【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 若電源出現(xiàn)過低電壓時(shí)，將單片機(jī)存儲(chǔ)器復(fù)位，使其各項(xiàng)參數(shù)處于初始位置，即處于開機(jī)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消除由于各種原因引起的程序紊亂。 4. 時(shí)鐘電路：由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，供單片機(jī)信號(hào)定時(shí)和計(jì)時(shí)用。 5. 按鍵輸入電路和顯示電路6. 負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 該電路多由雙向可控硅及觸發(fā)器電路組成。雙向可控硅作為無觸點(diǎn)開關(guān)控制電機(jī)等負(fù)載的通斷及運(yùn)行。單片機(jī)根據(jù)按鍵輸入指令或接收的檢測(cè)信號(hào)，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機(jī)等負(fù)載得電運(yùn)轉(zhuǎn)。 7. 報(bào)警電路 此電路在洗衣機(jī)中起提示和報(bào)警的作用。根據(jù)程序安排和軟件設(shè)置，當(dāng)洗衣完成后，洗衣機(jī)將發(fā)出蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成。 8. 水位開關(guān)和安全開關(guān)電路 水位選擇開關(guān)，用戶根據(jù)需要選擇水位，在進(jìn)水期間，系統(tǒng)不斷檢測(cè)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定水位時(shí)就停止進(jìn)水。水位電路和安全開關(guān)電路由傳感器監(jiān)測(cè)，其通斷狀態(tài)由電路輸送給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行指令控制。 系統(tǒng)技術(shù)方案目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上有很多種類的洗衣機(jī)，采用的控制系統(tǒng)也各不相同，基于學(xué)習(xí)與實(shí)際的情況，本設(shè)計(jì)選用AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)控制器的各控制要求。此設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主體，配以各種控制電路，構(gòu)成洗衣機(jī)的程序控制系統(tǒng)。當(dāng)有故障時(shí)，在排除了機(jī)械系統(tǒng)和程序控制器外接部件后，一般來說，先檢測(cè)判定單片機(jī)外圍的控制電路，正常后，再判斷單片機(jī)的故障。程序控制系統(tǒng)接受來自操作面板的動(dòng)作指令，送出相應(yīng)的執(zhí)行命令，使電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水閥、排水閥等按程序通電運(yùn)行；同時(shí)還可以監(jiān)測(cè)和顯示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)，并判斷工作是否正常，一旦出現(xiàn)異常，會(huì)立即送出停止命令，并發(fā)出聲音報(bào)警。程序控制系統(tǒng)的這些功能是由它的各種控制電路相互配合工作來實(shí)現(xiàn)的。 系統(tǒng)功能方案 本設(shè)計(jì)用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的控制，通過對(duì)撥碼開關(guān)和鍵盤的操作實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)模式以及自動(dòng)模式下水位的選擇，也可以在自動(dòng)模式下不進(jìn)行任何操作，進(jìn)入默認(rèn)模式。當(dāng)選擇好模式后進(jìn)入該模式，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，然后再次掃描鍵盤，選擇水位，進(jìn)入該水位模式，設(shè)置水位參數(shù)。，單洗完成，聲光報(bào)警提示用戶；，若為低電平則進(jìn)入漂洗程序進(jìn)行漂洗，漂洗完成，聲光報(bào)警提示用戶。，若為低電平則進(jìn)入長(zhǎng)脫水程序，進(jìn)行長(zhǎng)脫水，長(zhǎng)脫水結(jié)束，聲光報(bào)警提示用戶；，進(jìn)入相應(yīng)處理。，則去掃描鍵盤，第一次掃描鍵盤選擇標(biāo)準(zhǔn)，輕柔，快洗模式，待選擇好模式并設(shè)定好參數(shù)后，再次掃描鍵盤選擇水位，選擇好水位并設(shè)置好參數(shù)后進(jìn)入洗衣過程。如果15秒內(nèi)沒有掃描到模式按鍵，則進(jìn)入默認(rèn)模式。洗衣程序包括單洗、漂洗、長(zhǎng)脫水三個(gè)過程。自動(dòng)模式下的三個(gè)模式都包括這三個(gè)過程，只是在不同模式和水位下的參數(shù)不同。洗衣過程：進(jìn)入洗衣程序開定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，根據(jù)選擇的水位進(jìn)水，進(jìn)水完成后，在沒有超出要求水位的情況下，進(jìn)入單洗過程，電動(dòng)機(jī)開始正反轉(zhuǎn)，根據(jù)所選模式中設(shè)置的正反轉(zhuǎn)次數(shù)以及不同模式下正反轉(zhuǎn)的時(shí)間自動(dòng)洗衣；待單洗完成進(jìn)入排水過程，排水時(shí)間由水位模式設(shè)置，排水結(jié)束后進(jìn)入漂洗過程；先進(jìn)行短脫水，脫水結(jié)束再進(jìn)水，進(jìn)水完成再進(jìn)行短洗，時(shí)間為四分鐘，短洗完成再排水，然后重復(fù)上述過程一次即完成漂洗過程；之后進(jìn)入長(zhǎng)脫水過程，時(shí)間為四分鐘，電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)脫水結(jié)束即整個(gè)洗衣過稱結(jié)束，此時(shí)聲光報(bào)警提示用戶洗衣完成。標(biāo)準(zhǔn)模式下的單洗過程，電機(jī)正反轉(zhuǎn)36次，每次正轉(zhuǎn)十八秒停兩秒，再反轉(zhuǎn)十八秒停兩秒；輕柔模式下單洗過程，電機(jī)正反轉(zhuǎn)36次，每次正轉(zhuǎn)三秒停兩秒，再反轉(zhuǎn)三秒停兩秒；快洗模式下單洗過程，電機(jī)正反轉(zhuǎn)24次，每次正轉(zhuǎn)十八秒停兩秒，再反轉(zhuǎn)十八秒停兩秒。三種模式下的漂洗過程和長(zhǎng)脫水過程相同。進(jìn)排水控制：每個(gè)水位下設(shè)置好了進(jìn)排水的時(shí)間，表示開進(jìn)水閥，；。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)方式：，。電機(jī)正反轉(zhuǎn)用直流電機(jī)模擬。在顯示時(shí)開始考慮的是通過按鍵實(shí)現(xiàn)交替顯示，但是這樣就必須時(shí)刻掃描鍵盤，使程序進(jìn)入了掃描鍵盤的死循環(huán)，無法正常進(jìn)行其他工作。多次考慮后發(fā)現(xiàn)在進(jìn)排水和電機(jī)動(dòng)作時(shí)沒有其他的要求，可以利用這段時(shí)間驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示模式、水位、狀態(tài)、溫度以及剩余時(shí)間等，其中剩余時(shí)間單獨(dú)顯示，其他的一起顯示，這樣只需顯示兩次，每次十秒，交替進(jìn)行。單洗和短洗，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)模式、水位、狀態(tài)及溫度顯示十秒，再熄滅十秒或五秒；電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)剩余時(shí)間顯示十秒，再熄滅十秒或五秒，循環(huán)進(jìn)行；脫水和進(jìn)排水時(shí)兩種顯示每次交替十秒。這樣在整個(gè)過程中多有顯示，很好地解決了顯示與洗衣同時(shí)進(jìn)行的問題。自動(dòng)模式中，顯示模式1下，數(shù)碼管右邊第一位表示模式，b表示標(biāo)準(zhǔn)，q表示輕柔，3表示快洗；第二位表示水位，分別用4表示；中間兩位表示正在進(jìn)行的動(dòng)作即狀態(tài)，7H表示進(jìn)水，dH表示短脫水，dd表示短洗，CH表示長(zhǎng)脫水，PH表示排水；左邊兩位顯示水的溫度。顯示模式2下用四個(gè)數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間。手動(dòng)模式中，單洗，漂洗，長(zhǎng)脫水需要單獨(dú)設(shè)置參數(shù)，具體設(shè)置見附錄的程序中；單洗時(shí)，模式、水位顯示位顯示d7表示手動(dòng)下的單洗；漂洗時(shí)顯示P7表示漂洗；長(zhǎng)脫水時(shí)，顯示CH表示長(zhǎng)脫水。另外，默認(rèn)模式下調(diào)用的是標(biāo)準(zhǔn)模式下水位二的洗衣程序，顯示也完全相同。每一個(gè)動(dòng)作完成時(shí)都有一秒鐘的蜂鳴提示。 第3章 硬件電路設(shè)計(jì) MCS51單片機(jī)概述 單片機(jī)的概念與特點(diǎn)單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的特點(diǎn)：1. 高集成度，體積小，高可靠性單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。2. 控制功能強(qiáng)為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。3. 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，～，而工作電流僅為數(shù)百微安。 4. 易擴(kuò)展片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 5. 優(yōu)異的性能價(jià)格比單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達(dá)到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB，RAM容量則可達(dá)2MB。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高。 MCS51單片機(jī)的概述盡管單片機(jī)不斷向縱深發(fā)展，但目前乃至今后若干年，8位機(jī)仍舊是實(shí)際應(yīng)用中的主導(dǎo)產(chǎn)品。MCS51系列單片機(jī)是目前8位機(jī)的主流機(jī)型，在實(shí)時(shí)控制、智能化儀表等方面應(yīng)用最廣。因此，下面簡(jiǎn)要介紹MCS51系列單片機(jī)。MCS51系列單片機(jī)以片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)的形式分為3種基本產(chǎn)品：8058751和8031。8051單片機(jī)片內(nèi)含有掩磨ROM型程序存儲(chǔ)器。因?yàn)檫@種只讀存儲(chǔ)器中的程序要由單片機(jī)生產(chǎn)廠制作芯片時(shí)為用戶固化于片內(nèi)，所以只適用于批量極大。程序要永久性保留且不會(huì)修改的場(chǎng)合。8751片內(nèi)含有EPROM型程序存儲(chǔ)器，用戶可以把程序固化在EPROM中，需要修改時(shí)，可用紫外光線光照擦出，然后又可寫入新的用戶程序，但該芯片價(jià)格較高。8031片內(nèi)沒有程序存儲(chǔ)器，外部擴(kuò)展一片或多片含有用戶程序的EPROM后，就相當(dāng)于一片8751，因而使用靈活方便，加之價(jià)格低廉，目前是應(yīng)用最廣的機(jī)型。MCS51系列增強(qiáng)型產(chǎn)品有8058752和8032，它們與8058751和8031相比分別增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)中斷源、128字節(jié)片內(nèi)RAM以及4K字節(jié)程序存儲(chǔ)器（僅對(duì)8058752）。采用CHMOSⅡE工藝制造的80C587C51和80C31，除了具有運(yùn)行時(shí)的低功耗外（16mA，5V），還具備空閑（IDLE）操作和掉電（POWER DOWN）操作兩種既節(jié)電又能保存片內(nèi)信息的工作方式。此外，87C51還具備二級(jí)程序存儲(chǔ)器加密電路和智能編程算法。 單片機(jī)的組成圖MCS51單片機(jī)（此處以AT89C51為例）芯片的基本組成如圖31所示：圖31 AT89C51芯片的內(nèi)部組成框圖AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。主要性能有：與MCS51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器全靜態(tài)工作：0HZ24MHZ三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51單片機(jī)的引腳及總線結(jié)構(gòu)圖1. 引腳圖及各管腳：圖32 引腳圖VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1作為輸出口使用時(shí)，它的內(nèi)部電路已經(jīng)提供了一個(gè)推拉電流負(fù)載，外接了一個(gè)上拉電阻，外電路無需再接上拉電阻，與一般的雙向口使用方法相同。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表31 P3口做特殊功能用表RXD串行輸入口TXD串行輸出口外部中斷0外部中斷1T0記時(shí)器0外部輸入T1記時(shí)器1外部輸入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2. 總線結(jié)構(gòu)圖：圖33 單片機(jī)總線結(jié)構(gòu)圖 AT89C51單片機(jī)外圍輔助電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位就和計(jì)算機(jī)的重啟是一樣的概念。任何單片機(jī)工作之前都要有個(gè)復(fù)位的過程，復(fù)位對(duì)于單片機(jī)來說，程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作，一般的復(fù)位只需要5ms的時(shí)間。 復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制。上電自動(dòng)復(fù)位原理：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，于是RESET引腳上為高電平，然后電源通過電