【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等的運(yùn)行。 (3)51 系列 51 系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不僅能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見(jiàn)。 51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址 20H～ 2FH，它既可 作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時(shí)，合128 個(gè)位，相應(yīng)位地址為 00H～ 7FH），使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可 [2]。 有的單片機(jī)并不能直接對(duì) RAM 單元中的位進(jìn)行操作，如 AVR 系列單片機(jī)中，若想對(duì) RAM 中的某位置位時(shí)，必須通過(guò)狀態(tài)寄存器 SREG 的 T 位進(jìn)行中轉(zhuǎn)。 51 系列的另一個(gè) 優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器 A 和寄存器 B 中。積的低位字節(jié)在累加器 A 中，高位字節(jié)在寄存器 B 中 )。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便 [7]。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用 51 系列，而 51 系列的典型產(chǎn)品是 89C51。 89C51是一種 40 引腳雙列直播式芯片。它含有 4KB 可反復(fù)燒 錄及擦除內(nèi)存和 128字節(jié)的 RAM，有 32 條可編程控制的 I/O 線， 5 個(gè)中斷發(fā)源，指令與 MCS51系列完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡(jiǎn)化，而且程序的編寫(xiě)及固化也相當(dāng)方便、靈活。選用它設(shè)計(jì)制作全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路，該電路的組成相對(duì)簡(jiǎn)單，工作原理清晰，易于理解 [1]。 AT89C51 芯片的特點(diǎn) 7 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗高性能 CMOS8 位單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn) 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(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于芯片中， ATMEL 公司的功能強(qiáng)大低價(jià)位 AT89C51 單片機(jī)可位你提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各個(gè)控制領(lǐng)域 [8]。 AT89C51 單片機(jī)作為控制部件，該型號(hào)單片機(jī)共有 40 個(gè)引腳采用雙列直插式的，下面是各個(gè)引腳的功能： (1)輸入 /輸出口線 ～ 為 P0 口的 8 位雙向口線 。 ～ 為 P1 口的 8 位雙向口線 。內(nèi)部具有上拉電阻。 ～ 為 P2 口的 8 位雙向口線 。內(nèi)部具 有上拉電阻。 ～ 為 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(jiàn)表 31。 表 31 P3口的第二功能 口線 第二功能 信號(hào)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(qǐng) INT1 外部中斷 1的申請(qǐng) T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM寫(xiě)選通 RD 外部 RAM讀選通 (2)控制信號(hào) 線 RST：復(fù)位輸入信號(hào)高電平 有效 ,用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。 EA/Vpp：外部程序存貯器訪問(wèn)允許信號(hào) /編程電壓輸入端，當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng) EA 信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始的，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。 PSEN：低電平有效，可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部 ROM 單元的讀操作。 ALE/PROG：低字節(jié)地址鎖存信號(hào) /編程脈沖輸入端。 8 (3)電源和外部晶振引腳 Vcc：電源電壓輸入引腳。 GND：電源地。 XAL XTAL2：外部晶振引腳。 單片機(jī)時(shí)鐘電路 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) [9]。 在 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端引腳為XTAL1，其輸出端為 XTAL2。一般地，電容 C1 和 C2 取 22pf 左右；晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振，頻率范圍是 ～ 12MHz。晶振頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)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。而在本次設(shè)計(jì)中采用的是頻率為 12MHz 的晶振，具體電路如圖 31 所示： 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U1AT89C51RSTXTAL2XTAl1PSENALEEAGND5V12Y112MHZ22pFC122pFC2GNDGNDXTAL2XTAl1 圖 31 AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘電路 圖 31 中單片機(jī)的 1 19 管腳與晶振相連，為單片機(jī)提供振蕩時(shí)鐘。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的作用是復(fù)位。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn)過(guò)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(kāi)機(jī)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂，具體電路如圖 32 所示： 9 10uFC3S1GNDVCCRST1KR1 圖 32 單片機(jī)復(fù)位電路 8255 外擴(kuò) I/O 口電路 由于本次設(shè)計(jì)中所需 I/O 口較多，單片機(jī)自帶的 I/O 口不夠，所以需要進(jìn)行單片機(jī) I/O 的外擴(kuò)。 74LS373 鎖存器介紹 74LS373 為三態(tài)輸出的鎖存器， 74LS373 的輸出端 D0～ D7 可直接與總線相連 ， 當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)， Q0～ Q7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， Q0～ Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響 。 74LS373 芯片具體結(jié)構(gòu)如圖 33 所示： D03D14D27D38D413D514D617D718Q02Q15Q26Q39Q412Q515Q616Q719OE1LE11U474LS373 圖 33 74LS373芯片 8255 芯片介紹 8255 是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O 接口芯片，有 3 個(gè) 8 位并行 I/O口。具有 3 個(gè)通道 3 種工作方式的可編程并行接口芯片（ 40 引腳）。其 各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 8255 可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路 [4]。 10 8255 作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的 3 個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口 A、 B、 C口 ， 8255 芯片如圖 34 所示： D034D133D232D331D430D529D628D727RD5WR36A09A18RESET35CS6PA035PA136PA237PA338PA439PA540PA641PA742PB043PB144PB245PB346PB447PB548PB649PB750PC051PC152PC253PC354PC455PC556PC657PC758U38255A 圖 34 8255芯片 8255 外擴(kuò) I/O 口電路 74LS373 與 8255 的具體接法如圖 35 所示： D034D133D232D331D430D529D628D727RD5WR36A09A18RESET35CS6PA035PA136PA237PA338PA439PA540PA641PA742PB043PB144PB245PB346PB447PB548PB649PB750PC051PC152PC253PC354PC455PC556PC657PC758U38255APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC7PC4PC5PC6D03D14D27D38D413D514D617D718Q02Q15Q26Q39Q412Q515Q616Q719OE1LE11U474LS373ALEGND 圖 35 8255外擴(kuò) I/O口電 路 11 圖 35 中 74LS373 的 D0D7 與 8255 中 D0D7 接到單片機(jī)的 ～ 口上作為數(shù)據(jù)總線 用于 8255 與 CPU 之間 傳送 8 位數(shù)據(jù) 。 74LS373 中的 Q0、Q Q7 分別連接在 8255 中的 A0、 A CS 上 用于選擇 8255 芯片中 A、 B、C 口與控制寄存器 ，本系統(tǒng)將 A 口設(shè)置為輸入， B、 C 口設(shè)置為輸出。 74LS373的 三態(tài)允許控制端 OE 接地 ， 使 Q0～ Q7 為正常邏輯狀態(tài) ，鎖存允許端 LE 接到單片機(jī)的 ALE 管腳上。 8255 的 RD 和 WR 管腳接在 、 上用于控制讀寫(xiě)信號(hào)， RESET 接在單片機(jī)的復(fù)位 腳上為 8255 提供 復(fù)位信號(hào) 。 負(fù)載和液位傳感器檢測(cè)電路 ADC0809 芯片介紹 ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 的工作頻范圍為10KHZ1280KHZ,當(dāng)頻率范圍為 500KHZ 時(shí)，其轉(zhuǎn)換速度為 128us。 負(fù)載和液位傳感器的選型 在本系統(tǒng)中負(fù)載和液位傳感器均采用 LM 壓力 傳感器 。 LM 系列 壓力 感器標(biāo)準(zhǔn)輸出為 ～ ，供電為 5V 具體參數(shù)如下： (1)輸出： ～ (2)量程： 0～ 1psi (3)工作溫度范圍： 35℃ ~85℃ (4)精確度： 177。5% (5)供電電源： 5VDC (6)特點(diǎn)：低成本，適于客戶批量應(yīng)用 負(fù)載和液位 傳感器電路 負(fù)載和水位傳感器的 AD 轉(zhuǎn)換電路如圖 36 所示： 12 IN026IN127IN228IN31IN42IN53IN64IN75ADD A25ADD B24ADD C23ALE22VREF+12VREF16CLK10ST6EOC7D721D620D519D418D3