【文章內(nèi)容簡介】 過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開，才使得脫水時的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度不同于洗滌時的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度。進(jìn)行脫水是若遇到洗衣機(jī)蓋打開，則暫停脫水，并發(fā)出報警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。脫水結(jié)束后，發(fā)出警報，并自動關(guān)閉排水閥。 11 8051 單片機(jī) 微控制電路我們采用 8051 單片機(jī)， 其 價格便宜、功能齊全、可靠性高、使用普遍。 8051 單片機(jī)是 Intel 公司 8 位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一， 它 一種 40 引腳雙列直插式芯片。它內(nèi)含 2KB 可反復(fù)燒錄的 FLASH 存儲器， RAM 字 節(jié)也有128 個， 有 15 條可編程控制的 I/O 線 [4]， 5 個中斷 觸發(fā)源 ， 2 個定時器 /計數(shù)器，已經(jīng)可以滿足程序的需要，指令和 MCS51 系列 完全 兼容 ?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，在需要 I/O 線不多的控制場合，選用它作為核心控制芯片，可使電路極大簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。 8051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 ， 將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合 在單個芯片中 。 管腳說明 圖 32 8051管腳圖 VCC（ 40） ：供電電壓 +5V。 GND（ 20） ： 公共 接地 端 。 P0： ~ 口 8 位雙向口線（在引腳的 39~32 號端子）。 P1： ~ 口 8 位雙向口線（在引腳的 1~8 號端子）。 P2： ~ 口 8 位雙向口線（在引腳的 21~28 號端子）。 X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7 12 P3： ~ 口 8 位雙向口線（在引腳的 10~17 號端子）。 四個 I/O 接口： P0 口有三 個功能： 外部擴(kuò)展存儲器時，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖 32 中的 D0~D7 為數(shù)據(jù)總線接口） 外部擴(kuò)展存儲器時，當(dāng)作地址總線（如圖 32 中的 A0~A7 為地址總線接口） 不擴(kuò)展時，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(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 口有兩個功能： 擴(kuò)展外部存儲器時，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 器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。 有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片（例如 8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的， 即：編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG） 編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp） 當(dāng)外接電源下降到下限值時，備用電源就會經(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 中的信息不會丟失。 四個 I/O 口時的“上拉電阻”，當(dāng)作為輸入時，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，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 ALE 有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng) ALE 是高電平時，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE 信號負(fù)跳變（即由正變負(fù)）將 P0 口上低 8 位地址信號 13 送入鎖存器。當(dāng) ALE 是低電平時， P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 在沒有訪問外部存儲器期間， ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出（即 6 分頻），當(dāng)訪問外部存儲器以 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)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時 ALE 會以 1/6 振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時鐘，或者外部定時脈沖使用。 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 4KB 或 8KB 的程序存儲器（ ROM）， ROM的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進(jìn)這個 ROM 中的呢？實(shí)際上是通過編程脈沖輸入才能寫進(jìn)去的，這個脈沖的輸入端口就是 PROG。 PSEN 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外 部 ROM 時 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， PSEN 不動作； (2)外部 ROM 讀取時，在每個機(jī)器周期會動作兩次； (3)外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； (4)外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號 接高電平時 ： CPU讀取內(nèi)部程序存儲器（ ROM）擴(kuò)展外部 ROM。 接低電平時： CPU讀取外部程序存儲器（ ROM）。 8051 燒寫內(nèi)部 EPROM 時 ，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。 RST 復(fù)位信號：當(dāng)輸入的信號連續(xù) 2 個機(jī)器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計數(shù)器 PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲器的 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)部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號 [5]。 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路 在圖 313 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V 以下 。 但是，由于內(nèi)部電路的限 制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為 14 全 “l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 復(fù)位電路是為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分，在復(fù)位電路中，單片機(jī)的復(fù)位引腳分別與一個復(fù)位按鍵、電阻、電容相連，復(fù)位電路的第一功能就是上電復(fù)位 [6]。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為 5V177。 5%，即 ～。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定 的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng) VCC 超過 低于 ，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。 P9C722uFR131k+5V 圖 33 復(fù)位電路 電源電路 電源是各種系統(tǒng)所必不可少的重要部分，電源是整個系統(tǒng)的動力，其性能的好壞，直接影響系統(tǒng)的性能，線性穩(wěn)壓電源其穩(wěn)壓性能好，輸出紋波電壓小，但是其體積大笨重，致使效率低。模擬電源由基準(zhǔn)比較器、誤差放大器和閉鎖電路組成，基本電路占用很小的硅片面積，補(bǔ)償和實(shí)現(xiàn)架構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)比較容易理解， 并且成本比較低，精度比較高，耗能低，沒有系統(tǒng)抖動，只需很少的額外供電 [7]。該電源電路是由 7805 三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的典型穩(wěn)壓電路。輸入 220V交流電。經(jīng)過電橋整流，再由極性電容濾波，所以最后由穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出直流 5V 電壓。電源電路如圖 34所示 : B R 1D F 0 4 MT R 1T R A N 2 P 2 SV I3V O2ADJ1U 3L M 7 8 0 5C 13 3 0 0 uC 31 0 0 u2 2 0 V 5 0 H z+ 5 VC 20 . 1 u FC 43 3 0 0 uD 1L E D R E D電 源 顯 示 燈K+ 5 v圖 34 電源 電路 15 圖 34中已知 V1=220V， 0f =50HZ， 0V =5V， max0I =1A。 由 V2=（ ～ 2） 0V =8V。 （ 1）平均電流： DI =12 max0I = （ 2）耐壓（單只）： RMV = 2 V2= 故二極管選取條件為 RMV ＝ 25V， DI =1A。 C1的確定： （ 31） t=T2 =20ms/2=， VC1=Δ iV 由穩(wěn)壓系數(shù)可知： ii00V /VV/VV??? S （ 32） iV =（ ～ ） V2=，查手冊得 VS =3 310 由（ 32）得： △ Vc1=Δ iV =V0 ?? opp （ 33） 一般 pp0V? =5mv，所以 △ VC1=，由（ 31）得：取 Ic1= max0I C1= max0I t/ 4CV? =3125（ ? F） 查標(biāo)稱值取 C1=3300（ ? F）。同理取 4C =C1=3300（ ? F） 標(biāo)準(zhǔn)時鐘電路 該電路由時鐘 8051 內(nèi)部計時器 和晶振組成。 晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng) [8]。 他們有一個很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定 ，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸1C11C C tIdtiC1VΔ 11 ?? ? C 16 可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。 因此我們使用外部振蕩脈沖信號，由 XTALl 和 XTAL2 端引腳輸入 [9]，其電路圖如圖 35 所示。 圖 35 標(biāo)準(zhǔn)時鐘電路 鍵盤輸入及顯示電路 洗衣機(jī)的控制電路中的輸入模塊選用獨(dú)立按鍵，獨(dú)立按鍵具有編程簡單但占用 I/O 口資源的特點(diǎn)，適用于按鍵不多的場合，為節(jié)約 I/O 口資源，本設(shè)計選用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤又叫行列鍵盤，它是由二條 I/O 線作為行線，二條 I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的 每個交叉點(diǎn)上設(shè)制一個按鍵，這樣按鍵的個數(shù)就為 2*2 個，這種行列式結(jié)構(gòu)的鍵盤能有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中的 I/O口的利用率 [10]。 圖 36 矩陣鍵盤布局圖 本設(shè)計的按鍵輸入是由 4 只按鍵分別用于洗衣機(jī)的工作方式 “ 強(qiáng)制復(fù)位 ”、“ 程序選擇 ”、“ 強(qiáng)弱洗選擇 ”，和“ 運(yùn)行 /暫?！钡倪x擇 。 矩陣鍵盤布局圖如圖 36 所示。 根據(jù)鍵盤掃描方法，一開始單片機(jī)將行線全部置低電平，此時讀入列線數(shù)據(jù)，若列線全為高電平，則沒有鍵按下，當(dāng)列線有出現(xiàn)低電平時調(diào)用延時程序以此來去除按鍵抖動。延時后再判斷是否有低電平，如果此時讀入列線數(shù)據(jù)還 是有低電平，則說明確實(shí)有鍵按下，最后一步確認(rèn)鍵值。鍵盤 輸入 電路圖如圖 3