【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)將選用的AT89C51是屬于標準型單片機。標準型89系列單片機是與MCS51系列單片機兼容的。標準型系列在內(nèi)部含有4KB或8KB可重復編程的Flash存儲器，可進行1000次擦寫操作。全靜態(tài)工作為033MHz，有3級程序存儲器加密鎖定，內(nèi)部含有128256字節(jié)的RAM、32條可編程的I/O端口、2個16位定時器/計數(shù)器、68級中斷，此外有通用串行接口、低電壓空閑模式及掉電模式。AT89系列標準單片機有4種型號，分別為AT89C5AT89LV5AT89C52和AT89L52，其中AT89C51和AT89C52直接與8051系列兼容，相當于將8058052中的4KB、8KB的ROM換成相應數(shù)量的Flash存儲器，其余結(jié)構(gòu)、供電電壓、引腳數(shù)量及封裝均相同，使用時可直接替換。AT89LV51是AT89C51低電壓型號，其他功能和89C51相同。 AT89C51圖的引腳及總線結(jié)構(gòu)圖 圖31引腳圖圖32總線結(jié)構(gòu)圖AT89C51的引腳功能： 1. 電源引腳VSS和VCC（1） VSS(20腳)：接地。（2） VCC(40腳)：正常操作及對EPROM編程和驗證時接+5V電源。2. 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2(1) XTAL1(19腳)：接外部晶體的一端。(2) XTAL2(18腳)：接外部晶體的另一端。注：，6MHz。3. 控制或與其他電源復用引腳RESET、ALE、(1) RESET(9腳)：復位輸入腳。此引腳內(nèi)部已有一個5030K的電阻器接地，所以只需接一個電容至+VCC，即可在電源ON時產(chǎn)生開機復位的功能。但是，以縮短開機復位的時間。如需要，也可在電容兩端并聯(lián)一個常開按鈕，以便按此按鈕時可強迫系統(tǒng)復位。(2) ALE(30腳)：地址鎖存器輸出端。在系統(tǒng)擴展時，用于控制把P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。ALE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖，因此可以作為外部時鐘或外部定時脈沖用。(3) （29腳）：外部程序存儲器使能輸出端。當CPU想讀取外部ROM的內(nèi)容時，此腳會自動產(chǎn)生負脈沖。(4) （31腳）：輸入腳。當引腳接地時，內(nèi)部程序數(shù)據(jù)失效，CPU被迫只讀取外部的程序存儲器。當接VCC時，對ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)到外部ROM。4. 輸入/輸出引腳P0口、P1口、P2口和P3口（1） P0口（，即3932腳）：雙向8位I/O口。沒有內(nèi)部上拉電阻器，輸出電平時，需用戶在引腳上接上外部上拉電阻器。在訪問外部存儲器時，可分時用做低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線。P0口做輸出口用時，每只引腳均可驅(qū)動8個LSTTL負載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引腳。（2） P1口（，即18腳）：雙向8位I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻器，可驅(qū)動4個LSTTL負載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引腳。（3） P2口（，即2128腳）：雙向8位I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻器，可驅(qū)動4個LSTTL負載。在訪問外部存儲器時，它送出高8位地址。（4） P3口（，即1017腳）：雙向8位I/O口。具有內(nèi)部上拉電阻器，可驅(qū)動4個LSTTL負載。若某引腳想做輸入腳用，則須先將1寫入該引腳。P3口引腳具有特殊功能。 AT89C51外圍輔助電路的設計1. 復位電路單片機的復位就和計算機的重啟是一樣的概念。任何單片機工作之前都要有個復位的過程，復位對于單片機來說，程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準備工作，一般的復位只需要5ms的時間。復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電復位是外部的復位電路在系統(tǒng)通上電源后直接使單片機工作，單片機的起停通過電源控制。手動復位是在復位電路中設計按鍵開關觸發(fā)復位電平，控制單片機復位。一般都用上電復位電路。上電自動復位原理：通電時，電容兩端相當于短路，于是RESET引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RESET端電壓慢慢下降，降到一定程度即為低電平，單片機開始正常工作，如圖33所示： 圖33 復位電路圖 2. 振蕩電路振蕩電路對于單片機來說是非常重要的，沒有晶振就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。單片機工作時是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體（或陶瓷振蕩器）一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路圖34所示。圖中外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）以及電容C1或C2構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，接在放大器的反饋回路中。電容的大小沒有嚴格的要求，但也會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和穩(wěn)定性。外接石英晶體時，C1和C2一般去30pf10pf，外接陶瓷振蕩器時，C1和C2一般取40pf10pf。本系統(tǒng)采用12MHz的晶振，電容取30pf。 圖34 振蕩電路圖3. 單片機最小系統(tǒng)圖 如圖35所示：圖35 最小系統(tǒng)圖 洗衣機控制器控制面板的設計 洗衣機控制面板主要包括：啟動/停止、標準、輕柔、快速、水位選擇按鈕以及狀態(tài)顯示燈，如圖36所示：圖36 洗衣機面板圖完成一次洗衣過程所需的動作有：1. 進水動作：進行洗滌時，盛水桶內(nèi)的水量必須達到設定要求。洗衣機的進水和水位判斷，是由水位開關和進水閥的開合來進行控制的，當桶內(nèi)沒有水或水量達不到設定水位時，單片機程序?qū)⒖刂七M水閥打開，開始注水，當桶內(nèi)的水位達到設定水位時，水位開關受壓閉合，程序就可進入下一步處理。2. 排水動作：進入脫水動作前應先排水。為了避免空排水造成時間浪費以及排水不完而帶水脫水造成對電機的損害。洗衣機能夠根據(jù)實際水量對排水時間進動態(tài)控制。3. 洗滌動作：洗滌動作指的是電機周期性的“正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)停止”。不同的洗衣過程，控制電機執(zhí)行“正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)停止”的時間是不同的。4. 脫水動作：排水結(jié)束后進入脫水動作，脫水是通過電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開，才使得脫水時的電機正轉(zhuǎn)速度不同于洗滌時的電機正轉(zhuǎn)速度。進行脫水是若遇到洗衣機蓋打開，則暫停脫水，并發(fā)出報警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進行脫水。脫水結(jié)束后，發(fā)出警報，并自動關閉排水閥。5. 脫水不平衡修正：進行脫水處理，電機要正轉(zhuǎn)，電機要進行高速單向正轉(zhuǎn)，若此時衣物偏向于一邊，脫水桶會因離心的作用，在很短的時間內(nèi)碰撞安全開關裝置，使安全開關產(chǎn)生瞬時的關閉和斷開，此時要進行脫水不平衡修正。進行脫水不平衡修正，洗衣機將停止脫水，并自動插入“進水洗滌1分鐘排水”動作。通話這一插入動作，衣服將調(diào)整到洗衣桶中心位置。在同一脫水工程中，如果連續(xù)修正3次仍達不到脫水平衡，則進行報警，等用戶打開洗衣機將衣物放置均勻再蓋上桶蓋，方可繼續(xù)進行脫水。6. 其他動作：洗衣機控制器在此控制面板上還配有啟動/停止、標準、輕柔、快速、水位選擇按鈕。 晶閘管驅(qū)動控制電路設計1. 驅(qū)動芯片ULN2803ULN2803驅(qū)動芯片為高電壓大電流八達林頓晶體管陣列，該陣列系列的八達林頓晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL、CMOS或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機和其它類似負載間的理想器件。廣泛用于計算機，工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變控制的續(xù)流箝位二極管。ULN2803的設計與標準TTL系列兼容。其工作參數(shù)如表31所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖37所示：表31 ULN2803工作電壓及工作環(huán)境圖37 ULN2803內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2. 晶閘管驅(qū)動控制電路設計控制洗衣機的進水閥、排水閥和電動機的正反轉(zhuǎn)。完成洗衣機的進水、排水以及驅(qū)動電機洗衣功能。單片機I/O口直接與驅(qū)動芯片ULN2803連接，將信號放大后驅(qū)動晶閘管的導通和關斷，具體電路如圖38所示：圖38 晶閘管驅(qū)動電