【文章內(nèi)容簡介】 設計、軟件設計、系統(tǒng)調(diào)試等。單片機是現(xiàn)代電子設計中使用最廣泛的電子元件。它價廉，但是功能強大、體積小、性能穩(wěn)定。目前在各類產(chǎn)品中都能看到單片機的身影如門鈴、電梯、玩具以及各種數(shù)據(jù)采用系統(tǒng)中等。 芯片的特點AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗高性能 CMOS8 位單片機內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 flash，只讀程序存貯器采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存貯技術(shù)產(chǎn)生兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳，它集 flash 程序存貯器既可在線編程（ISP）也可以用傳統(tǒng)方法進行編程及通用 8 位微處理器于芯片中，ATMEL 公司的功能強大低價位 AT89S51 單片機可為你提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各個控制領(lǐng)域。主要的性能參數(shù)：與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）flash 閃速存貯器1000 次擦寫周期長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 11 全靜態(tài)工作模式 0Hz33MHz128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM32 個可編程 I/O 線2 個 16 位定時/計數(shù)器6 個中斷源低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)掉電標示和快速編程特性靈活的在于系統(tǒng)編程，此外 AT89S51 設計和配置了振蕩頻率為 的振蕩電路并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下 CPU 暫停工作而 RAM 定時計數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其他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(chǎn)品的需要。硬件復位電路主要是實現(xiàn)復位功能，當單片機運行出現(xiàn)死循環(huán)時復位電路就可以起保護功能而實現(xiàn)復位作用。AT89S51 單片機作為控制部件，該型號單片機共有 40 個引腳采用雙列直插式的，下面是各個引腳的功能，如圖 32 所示：圖 32 AT89S51 的引腳圖(MOSI)7CK8RT9XDNWALGEVU長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 12 （1）輸入/輸出口線～ P0 口的 8 位雙向口線?！? P1 口的 8 位雙向口線；內(nèi)部具有上拉電阻。～ P2 口的 8 位雙向口線；內(nèi)部具有上拉電阻?！? P3 口的 8 位雙向口線；內(nèi)部具有上拉電阻。還具有第二功能見表 31。表 31 P3 口的第二功能口線 第二功能 信號名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 的申請 INT1 外部中斷 1 的申請 T0 定時器/計數(shù)器 0 計數(shù)輸入 T1 定時器/計數(shù)器 1 計數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通（2）控制信號線RST復位輸入信號高電平有效,用以完成單片機的復位初始化操作。EA/VCC外部程序存貯器訪問允許信號/編程電壓輸入端，當 EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；當 EA 信號為高電平時，對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始的，并可延至外部程序存儲器。PSEN低電平有效，可實現(xiàn)對外部 ROM 單元的讀操作。ALE/PROG低字節(jié)地址鎖存信號/編程脈沖輸入端長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 13 （3）電源和外部晶振引腳VCC電源電壓輸入引腳GND電源地XALXTAL2外部晶振引腳（4）存儲器的分配 AT89S51 的內(nèi)部共有 256 個數(shù)據(jù)存儲單元，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，其中低 128 個單元供用戶暫存中間數(shù)據(jù)，可讀可寫，掉電后數(shù)據(jù)會丟失；高 128 個單元被專用寄存器占用。 單片機的復位電路復位電路的作用是復位。在單片機接上電源以后，或電源出現(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)，以消除由于某種原因的程序紊亂。單片機的復位電路有上電復位和手動復位兩種形式，RST 端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復位信號則稱為手動復位。上電復位是利用電容充電來實現(xiàn)復位，其工作原理是：上電瞬間 RST 端的電位與 VCC 相同，隨著電容 C9 充電電流的減小，+5V 的電壓立即加到了 RST 端，該高電平使得單片機復位。手動復位是利用開關(guān)是 S1 來實現(xiàn)復位，電源 VCC 經(jīng)兩電阻分壓，在 RST 端產(chǎn)生一個高電平，單片機復位。當 RST 由高變低后復位結(jié)束，CPU 從初始狀態(tài)開始工作。單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)，在本次設計中采用手動復位，如圖 33 所示：長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 14 圖 33 單片機復位電路 單片機的時鐘電路時鐘電路由晶振元件與單片機內(nèi)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。在 AT89S51 單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端引腳為 XTAL1，其輸出端為 XTAL2。只要在兩引腳之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容 CC11，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。本設計采用圖 34 所示電路。一般地，電容 C10 和 C11 取 33pf 左右；晶體振蕩器，簡稱晶振，頻率范圍是~12MHz。晶振頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。在通常情況下，使用振蕩頻率為 6MHz 或 12MHz 的晶振。如果系統(tǒng)中使用了單片機的串行口通信，則一般使用頻率為 的晶振。而在本次設計中采用的是頻率為 的晶振。S1KR570uFC9GNDVET長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 15 圖 34 時鐘電路 顯示電路顯示模塊由發(fā)光二極管和 LED 顯示器組成。（Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。本次設計中我們采用發(fā)光二極管主要是用來指示洗衣機的工作狀態(tài)。5 個發(fā)光二極管分別跟單片機的 P1 口的 5 個 I/O 口連接，如圖 35 所示。當發(fā)光二極管的負極所對應的P1 口為低電平時，發(fā)光二極管導通。 圖 35 發(fā)光二極管電路 顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED” 。本次設計只是顯示時間，所以采用 LED 顯示器就可以達到目的了。如圖 36 所示:長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 16 圖 36 LED 顯示器電路（1）LED 顯示器的結(jié)構(gòu)常用的 LED 為 8 段或 7 段。每一個段對應一個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽極和共陰極 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。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。同樣，共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。為了使 LED 顯示器顯示不同的符號或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點亮，這樣就要為 LED 顯示器提供代碼，因為這些代碼可使 LED 相應的段發(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)顯示和動態(tài)顯示 2 種方式。LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（共陽極）連接在一起并接地（或+5V） ；每位的段碼線（adp）分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是因為各個 LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個的段碼為止。正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實的缺點是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖存器，因此一般情況下采用動態(tài)顯示。Q5PNAfg3e4d6cDb9a0SpymrCV長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 17 在多位 LED 顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應段并聯(lián)在一起，由 1 個 8 位 I/O 口控制，形成段碼線的多路復用，而各位的共陰極或共陽極分別由相應的 I/O 線控制，形成各位的分時選通。本次設計中我們采用的是 2 位共陽極數(shù)碼管，其中段碼線占用 1 個 8 位 I/O口，即為 P0 口，而位選占用 2 個 I/O 口，在 P2 口。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位 I/O 口輸出的段碼對各個顯示位來說都是相同的。因此，在同一時刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話，2 位 LED 將顯示相同的字符。若要各位 LED 能夠顯示出與本位相應的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示，即在某一時刻，只讓一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時刻，2 位 LED 中只有選通的那位顯示字符，而其他 1 位則是熄滅的。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應的字符，而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而在同一時刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于 LED 顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示的效果。 蜂鳴器報警電路本設計采用無源蜂鳴器，單片機必須輸出固定頻率的方波信號，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 20200dB。通過 CPU 的 輸出高電平來控制蜂鳴器報警。如圖 37 所示：VCQ3NPGD5LS長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 18 圖 37 蜂鳴器報警電路 電動機的控制電路繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實際上是一種可以用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的自動開關(guān)。電動機 M 控制部分的電氣原理圖如圖 38 所示。電動機有兩個控制端，一端控制電機正傳該端與 相連，另一端控制電機反轉(zhuǎn)該端與 相連。系統(tǒng)供電時交流 220V 電壓經(jīng)過繼電器加在電動機的兩個控制端。當洗衣機接到“正轉(zhuǎn)”指令時 輸出高電平經(jīng)過 R2Q4 使得繼電器 KD 線圈得電導通 KD，從而使得電機正轉(zhuǎn)。當洗衣機接到“反轉(zhuǎn)”的指令時 輸出高電平經(jīng)過 R2Q7 使得繼電器KC 線圈得電導通 KC，從而使得電機反轉(zhuǎn)。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 19 圖 38 電動機的控制電路 進水、排水電路 如圖 39 所示，進水閥受 的控制，出水閥受 的控制。當電控水龍頭的控制端 為“0”時，KA 線圈得電使得進水閥打開。當電控水龍頭的控制端 為“0”時，KB 線圈得電使得出水閥打開。圖 39 進水、排水電路業(yè)SYMKABQ1PN2R64VCL7GD長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 20 第 4 章 軟件設計 主程序設計根據(jù)硬件設計要求控制主程序流程圖如圖 41 所示。洗衣機通電之后單片機上電首先進行程序的