【文章內容簡介】 若電源出現(xiàn)過低電壓時，將單片機存儲器復位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態(tài)，以消除由于各種原因引起的程序紊亂。 4. 時鐘電路：由晶振元件與單片機內部電路組成，產(chǎn)生的振蕩頻率為單片機提供時鐘信號，供單片機信號定時和計時用。 5. 按鍵輸入電路和顯示電路6. 負載驅動電路 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開關控制電機等負載的通斷及運行。單片機根據(jù)按鍵輸入指令或接收的檢測信號，輸出相應的控制信號，控制可控硅觸發(fā)電路的導通，使電機等負載得電運轉。 7. 報警電路 此電路在洗衣機中起提示和報警的作用。根據(jù)程序安排和軟件設置，當洗衣完成后，洗衣機將發(fā)出蜂鳴聲以提示用戶洗衣完成。 8. 水位開關和安全開關電路 水位選擇開關，用戶根據(jù)需要選擇水位，在進水期間，系統(tǒng)不斷檢測，當?shù)竭_設定水位時就停止進水。水位電路和安全開關電路由傳感器監(jiān)測，其通斷狀態(tài)由電路輸送給單片機，由單片機進行指令控制。 系統(tǒng)技術方案目前國內外市場上有很多種類的洗衣機，采用的控制系統(tǒng)也各不相同，基于學習與實際的情況，本設計選用AT89C51單片機來實現(xiàn)洗衣機控制器的各控制要求。此設計以單片機為主體，配以各種控制電路，構成洗衣機的程序控制系統(tǒng)。當有故障時，在排除了機械系統(tǒng)和程序控制器外接部件后，一般來說，先檢測判定單片機外圍的控制電路，正常后，再判斷單片機的故障。程序控制系統(tǒng)接受來自操作面板的動作指令，送出相應的執(zhí)行命令，使電動機、進水閥、排水閥等按程序通電運行；同時還可以監(jiān)測和顯示洗衣機的工作狀態(tài)，并判斷工作是否正常，一旦出現(xiàn)異常，會立即送出停止命令，并發(fā)出聲音報警。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現(xiàn)的。 系統(tǒng)功能方案 本設計用AT89C51單片機實現(xiàn)洗衣機的控制，通過對撥碼開關和鍵盤的操作實現(xiàn)手動、自動模式以及自動模式下水位的選擇，也可以在自動模式下不進行任何操作，進入默認模式。當選擇好模式后進入該模式，設置相應參數(shù)，然后再次掃描鍵盤，選擇水位，進入該水位模式，設置水位參數(shù)。，單洗完成，聲光報警提示用戶；，若為低電平則進入漂洗程序進行漂洗，漂洗完成，聲光報警提示用戶。，若為低電平則進入長脫水程序，進行長脫水，長脫水結束，聲光報警提示用戶；，進入相應處理。，則去掃描鍵盤，第一次掃描鍵盤選擇標準，輕柔，快洗模式，待選擇好模式并設定好參數(shù)后，再次掃描鍵盤選擇水位，選擇好水位并設置好參數(shù)后進入洗衣過程。如果15秒內沒有掃描到模式按鍵，則進入默認模式。洗衣程序包括單洗、漂洗、長脫水三個過程。自動模式下的三個模式都包括這三個過程，只是在不同模式和水位下的參數(shù)不同。洗衣過程：進入洗衣程序開定時器開始倒計時，根據(jù)選擇的水位進水，進水完成后，在沒有超出要求水位的情況下，進入單洗過程，電動機開始正反轉，根據(jù)所選模式中設置的正反轉次數(shù)以及不同模式下正反轉的時間自動洗衣；待單洗完成進入排水過程，排水時間由水位模式設置，排水結束后進入漂洗過程；先進行短脫水，脫水結束再進水，進水完成再進行短洗，時間為四分鐘，短洗完成再排水，然后重復上述過程一次即完成漂洗過程；之后進入長脫水過程，時間為四分鐘，電機高速旋轉，長脫水結束即整個洗衣過稱結束，此時聲光報警提示用戶洗衣完成。標準模式下的單洗過程，電機正反轉36次，每次正轉十八秒停兩秒，再反轉十八秒停兩秒；輕柔模式下單洗過程，電機正反轉36次，每次正轉三秒停兩秒，再反轉三秒停兩秒；快洗模式下單洗過程，電機正反轉24次，每次正轉十八秒停兩秒，再反轉十八秒停兩秒。三種模式下的漂洗過程和長脫水過程相同。進排水控制：每個水位下設置好了進排水的時間，表示開進水閥，；。電機的正反轉實現(xiàn)方式：，。電機正反轉用直流電機模擬。在顯示時開始考慮的是通過按鍵實現(xiàn)交替顯示，但是這樣就必須時刻掃描鍵盤，使程序進入了掃描鍵盤的死循環(huán)，無法正常進行其他工作。多次考慮后發(fā)現(xiàn)在進排水和電機動作時沒有其他的要求，可以利用這段時間驅動數(shù)碼管顯示模式、水位、狀態(tài)、溫度以及剩余時間等，其中剩余時間單獨顯示，其他的一起顯示，這樣只需顯示兩次，每次十秒，交替進行。單洗和短洗，電機正轉時模式、水位、狀態(tài)及溫度顯示十秒，再熄滅十秒或五秒；電機反轉時剩余時間顯示十秒，再熄滅十秒或五秒，循環(huán)進行；脫水和進排水時兩種顯示每次交替十秒。這樣在整個過程中多有顯示，很好地解決了顯示與洗衣同時進行的問題。自動模式中，顯示模式1下，數(shù)碼管右邊第一位表示模式，b表示標準，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行的動作即狀態(tài)，7H表示進水，dH表示短脫水，dd表示短洗，CH表示長脫水，PH表示排水；左邊兩位顯示水的溫度。顯示模式2下用四個數(shù)碼管顯示剩余時間。手動模式中，單洗，漂洗，長脫水需要單獨設置參數(shù)，具體設置見附錄的程序中；單洗時，模式、水位顯示位顯示d7表示手動下的單洗；漂洗時顯示P7表示漂洗；長脫水時，顯示CH表示長脫水。另外，默認模式下調用的是標準模式下水位二的洗衣程序，顯示也完全相同。每一個動作完成時都有一秒鐘的蜂鳴提示。 第3章 硬件電路設計 MCS51單片機概述 單片機的概念與特點單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。單片機的特點：1. 高集成度，體積小，高可靠性單片機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)測控環(huán)境要求設計的，內部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內，故可靠性高。2. 控制功能強為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉移能力，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. 易擴展片內具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構成各種規(guī)模的計算機應用系統(tǒng)。 5. 優(yōu)異的性能價格比單片機的性能極高。為了提高速度和運行效率，單片機已開始使用RISC流水線和DSP等技術。單片機的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達到1MB和16MB，片內的ROM容量可達62MB，RAM容量則可達2MB。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分低廉，其性能價格比極高。 MCS51單片機的概述盡管單片機不斷向縱深發(fā)展，但目前乃至今后若干年，8位機仍舊是實際應用中的主導產(chǎn)品。MCS51系列單片機是目前8位機的主流機型，在實時控制、智能化儀表等方面應用最廣。因此，下面簡要介紹MCS51系列單片機。MCS51系列單片機以片內有無程序存儲器及存儲的形式分為3種基本產(chǎn)品：8058751和8031。8051單片機片內含有掩磨ROM型程序存儲器。因為這種只讀存儲器中的程序要由單片機生產(chǎn)廠制作芯片時為用戶固化于片內，所以只適用于批量極大。程序要永久性保留且不會修改的場合。8751片內含有EPROM型程序存儲器，用戶可以把程序固化在EPROM中，需要修改時，可用紫外光線光照擦出，然后又可寫入新的用戶程序，但該芯片價格較高。8031片內沒有程序存儲器，外部擴展一片或多片含有用戶程序的EPROM后，就相當于一片8751，因而使用靈活方便，加之價格低廉，目前是應用最廣的機型。MCS51系列增強型產(chǎn)品有8058752和8032，它們與8058751和8031相比分別增加了一個定時/計數(shù)器、一個中斷源、128字節(jié)片內RAM以及4K字節(jié)程序存儲器（僅對8058752）。采用CHMOSⅡE工藝制造的80C587C51和80C31，除了具有運行時的低功耗外（16mA，5V），還具備空閑（IDLE）操作和掉電（POWER DOWN）操作兩種既節(jié)電又能保存片內信息的工作方式。此外，87C51還具備二級程序存儲器加密電路和智能編程算法。 單片機的組成圖MCS51單片機（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器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要性能有：與MCS51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器全靜態(tài)工作：0HZ24MHZ三級程序存儲器鎖定1288位內部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路 AT89C51單片機的引腳及總線結構圖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8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的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，被內部上拉為高，可用作輸入，P1作為輸出口使用時，它的內部電路已經(jīng)提供了一個推拉電流負載，外接了一個上拉電阻，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編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，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記時器0外部輸入T1記時器1外部輸入外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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。 ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /VPP：當保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，將內部鎖定為RESET；當端保持高電平時，此間內部程序存儲器。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部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2. 總線結構圖：圖33 單片機總線結構圖 AT89C51單片機外圍輔助電路的設計 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。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