加以說明。1）I/O 口線P0 口——8 位、漏極開路的雙向 I/O 口。P1 口——8 位、準雙向 I/O 口具有內部上拉電阻。P2 口——8 位、準雙向 I/O 口具有內部上拉電阻。P3 口——8 位、準雙向 I/O 口具有內部上拉電阻。 P3 口還具有第二功能第二功能見表 31。2）控制信號線RST——復位輸入信號高電平有效。EA/Vpp——外部程序存儲器訪問允許信號/編程電壓輸入端。PSEN——片外程序存儲器讀選通信號低電平有效。ALE/PROG——低字節(jié)地址鎖存信號/編程脈沖輸入端。3）電源和外部晶振引腳 Vcc——電源電壓輸入引腳。GND——電源地。XTALXTAL2——外部晶振引腳。以上就是關于本設計中用的單片機 AT89S51 的特性、引腳功能的簡單介紹。表 31 P3 口的第二功能表 [4] 引腳替代功能 說明 RXD 串行數據接受 TXD 串行數據發(fā)送 0INT 外部中斷 0 申請 1 外部中斷 1 申請 T0 定時器 0 外部事件計數輸入 T1 定時器 1 外部事件計數輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通4）存儲器的分配AT89S51 的內部共有 256[5]個數據存儲器單元，通常把這 256 個單元按其功能劃分為兩部分：低 128 單元和高 128 單元。其中內部數據存儲器的分配情況如圖 32基于 MCS51 單片機的洗衣機控制系統(tǒng)設計 12 圖 32 內部數據存儲器 單片機的時鐘電路時鐘電路 [6]用于產生單片機工作所需的時鐘信號，單片機本身就如同一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格的按規(guī)定時序工作。單片機內含振蕩器電路但晶體振蕩器和電容在片外由引腳 XTAL1 和 XTAL2 接入片內。XTAL1 為振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生電路的輸入，XTAL2 為反相放大器的輸出。時鐘電路的接法有二種：當使用片內振蕩器時片外振蕩源和電容與 XTAL1 和 XTAL2 的接法如圖 33 的a）所示。當使用晶體諧振器時 CC2=（30 10）pF ，當使用陶瓷諧振器時?CC2= （40 10）pF。C1 和 C2 雖然沒有嚴格的要求但電容的大小影響振蕩器電路?的穩(wěn)定性和快速性通常選在 20pF 到 30pF。在設計電路板時晶振和電容等應盡可能的靠近芯片以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。特殊功能寄存器數據緩沖區(qū)位尋址區(qū)128 位工作寄存器區(qū)4 組 R0R7FFH80H7FH30H2FH20H1FH10HXX 大學畢業(yè)論文 13 當使用外部振蕩器信號時外部始終信號接入 XTAL1 引腳 XTAL2 引腳懸空如圖 33 的 b）所示。對外部時鐘信號的占空比沒有要求但高低電平持續(xù)時間應不短于20ms。本次設計采用圖 33 的 a）中的時鐘電路的接法晶振取 。 a) b） 圖 33 時鐘電路 單片機的復位電路 復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H 使單片機從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境也需要按復位鍵以重新啟動。在振蕩器工作時將 RST 腳保持至少兩個機器周期高電平，12 時鐘模式為 24 個振蕩器周期，6 時鐘模式為 12 振蕩器周期可實現復位，為了保證上電復位的可靠 RST 保持高電平的時間至少為振蕩器啟動時間，通常為幾個毫秒再加上兩個機器周期，復位后振蕩器以 12 時鐘模式運行，當已通過并行編程器設置為 6 時鐘模式時除外。單片機在 RESET 為高電平控制下程序計數器（PC）和特殊功能寄存器的復位如表3－2 所示。單片機的復位并不影響芯片內部 RAM 狀態(tài)只要 RESET 引腳保持高電平單片機將循環(huán)復位。在復位有效期間內 ALE﹑PSEN 將輸出高電平。表 32 復位后寄存器狀態(tài) [7]寄存器 復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài)PC 0000H TMOD 00HACC 00H TCON 00HXTAL2XTAL1GNDXTAL2XTAL1GNDNC外部震蕩信號基于 MCS51 單片機的洗衣機控制系統(tǒng)設計 14 B 00H TL0 00HPSW 00H TH0 00HSP 07H TL1 00HDPTR 0000H TH1 00HP0—P3 0FFH SCON 00HIP 000000B SBUF 不定IE 0000000 PCON 00000單片機的復位電路有上電復位和手動按鈕復位兩種形式，RST/VPD 端的高電平直接由上電瞬間產生高電平則為上電復位；若通過按鈕產生高電平復位信號稱為手動按鈕復位。圖 34 為兼有上電復位與按鈕復位的電路。圖中上電瞬間 RST 端的電位與Vcc 相同隨著電容充電電流的減小，+5V 立即加到了 RST/VPD 端該高電平使 8051 復位。 若運行過程中需要程序從頭開始執(zhí)行這只需按圖 34 中的按鈕即可。按下按鈕則直接把