【文章內容簡介】 T89C51 單片機作為核心控制對象。 單片機的結構 AT89C51 芯 片內部集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時 /計數(shù)器和 I/O 口等各功能部件，并由內部總線把這些部件連接在一起。 AT89C51 單片機內部包含以下一些功能部件： (1) 一個 8 位 CPU； (2) 一個片內振蕩器和時鐘電路； (3) 4KB 的 ROM (4) 128x8 字節(jié)內部 RAM； (5) 可尋址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制電路； (6) 兩個 16 位定時 /計數(shù)器； (7) 21 個特殊功能寄存器； (8) 4 個 8 位并行 I/O 口，共 32 條可編程 I/O 端線； (9) 一個可編程全雙工串行口； (10) 5 個中斷源； AT89C51 單片機的引腳功能 AT89C51 單片機一般采用雙列直插 DIP 封裝，共 40 個引腳，圖 12 為單片機引腳排列圖。 40 個引腳大致可分為 4 類：電源、時鐘、控制和 I/O 引腳。 圖 12 單片機引腳排列圖 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 ９ 電源 (1)VCC（ 40 腳） —— 芯片電源，接 +５Ｖ； (2)VSS（ GND20 腳） —— 接地端。 時鐘 XTAL1（ 19 腳）、 XTAL2（ 18 腳） —— 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內部振蕩電路時外接石英晶體如圖 13。 圖 13 晶體振蕩電路 控制信號引腳線 控制線共有 4 根，其中 3 根是復用線。所謂復用線是指具有兩種功能，正常使用時是一種功能，在某種條件下是另一種功能。 （ 1） ALE/PROG（ 30 腳）地址鎖存允許 /片內 EPROM 編程脈沖。 ① ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址。 AT89C51 在并行擴展外存儲器（包括并行擴展 I/O 口）時， P0 口用于分時傳送低 8 位地址和數(shù)據(jù)信號，且均為二進制數(shù)。那么如何區(qū)分是低 8 位地址還是 8 位數(shù)據(jù)信號呢？當 ALE 為高電平時， P0 口傳送的是低 8 位地址信號； ALE為低電平時， P0 口傳送的是 8 位數(shù)據(jù)信號。在 ALE 信號的下降沿，鎖定 P0 口傳送的內容，即低 8 位地址信號。 需要指出的是，當 CPU 不執(zhí)行訪問外 RAM 指令（ MOVX）時， ALE 以時鐘振蕩頻率 1 / 6 的固定頻率輸出，因此 ALE 信號也可作為外部芯片 CLK 時鐘或其他需要。但是，當 CPU 執(zhí)行 MOVX 指令時， ALE 將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE 端可驅動 8 個 LSTTL 門電路。 ② PROG 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １０ (2)PSEN（ 29 腳） —— 外 ROM 讀選通信號。 80C51 讀外 ROM 時，沒個機器周期內 PSEN 兩次有效輸出。 PSEN 可作為外ROM 芯片輸出允許 OE 的選通信號。在讀內 ROM 或讀外 RAM 時， PSEN 無效。 PSEN可驅動 8 個 LSTTL 門電路。 (3) RST/Vpd（ 9 腳） —— 復位 /備用電源。 ① 正常工作時， RST（ Reset）端為復位信號輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個機器周期以上高 電平， 80C51 芯片即實現(xiàn)復位操作，復位后一切從頭開始， CPU 從 0000H 開始執(zhí)行指令。 8051 的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖 1— 4 上電自動復位電路 和圖 1— 5 手動復位電路。 圖 14 上電自動復位電路 圖 15 手動復位電路 ② Vpd 功能：在 Vcc 掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由 Vpd 向片內供電，以保持片內 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 (4) EA/VPP（ 31 腳） —— 內外 ROM 選擇 /片內 EPROM 編程電源。 ① EA 功能：正常工作時， EA 為內外 ROM 選擇端。 AT89C51 單片機 ROM 尋址范圍為 64KB，其中 4KB 在片內， 60KB 在片外。當 EA 保持高電平時，先訪問內部 ROM，但當 PC（程序計數(shù)器）值超過 4KB（ 0FFFH）時，將自動轉向執(zhí)行外ROM 中的程序。當 EA 保持低電平時，則 CPU 只訪問外 ROM，當 EA 為高電平時，則 CPU 要先對內部 ROM 訪問 ,然后自動延至外部超過 4KB 的 ROM。 ② Vpp 功能： 片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳用于施加編程電源 Vpp。 輸入 /輸出引腳（ I/O 口線 ） (1)P0 口（ 32— 39 腳） —— 8 位雙向 I/O 口。在不并行擴展外存儲器 (包括并行擴展 I/O 口 )時 , P0 口可用作雙向 I/O 口。在并行擴展外存儲器 (包括并行擴展 I/O 口 )時 , P0 口可用于分時傳送低 8 位地址 (地址總線 )和 8 位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線 )。 P0 口能驅動 8 個 LSTTL 門。 （ 2） P1 口（ 1—— 8 腳） —— 8 位準 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １１ 雙向 I/O 口 (“準雙向”是指該口內部有固定的上拉電阻 )。 P1 口能驅動為 4個 LSTTL 門。 (3) P2 口（ 21—— 28 腳） —— 8 位準雙向 I/O 口。在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展 I/O 口 )時 , P2 口可用作雙向 I/O 口。在并行擴展外存儲器 (包括并行擴展 I/O 口 )時 , P2 口可用于傳送高 8 位地址 (屬地址總線 ) 。 P2 口能驅動 4 個 LSTTL 門。引腳上拉電阻同 P1 口。在結構上， P2 口比 P1 口多一個輸出控制部分。 (4) P3 口（ 10—— 17 腳） —— 8 位準雙向 I/O 口?？勺饕话?I/O 口用 ,同時P3 口每一引腳還具有第二功能 ,用于特殊信號輸入輸出和控制信號 (屬控制總線 )。 P3 口驅動能力為 4 個 LSTTL 門。 P3 口第二功能如下 : —— RXD:串行口輸入端 。 —— TXD:串行口輸出端 。 —— INT0:外部中斷 0 請求輸入端 。 —— INT1:外部中斷 1 請求輸入端 —— T0:定時 /計數(shù)器 0 外部信號輸入端 。 —— T1:定時 /計數(shù)器 1 外部信號輸入端 。 —— WR:外 RAM 寫選通信號輸出端 。 —— RD:外 RAM 讀選通信號輸出端。 上述 4 個 I/O 口 ,各有各的用途。 在不并行擴展外存儲器 (包括并行擴展I/O 口 )時 , 4 個 I/O 口都可作為雙向 I/O 口用。在并行擴展外存儲器 (包括并行擴展 I/O 口 )時 , P0 口專用于分時傳送低 8 位地址信號和 8 位數(shù)據(jù)信號 ,P2 口專用于傳送高 8 位地址信號。 P3 口根據(jù)需要常用于第二功能 ,真正可提供給用戶使用的 I/O 口是 P1 口和一部分未用作第二功能的 P3 口端。 繼電器的選擇 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，用來接通和斷開控制電器 ， 它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動開關 ” 。故在電路中起著自動 調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。 根據(jù)控制電路的電源電壓，能提供的最大電流，被控電路需的觸點形式。根據(jù)單片機的控制特點 AT89C51單片機帶負載能力不強，一般用三極管控制繼電器，因此本系統(tǒng)采用的是：松樂T73 SRD5VDCSLC 繼電器。 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １２ 第二章 系統(tǒng)硬件設計 電源電路設計 電源為單片機提供 +5V 電壓供電，原理圖如圖 21所示，交流 220V 電源經變壓器降壓在經過整流、濾波后產生直流電壓，輸入到集成穩(wěn)壓器 7805的輸入端， 7805輸出穩(wěn)定的 +5V 電壓為單片機供電。 圖 21 電源電路 保護電路設計 保護電路如圖 22所示，該電路主要是對與電動機在運行過程中出現(xiàn)過載或短路保護，通過自恢復保險絲與電動機串聯(lián)，當電動機過載或短路時，流經保險絲的大電流使其集溫升高，當達到居里溫度時，其態(tài)密度迅速減小，相變增大，內部的導電鏈路呈雪崩態(tài)變或斷裂，保險絲呈階躍式遷到高阻態(tài)，電流被迅速夾斷，從而對電路進行快速、準確的限制和保護，當故障排除后，其集溫降低，態(tài)密度增大，相變復原，納米晶體還原成鏈狀導電通路，自恢復保險絲恢復為正常狀態(tài)，無需人工更換。從而起到保護作用。 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １３ 22 保護電路 顯示 電路設計 顯示部分主要是通過一個兩位數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的工作時間信息。該數(shù)碼管共有 10個管腳，其中 A—— G 7個管腳為數(shù)碼管的段選， 1和 2為數(shù)碼管的位選，DP 為小數(shù)點顯示。其中數(shù)碼管的段選與單片機的 —— ，數(shù)碼管的位選 1和 2分別與單片機的 。具體電路如圖 2— 3所示。 圖 23 顯示電路 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １４ 按鍵控制設計 該系統(tǒng)通過四個獨立按鍵來控制系統(tǒng)的啟動、停止和工作狀態(tài)設置，四個鍵分別為：程序、增加、減少、啟動，其中四個鍵分別與單片機的 — 口相連接 ：具體連接如圖 2— 4所示。 圖 24 按鍵連接 狀態(tài)指示電路設計 狀態(tài)指示是通過 8個 LDE 顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)， LED 與 74LS138的輸出端相連接，其中 74LS138的三個使能端分別與單片機的 — ，通過單片機輸出高低電平控制 74LS138相應的引腳，使 LED 點亮，指示出工作狀態(tài)。具體連接如圖 25所示。 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １５ 圖 2— 5 指示燈電路 硬件總體電路設計 通過上面的分析硬件電路（如圖 26）主要有這幾部分組成： ：（ 1）復位電路 （ 2）時 鐘電路 （ 3） AT89C51 與數(shù)碼顯示部分 4. 74LS138譯碼器 （蜂鳴器） 其中按鍵部分為四個獨立按鍵與單片機的 — ，分別是程序的增加、減少和啟動主要用于設置洗衣機的工作狀態(tài)。 D0— D7是洗衣機的工作狀態(tài)指示燈，其中 D0— D5與 38譯碼器的 Y0— Y5相連接分別表示：進水時間設定，脫水剩余時間，脫水定時，洗衣剩余時間，洗衣定時，洗滌次數(shù)。 D6與 D7分別與單片 機的 ：弱洗和強洗。數(shù)碼管用于顯示洗衣機工作的時間，其中 P0口控制數(shù)碼管的段選， 。報警部分（蜂鳴器）用于洗衣完畢是的報警，通過三極管驅動與單片機的 連接。繼電器控制部分主要用于電動機的正反轉控制，通過三極管驅動與單片機的 — 。單片機的 洗衣機的進水和脫水。 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １６ 26 電路原理圖 基于單片機的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 １７ 第三章 系統(tǒng)軟件設計 軟件整體結構設計 該系統(tǒng)的主要程序圖框 如圖 31 所示。系統(tǒng)程序可以分為：主程序，定時器中斷 1 程序，定時器中斷 0 程序，外部中斷 0 和外部中斷 1 程序，延時程序，數(shù)碼管顯示程序，等幾部分組成。定時中斷 1 和外部中斷 0 來控制電控水龍頭進水 ,利用定時器中斷 0 記錄洗衣時間 ,通過外部中斷 1 判斷水是否放完，來進行脫水 ,定時中斷 1 記錄脫水時間。下面分別以各部分的程序流程圖進行分析程序 主程序結構設計與分析 首先，開機可以先進行選擇強洗和弱洗（弱洗是電動機進行正反轉每 10s