【文章內(nèi)容簡介】 等的運行。 (3)51 系列 51 系列優(yōu)點之一是它從內(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。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。它不僅能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機也具有位處理功能，但能進行位邏輯運算的實屬少見。 51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(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，合128 個位，相應(yīng)位地址為 00H～ 7FH），使用極為靈活。這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，因為一個較復(fù)雜的程序在運行過程中會遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運行過程中，需要對有關(guān)的標(biāo)志位進行置位、清零或檢測，以確定程序的運行方向。而實施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可 [2]。 有的單片機并不能直接對 RAM 單元中的位進行操作，如 AVR 系列單片機中，若想對 RAM 中的某位置位時，必須通過狀態(tài)寄存器 SREG 的 T 位進行中轉(zhuǎn)。 51 系列的另一個 優(yōu)點是乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。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，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個乘數(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 )。很多的八位單片機都不具備乘法功能，作乘法時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，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。選用它設(shè)計制作全自動洗衣機控制電路，該電路的組成相對簡單，工作原理清晰，易于理解 [1]。 AT89C51 芯片的特點 7 AT89C51 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(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 AT89C51 單片機可位你提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各個控制領(lǐng)域 [8]。 AT89C51 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： (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(fù)位輸入信號高電平 有效 ,用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。 EA/Vpp：外部程序存貯器訪問允許信號 /編程電壓輸入端，當(dāng) 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(dāng) 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。 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 [9]。 在 AT89C51 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。一般地，電容 C1 和 C2 取 22pf 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。而在本次設(shè)計中采用的是頻率為 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單片機時鐘電路 圖 31 中單片機的 1 19 管腳與晶振相連，為單片機提供振蕩時鐘。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的作用是復(fù)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(fù)位，使其各項參數(shù)處于初始位置，即處于開機時的標(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 單片機復(fù)位電路 8255 外擴 I/O 口電路 由于本次設(shè)計中所需 I/O 口較多，單片機自帶的 I/O 口不夠，所以需要進行單片機 I/O 的外擴。 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， Q0～ Q7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時， Q0～ Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，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 8 位并行 I/O口。具有 3 個通道 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。 8255 可作為單片機與多種外設(shè)連接時的中間接口電路 [4]。 10 8255 作為主機與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機相連的 3 個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(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 I/O 口電路 74LS373 與 8255 的具體接法如圖 35 所示： D034D133D232D331D430D529D628D727RD5WR36A09A18RESET35CS6PA035PA136PA237PA338PA439PA540PA641PA742PB043PB144PB245PB346PB447PB548PB649PB750PC051PC152PC253PC354PC455PC556PC657PC758U38255APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC7PC4PC5PC6D03D14D27D38D413D514D617D718Q02Q15Q26Q39Q412Q515Q616Q719OE1LE11U474LS373ALEGND 圖 35 8255外擴 I/O口電 路 11 圖 35 中 74LS373 的 D0D7 與 8255 中 D0D7 接到單片機的 ～ 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 接到單片機的 ALE 管腳上。 8255 的 RD 和 WR 管腳接在 、 上用于控制讀寫信號， RESET 接在單片機的復(fù)位 腳上為 8255 提供 復(fù)位信號 。 負(fù)載和液位傳感器檢測電路 ADC0809 芯片介紹 ADC0809 由一個 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 的工作頻范圍為10KHZ1280KHZ,當(dāng)頻率范圍為 500KHZ 時，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：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