【正文】 1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 藍 粉 黃 橙 紅 STC89C。液晶顯示器則不同，他 的 外圍電路很簡單，可以直接接在單片機上，顯示的內(nèi)容不僅有字母數(shù)字，還有一些符號，這些都可以通過程序來控制，顯示的方式也可以通過程序來控制。此方案是將液 晶顯示器直接連接于單片機接口上，液晶顯示由電源供電，然后通過程序讓單片機控制液晶顯示器的顯示方式，顯示內(nèi)容。因為單片機接口信號是不能直接驅(qū)動數(shù)碼管的，因此還需要為數(shù)碼管建立一個驅(qū)動電路。此方案是將共陰極數(shù)碼管連接于單片機的通信口上，采用動態(tài)顯示。 當單片機 IO口為高電平時，電源通過上拉電阻為 ULN2020 提供驅(qū)動電流；當單片機為低電平時，電源通過上拉電阻提供的電流就會流入單片機內(nèi)。 ULN2020 的輸入驅(qū)動電流在 ～ ，這里選擇 1mA 來計算。 //逆時鐘旋轉(zhuǎn)相序表 uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}。根據(jù) ULN2020 的特性，只有在輸入端輸入高電平時輸出端才會有低電平輸出。 ULN2020 管腳分布如圖 25 所示： M 紅 橙 黃 粉 藍 圖 24 3 28BYJ48 型步進電機外部導(dǎo)線圖 圖 25 ULN2020 管腳分布 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 13 頁 共 41 頁 1～ 7引腳為脈沖輸入引腳； 16～ 10引腳為信號輸出引腳，分別對應(yīng) 1～ 7引腳；8引腳接地； 9引腳接電源?？芍苯?驅(qū)動繼電器等負載。每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2020 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。驅(qū)動方式如表 23所示： 表 23 28BYJ48 型步進電機驅(qū)動方式（ 4— 1— 2 相驅(qū)動） 導(dǎo)線顏色 1 2 3 4 5 6 7 8 紅 + + + + + + + + 橙 黃 粉 藍 紅線接電源 5V，橙色電線接 口，黃色電線接 口，粉色電線接 口，藍色接 口。）。178。178。），雙（雙相繞組通電）四拍（ ABBCCDDAAB178。178。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。 兩種方案比較下來，雖說方案一用到的單片機接口少，程序編寫相對于簡單，但由于使用的是 220V 的交流電機，電源需要外接，這里僅需要模擬電機的轉(zhuǎn)動，因此選用方案二中的 5V 步進電機。 5V 步進電機的各個接口接在單片機的接口上，單片機按一定規(guī)律輸出驅(qū)動信號 ，就可以控制步進電機運轉(zhuǎn)。單片機通過 9013 型三極管來控制繼電器的通斷，以來達到控制交流電機的電機的通斷，這樣就能實現(xiàn)單片機來控制電機的運轉(zhuǎn)。 電機選擇及驅(qū)動電路 電機選擇及比較 方案一：用 220V 交流電機。最大允許 功耗在給定的環(huán)境溫度下， PD (max) = (TJ (max) Tamb)/θ JA，超過最大允許功耗會導(dǎo)致芯片 溫度過高，調(diào)整器因此會進入到過熱切斷狀態(tài)。C 儲存溫度 TSTG 65 ~ +150 176。 1 2 3 (a)AMS1117 管腳圖 圖 23 AMS1117 管腳圖與實際連接電路圖 (b)實際連接電路圖 VINT VCC 單片機 GND 3 2 1 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 11 頁 共 41 頁 AMS1117 的極限參數(shù) 如表 22 所示： 表 22 AMS1117 極限參數(shù) 參數(shù) 符 號 范 圍 單位 輸入工作電壓 VIN 20 V 引腳溫度 (焊接 5 秒 ) TLead 260 176。輸入電壓時， VINT 輸入 6～9V。 AMS1117 實際連接電路如圖 23（ b）所示。 AMS1117 介紹以及實際電路 。 AMS1117 又叫低壓差線性三端穩(wěn)壓器，這就意味著可以用較小的電壓獲得穩(wěn)定的 5V 輸出，因而更節(jié)能， 7805 則沒有這個功能。AMS1117 內(nèi)部集成過熱保護和限流電路它多應(yīng)用于便攜式設(shè)備中。 AMS1117 是一個正向低壓降穩(wěn)壓器，在 1A 電流下壓降為 。它的內(nèi)部有電流限制，以及過熱保護盒安全工作區(qū)的保護，所以它基本上不會損壞。 VCC RESET GND 圖 22 外部復(fù)位電路 VCC RESET GND + +5V （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 VCC RESET GND + +5V 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 10 頁 共 41 頁 電源電路 7805 與 AMS1117 比較與選擇 7805 是 X78XX 三端正電源集成穩(wěn)壓模塊系列中的一員，它的封裝形式為 TO220。這里電容選用 10uF，電阻選用 10K，經(jīng)計算，充電時間為 秒，遠遠大于兩個機器周期時間，完全可以滿足復(fù)位。時鐘電路中晶振為 12MHz，所以兩個機器周期為 2us。當電容充滿電后，電阻上的電流就為 0，也就是說 RESET 引腳上就沒有電壓了，所以此時單片機就退出復(fù)位狀態(tài)進入工作狀態(tài)。 本次設(shè)計的外部復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位，這樣做得目的是方便于在單片機運行中出現(xiàn)死機情況時進行人為的復(fù)位。 方案二：按鍵手動復(fù)位，電平方式。這是是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖 22（ a）所示。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RESET)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號 。 RESET 引腳是復(fù)位信號的輸入端。其主要功能是把 PC初始化為 0000H，使單片機從 0000H單元開始執(zhí)行程序。晶振將 采用 12MHz 的晶振。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。時鐘電路如圖 21（ b）所示， XTAL2 接地， XTAL1 接外部振蕩器。定時元件通常采用石英晶體振蕩器。 方案一：采用內(nèi)部方式。 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 STC89C52 型單片機特性介紹 [1] STC89C52 型單片機有 40 個引腳，每個引腳都有其不同的功能，具體引腳介紹如下： 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。此外 STC89C52擁有 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，從這看出 STC89C52 是 AT89C51 的增強版。但是， AT89C51 只有 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口 。最高運作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選?？?閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810復(fù)位電路，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口。 STC89C52 是一種低功 耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 具有以下標準功能： 4K字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器。 單片機的選擇及 外 圍電路設(shè)計 AT89C51 型單片機與 STC89C52 型單片機比較與選擇 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器 的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器 。 最后 外圍電路包括晶振、復(fù)位電路。電動機是 洗衣機的動力部分，由步進電機組成。 發(fā)光二級管 的作用是 顯示 當前的工作狀態(tài)，既是工作在洗衣狀態(tài)還是漂洗狀態(tài)，或者是脫水狀態(tài)， 由三個發(fā)光二極管組成 。 LCD 液晶顯示是用來顯示洗衣機總的工作剩余時間，并顯示超聲波測距儀距離水面的距離。 按鍵輸入 超聲波測距 圖 12 電路硬件框圖 使能控制 數(shù)據(jù) 單片機 P1 口 P2 口 P3 口 P0 口 ULN2020 步進電機 發(fā)光二極管 LCD液晶 顯示 外圍電路 蜂鳴器 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 6 頁 共 41 頁 第 2 章 硬件設(shè)計 方案二中， 按鍵 的 作用是控制系統(tǒng) 是否開始運行，設(shè)置總的工作時間，調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。最后采用步進電機，使調(diào)試過程 中電路板遠離了這一危險電壓。單片機使用的接口減少了，就帶來了程序編寫上的方便，在時間設(shè)置，由系統(tǒng)自動分配總時間給各個工作狀態(tài)，這就給程序運行的流暢性提供了保證。電機是用的 220V的交流電機，這個增加了調(diào)試中的危險性。電路硬件框圖如圖 12 所示： 兩種方案比較選擇 第一種方案充分用到了單片機的各個接口，實現(xiàn)的功能也很健全，但是他得外圍電路很多，雖然硬件上很容易是實現(xiàn)，但是在軟件編寫上卻有很大難度。利用單片機處理由按鍵及傳感器輸入的信號，將其轉(zhuǎn)化成控制信號控制洗衣機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)自動控制功能。按鍵用來設(shè)置初始值；發(fā)光二級管用來指示當前工作狀態(tài)； LCD 液晶顯示屏用來顯示剩余工作時間和超聲波測距儀距水面的距離；蜂鳴器用來當水位高過或低于警戒值時的報警，單片機通過三級管來控制他；超聲波測距儀用來測量該 儀器距水面的距離；步進電機用來模擬電機轉(zhuǎn)動，他由位選 圖 11 硬件電路框圖