【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)無(wú)法旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我們用外力使電動(dòng)機(jī)向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)（如順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)），這時(shí)轉(zhuǎn)子與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變??；轉(zhuǎn)子與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)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(dòng)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)[12]。要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，我們可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度，起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度，即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通入兩個(gè)在空間上相差90度的繞組，將會(huì)在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)起動(dòng)，起動(dòng)后，待轉(zhuǎn)速升到一定時(shí)，借助于一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開(kāi)關(guān)或其他自動(dòng)控制裝置將起動(dòng)繞組斷開(kāi)，正常工作時(shí)只有主繞組工作。因此，起動(dòng)繞組可以做成短時(shí)工作方式。但有很多時(shí)候，起動(dòng)繞組并不斷開(kāi)，我們稱這種電動(dòng)機(jī)為電容式單相電動(dòng)機(jī)，要改變這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，可由改變電容器串接的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在單相電動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的另一種方法稱為罩極法，又稱單相罩極式電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)定子做成凸極式的，有兩極和四極兩種。每個(gè)磁極在1/31/4全極面處開(kāi)有小槽，把磁極分成兩個(gè)部分，在小的部分上套裝上一個(gè)短路銅環(huán)，好象把這部分磁極罩起來(lái)一樣，所以叫罩極式電動(dòng)機(jī)。單相繞組套裝在整個(gè)磁極上，每個(gè)極的線圈是串聯(lián)的，連接時(shí)必須使其產(chǎn)生的極性依次按N、S、N、S排列。當(dāng)定子繞組通電后，在磁極中產(chǎn)生主磁通，根據(jù)楞次定律，其中穿過(guò)短路銅環(huán)的主磁通在銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)在相位上滯后90度的感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生的磁通在相位上也滯后于主磁通，它的作用與電容式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組相當(dāng)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)[13]。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止[14]。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。其引腳圖如下所示： AT89S52單片機(jī)的引腳圖P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（）[15]。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。RST:復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活[16]。EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFF的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EC應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。另外介紹一下8051的主要性能。P0口有三個(gè)功能：外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0~D7為數(shù)據(jù)總線接口） 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（如圖1中的A0~A7為地址總線接口） 不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2口有兩個(gè)功能： 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用 做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； P3口有兩個(gè)功能： 除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說(shuō)明。 有內(nèi)部EPROM的單片機(jī)芯片（例如8751），為寫(xiě)入程序需提供專門(mén)的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的， 即：編程脈沖：30腳（ALE/PROG） 編程電壓（25V）：31腳（EA/Vpp） 接觸過(guò)工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會(huì)看到有些印刷線路板上會(huì)有一個(gè)電池，這個(gè)電池是干什么用的呢？這就是單片機(jī)的備用電源，當(dāng)外接電源下降到下限值時(shí)，備用電源就會(huì)經(jīng)第二功能的方式由第9腳（即RST/VPD）引入，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不會(huì)丟失。 在介紹這四個(gè)I/O口時(shí)提到了一個(gè)“上拉電阻”那么上拉電阻又是一個(gè)什么東西呢？他起什么作用呢？都說(shuō)了是電阻那當(dāng)然就是一個(gè)電阻啦，當(dāng)作為輸入時(shí)，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果P0口如果作為輸入時(shí)，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個(gè)上拉電阻才能有效。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。（在后面關(guān)于擴(kuò)展的課程中我們就會(huì)看到8051擴(kuò)展 EEPROM電路，在圖中ALE與74LS373鎖存器的G相連接，當(dāng)CPU對(duì)外部進(jìn)行存取時(shí)，用以鎖住地址的低位地址，即P0口輸出。ALE有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng)ALE是高電平時(shí)，允許地址鎖存信號(hào)，當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)負(fù)跳變（即由正變負(fù)）將P0口上低8位地址信號(hào)送入鎖存器。當(dāng)ALE是低電平時(shí)，P0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。關(guān)于鎖存器的內(nèi)容，我們稍后也會(huì)介紹。 　　在沒(méi)有訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE以1/6振蕩周期頻率輸出（即6分頻），當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器以1/12振蕩周期輸出（12分頻）。從這里我們可以看到，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)ALE會(huì)以1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時(shí)鐘，或者外部定時(shí)脈沖使用。 　　PORG為編程脈沖的輸入端：在第五課 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其組成中，我們已知道，在8051單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)4KB或8KB的程序存儲(chǔ)器（ROM），ROM的作用就是用來(lái)存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫(xiě)好的程序存入進(jìn)這個(gè)ROM中的呢？實(shí)際上是通過(guò)編程脈沖輸入才能寫(xiě)進(jìn)去的，這個(gè)脈沖的輸入端口就是PROG。 　　PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部ROM時(shí)PSEN低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。 (1)內(nèi)部ROM讀取時(shí)，PSEN不動(dòng)作； (2)外部ROM讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次； (3)外部RAM讀取時(shí)，兩個(gè)PSEN脈沖被跳過(guò)不會(huì)輸出； (4)外接ROM時(shí)，與ROM的OE腳相接。 EA/VPP 訪問(wèn)和序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 接高電平時(shí)：CPU讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）擴(kuò)展外部ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過(guò)0FFFH（8051）1FFFH（8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部ROM。 接低電平時(shí)：CPU讀取外部程序存儲(chǔ)器（ROM）。 在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031單片機(jī)內(nèi)部是沒(méi)有ROM的，那么在應(yīng)用8031單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。 8751燒寫(xiě)內(nèi)部EPROM時(shí)，利用此腳輸入21V的燒寫(xiě)電壓。RST 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的0000H單元讀取第一條指令碼。XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 VCC：電源+5V輸入 ；VSS：GND接地。 AVR和PIC都是跟8051結(jié)構(gòu)不同的8位單片機(jī)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不同，所以匯編指令也有所不同，而且區(qū)別于使用CISC指令集的8051,他們都是RISC指令集的，只有幾十條指令，大部分指令都是單指令周期的指令，所以在同樣晶振頻率下，較8051速度要快。另PIC的8位單片機(jī)前幾年是世界上出貨量最大的單片機(jī)，飛思卡爾的單片機(jī)緊隨其后[10]。 ARM實(shí)際上就是32位的單片機(jī)，它的內(nèi)部資源（寄存器和外設(shè)功能）較8051和PIC、AVR都要多得多，跟計(jì)算機(jī)的CPU芯片很接近了。常用于手機(jī)、路由器等等。DSP其實(shí)也是一種特殊的單片機(jī)，它從8位到32位的都有。它是專門(mén)用來(lái)計(jì)算數(shù)字信號(hào)的。在某些公式運(yùn)算上，它比現(xiàn)行家用計(jì)算機(jī)的最快的CPU還要快。比如說(shuō)一般32位的DSP能在一個(gè)指令周期內(nèi)運(yùn)算完一個(gè)32位數(shù)乘32位數(shù)積再加一個(gè)32位數(shù)。應(yīng)用于某些對(duì)實(shí)時(shí)處理要求較高的場(chǎng)合。除了220V的電源，我們還選擇了LM7805三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個(gè)＋5V的電源。三端固定輸出集成穩(wěn)壓器，它是一種串連調(diào)整式穩(wěn)壓器。它將全部電路集成在單塊硅片上，整個(gè)集成穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和公共三個(gè)引出端，使用非常方便。典型的有78正電壓輸出系列，79負(fù)電壓輸出系列。當(dāng)輸入的電壓VI、輸出電流IO或溫度變化時(shí)，輸出電壓VO可保持不變；另外，當(dāng)輸出短路?？墒馆敵鲭娏鱅O限制為一定值；若穩(wěn)壓器過(guò)熱，則它就停止工作，以免穩(wěn)壓器遭到損壞。三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器，因內(nèi)部有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)電路，因此它的性能優(yōu)良、可靠性高。有因這種穩(wěn)壓器具有體積小、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以我們選用了這種芯片。本設(shè)計(jì)采用無(wú)源蜂鳴器，單片機(jī)必須輸出固定頻率的方波信號(hào)，其工作電壓范圍寬，412V，需要外圍元件少，電壓增益可調(diào)范圍為20200v。如圖所示： 蜂鳴器報(bào)警電路繼電器是在自動(dòng)控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實(shí)際上是一種可以用低電壓、小電流來(lái)控制高電壓、大電流的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)控制端，另一端控制電機(jī)反轉(zhuǎn)該端與P 。系統(tǒng)供電時(shí)交流220V電壓經(jīng)過(guò)繼電器加在電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)控制端。當(dāng)洗衣機(jī)接到“正轉(zhuǎn)”、Q1使得繼電器Kb線圈得電導(dǎo)通Kb，從而使得電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)洗衣機(jī)接到“反轉(zhuǎn)”、Q2使得繼電器Ka線圈得電導(dǎo)通Ka，從而使得電機(jī)反轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī)的控制電路顯示模塊由發(fā)光二極管和LED顯示器組成。（Light Emiting Diode）是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫(xiě)。本次設(shè)計(jì)中我們采用發(fā)光二極管主要是用來(lái)指示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。5個(gè)發(fā)光二極管分別跟單片機(jī)的P1口的5個(gè)I/O口連接。當(dāng)發(fā)光二極管的負(fù)極所對(duì)應(yīng)的P1口為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通。 發(fā)光二極管電路，所以在顯示器前面冠以“LED”。本次設(shè)計(jì)只是顯示時(shí)間，所以采用LED顯示器就可以達(dá)到目的了。 LED顯示電路1）LED顯示器的結(jié)構(gòu)常用的LED為8段或7段。每一個(gè)段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極2種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為L(zhǎng)ED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為字型碼）。（2）LED顯示器工作原理LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示2種方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段碼線（adp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦鱾€(gè)LED的顯示字符一經(jīng)