基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 1 1 緒論緒論 1 1 11 1 課題開發(fā)的背景課題開發(fā)的背景 1 1 21 2 目的意義目的意義 1 1 31 3國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 1 41 4 洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)要求洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)要求 2 2 2 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 4 2 12 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 4 2 22 2 系統(tǒng)構(gòu)成部件系統(tǒng)構(gòu)成部件 4 3 3 方案設(shè)計(jì)與比較方案設(shè)計(jì)與比較 6 3 13 1 顯示模塊的選擇顯示模塊的選擇 6 3 23 2 單片機(jī)的選擇單片機(jī)的選擇 6 4 4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 8 4 14 1 單片機(jī)控制部分單片機(jī)控制部分 單片機(jī)單片機(jī) AT89S52AT89S52 8 4 24 2 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào) 11 4 34 3 顯示模塊顯示模塊 12 4 44 4 鍵盤部分鍵盤部分 17 5 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 21 5 1 主程序 21 5 2 延時(shí)子程序 22 5 3查鍵子程序 22 6 系統(tǒng)調(diào)試與性能分析系統(tǒng)調(diào)試與性能分析 6 1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 23 6 2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 23 6 3 性能分析性能分析 23 結(jié)結(jié) 論論 24 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文參考文獻(xiàn)獻(xiàn) 25 附錄 1 源程序 25 附錄附錄 2 主電路圖主電路圖 25 附錄附錄 3 英文原文 英文原文 25 附錄附錄 4 中文譯文 中文譯文 25 致致 謝謝 25 Comment 木木木木1 和在一起 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章第一章 緒論緒論 1 11 1 課題開發(fā)背景課題開發(fā)背景 洗衣機(jī)是一種在家庭中不可缺少的家用電器 發(fā)展非?？?全自動(dòng)式洗衣機(jī)因使 用方便得到大家的青睞 全自動(dòng)即進(jìn)水 洗滌 漂洗 摔干等一系列過程自動(dòng)完成 控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序 對(duì)不同的衣物可供用戶選擇 展 洗衣機(jī)的性能將會(huì) 不斷完善 全自動(dòng)洗衣機(jī)由于具有對(duì)衣物的磨損小 洗滌量大 節(jié)水等特點(diǎn) 越來越得到廣 大家庭的青睞 隨著社會(huì)的進(jìn)步和生活水平的提高 人們對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能多樣 化 操作簡單化也提出了更高的要求 為適應(yīng)這種變化 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制器已由 機(jī)械式 混合式逐步過渡到全電子控制 1 21 2 目的意義目的意義 本次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)控制面板是為了滿足不同用戶的不同需求 同時(shí)也將計(jì)算機(jī)控制 技術(shù)用到了實(shí)際生活中 最重要的是將所學(xué)的東西運(yùn)用到實(shí)際生活中 1 31 3 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 目前我國的家用電動(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展已進(jìn)入了成熟期 國營 集體 個(gè)體 外 資 合資企業(yè)遍布全國各地 2001 年家用電動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)銷量達(dá)到 1400 萬臺(tái) 出口 量為 170 萬臺(tái) 已成為全球洗衣機(jī)生產(chǎn)和消費(fèi)的大國 就品種而言 波輪式 攪拌式 滾筒式洗衣機(jī)滿足了各個(gè)階層消費(fèi)者的需求 可以說世界上各種各樣的洗衣機(jī)在我國 都可以生產(chǎn) 產(chǎn)品類型的多樣化 控制方式的多樣化 洗滌容量的多樣化 為廣大消費(fèi)者 提供了廣泛的選擇空間 但就產(chǎn)品質(zhì)量而言 我國與世界先進(jìn)水平相比還有一定的差距 洗 凈度高是我國洗衣機(jī)獨(dú)有的特點(diǎn) 外觀 噪聲 平均無故障時(shí)間 用電量 用水量指 標(biāo)比起國外分歧就比較大了 外觀主要表現(xiàn)在其整體感不強(qiáng) 光澤度差 顏色呆板 噪聲指標(biāo)普遍比國外產(chǎn)品高 平均無故障運(yùn)行時(shí)間 只有少數(shù)企業(yè)的部分產(chǎn)品達(dá)到了世 界先進(jìn)水平 大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品與國外企業(yè)產(chǎn)品相比還有較大差距 用電量 用水量由 于以前在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中沒有要求 所以 比國外產(chǎn)品的差距更大 全自動(dòng)洗衣機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為波輪式 滾筒式 攪拌式 分別占全球洗衣 機(jī)市場(chǎng)份額的 33 52 和 15 攪拌式洗衣機(jī)目前還沒有進(jìn)入我國市場(chǎng) 以下僅 對(duì)波輪式和滾筒式兩種洗衣機(jī)進(jìn)行討論 1 滾筒式洗衣機(jī) 1 更好的軟化衣物纖維 減小洗劑過程中衣物的損傷和變形 并且還可以 使洗后的衣物柔軟而蓬松 2 提高溫度來洗劑可充分溶解洗衣粉 加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的 化學(xué)反應(yīng)速度 提高洗衣粉中酶的活性 同時(shí)有利于溶解汗?jié)n 血漬 降低灰塵 油污的粘附作用 從而可在同樣的洗凈比下 可大幅降低洗劑過程對(duì)機(jī)械 外力的需 求 3 溫度高有利于污物在水中的擴(kuò)散 4 高溫能有效的殺死一些細(xì)菌 加溫洗劑的波輪式洗衣機(jī)無論怎樣的水流 要達(dá)到一定的洗凈比 就必須有足 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 夠的機(jī)械力 而機(jī)械力對(duì)衣物是有損傷的 這就注定了波輪式洗衣機(jī)的磨損率大大 高于滾筒式洗衣機(jī) 各種新水流基本原理是一樣的 就是盡量以紊亂的的水流減少衣物的纏繞 增 大水流的沖刷力用于洗劑 與以前靠衣物與桶壁相互之間的摩擦方式相比 水流沖 刷對(duì)衣物損傷較小 2 波輪式洗衣機(jī) 因?yàn)闈L筒式洗衣機(jī)的價(jià)格大大高于波輪式機(jī) 所以波輪式機(jī)仍然受到普遍歡迎 1 關(guān)于水流 現(xiàn)在波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的宣傳重點(diǎn)放在新水流上 如 LG 的拳擊棒 松下的雙瀑布 榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等 但正如上面說到過 的 各個(gè)廠家是用不同的方法實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)實(shí)際效果也差不多 所 以不必太在意 2 關(guān)于程序控制器 新推出的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)均采用單片機(jī)程序控 制器 原來的 機(jī)械式程序控制器基本上已經(jīng)被淘汰 各廠家生產(chǎn)的各 種型號(hào)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制程序有所不同 最少也有好幾個(gè) 控制項(xiàng) 每一項(xiàng)又有幾種不同的程序可供選擇 足以滿足不同的洗劑 要求 所以沒有必要考慮這個(gè)問題 在模糊控制的洗衣機(jī)中 單片機(jī) 通過采集水位傳感器 布量傳感器 光傳感器的信號(hào)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速 判斷出衣物的質(zhì)地 多少 骯臟程度從熱自動(dòng)調(diào)整對(duì)義務(wù)進(jìn)行合 理的洗劑 缺點(diǎn)是價(jià)格太貴 3 關(guān)于不銹鋼內(nèi)桶 采用不銹鋼內(nèi)桶的目的是為了減小衣物和內(nèi)桶壁的 摩擦力 從而減輕衣物的磨損 選購時(shí)應(yīng)予以考慮 4 關(guān)于同心洗 同心洗是直接把電動(dòng)機(jī)軸與洗衣機(jī)軸同心安裝 直接驅(qū) 動(dòng) 這樣在洗劑 特別是脫水的時(shí)候洗衣桶震動(dòng)減小 使噪聲得以降 低 但要說這樣會(huì)延長洗衣機(jī)壽命是不正確的 5 至于變頻洗衣機(jī) 其一是可以對(duì)不同質(zhì)地的衣物自動(dòng)選擇不同的電極 轉(zhuǎn)速 從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南磩┏潭?在保證洗的干凈的 同時(shí)最大限度的降低衣物的磨損其二是可以在脫水甩干時(shí) 由慢到快 的啟動(dòng) 使衣物在桶內(nèi)均勻的分布 脫水效果好 同時(shí)不由衣物均勻 的分布在洗衣桶的四周 洗衣桶的重心落在軸上 可以減小震動(dòng) 降 低噪聲 當(dāng)然這是有好處的 缺點(diǎn)也是價(jià)格太貴 現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要實(shí)用洗滌劑的洗衣機(jī) 還有的廠家開發(fā)出了更 迷你的旅行洗衣機(jī) 小到出行的時(shí)候可以隨身攜帶 為了更方便的操作有的廠家開 發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機(jī) 怎么樣 是不是看得眼花繚亂 將來的洗衣機(jī)會(huì)朝 著使用更方便 更加節(jié)能 更加個(gè)性化的方向發(fā)展 1 4 洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)要求洗衣機(jī)控制面板設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)要求 1 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制面板 以單片機(jī)為主控制器 擴(kuò)展必要的 外部電路 設(shè)計(jì)制作一個(gè)洗衣機(jī)控制面板 1 洗滌按鈕 洗滌時(shí)間 20 分鐘 洗滌種類有 強(qiáng)洗 弱洗 輕柔等 通 過按鍵改變洗滌種類 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 洗滌時(shí) 洗滌指示燈亮 強(qiáng)洗時(shí)強(qiáng)洗指示燈亮 弱洗時(shí) 弱洗指示燈 亮 輕柔時(shí) 輕柔指示燈亮 3 有啟動(dòng) 停止按鈕控制 第一次啟動(dòng)時(shí) 標(biāo)準(zhǔn)洗滌 工作時(shí) 再按停止 按鍵停止工作 默認(rèn)洗滌時(shí)間為 20 分鐘 2 工程技術(shù)方案工程技術(shù)方案 目前國內(nèi)市場(chǎng)上有很多種類的洗衣機(jī) 采用的控制系統(tǒng)也各不相同 基于學(xué)習(xí) 與實(shí)際的情況 本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)控制器的各控制要求 此設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主體配以各種控制電路 構(gòu)成洗衣機(jī)的程序控制系統(tǒng) 當(dāng)有故障 時(shí) 在排除了機(jī)械系統(tǒng)和程控器外接部件后 一般來說 先檢測(cè)判定單片機(jī)外圍控 制電路 正常后 再判斷單片機(jī)的故障 程序控制系統(tǒng)接受來自操作面板的動(dòng)作指 令 傳送出相應(yīng)的執(zhí)行命令 并發(fā)出聲音報(bào)警 重新控制系統(tǒng)的這些功能是由它的 各種控制電路相互配合工作來實(shí)現(xiàn)的 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章第二章 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 2 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 洗衣機(jī)控制面板主要包括 功能鍵 選擇鍵 時(shí)間調(diào)整鍵 復(fù)位鍵 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制面板 以單片機(jī)為主控制器 擴(kuò)展必要的外部電路 設(shè)計(jì)創(chuàng)作一個(gè)洗衣機(jī)控制器 完成一次洗滌過程需要的動(dòng)作有 1 進(jìn)水動(dòng)作 進(jìn)行洗滌時(shí) 桶內(nèi)的水量必須達(dá)到水位設(shè)定要求 洗衣機(jī)的進(jìn)水 和水位判斷 是由水位開關(guān)和進(jìn)水閥的開合來進(jìn)行控制的 當(dāng)桶內(nèi)沒有水 或水量達(dá)不到設(shè)定水位時(shí) 單片機(jī)程序獎(jiǎng)可在進(jìn)水閥閉合 開始注水 當(dāng) 桶內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí) 水位開關(guān)受壓閉合 程序就可進(jìn)行下一步處 理 2 排水動(dòng)作 進(jìn)入脫水動(dòng)作前應(yīng)先排水 為了避免空排水及排水不完造成對(duì)電 機(jī)的損害 洗衣機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際水量對(duì)排水時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制 3 洗滌動(dòng)作 洗滌動(dòng)作指的是點(diǎn)擊周期性的 正傳 停止 反轉(zhuǎn) 停止 不 同的洗衣過程 控制電機(jī)執(zhí)行 正傳 停止 反轉(zhuǎn) 停止 的時(shí)間是不同 的 4 脫水動(dòng)作 排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動(dòng)作 脫水是通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的 同 時(shí)要求排水閥一直打開 脫水結(jié)束后 發(fā)出報(bào)警 并自動(dòng)關(guān)閉排水閥 5 其他動(dòng)作 洗衣機(jī)控制面板上還配有啟動(dòng) 停止 電源 強(qiáng)洗 弱洗按鈕 2 2 系統(tǒng)構(gòu)成部件系統(tǒng)構(gòu)成部件 主控制系統(tǒng)運(yùn)用的是 AT89S52 單片機(jī)其主要控制的對(duì)象包括 洗衣時(shí)間 洗衣種類及電機(jī) 這些被控對(duì)象是根據(jù)不同的洗衣程序來設(shè)定他們不同的工作 狀況和工作時(shí)間的 同時(shí)需要液晶顯示不同的工作狀態(tài)及運(yùn)行時(shí)間 發(fā)光二極 管用來指示洗滌速度及洗滌種類 按鍵用來控制程序的運(yùn)行和洗滌種類和洗滌 時(shí)間 蜂鳴器用來進(jìn)行程序運(yùn)行提示及故障報(bào)警 下面是洗衣機(jī)控制器系統(tǒng)控制框圖 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ATS8952 電源 時(shí)鐘 信號(hào) LCD 液晶顯 示電路 按鍵控制 電路 復(fù)位 電路 報(bào)警 電路 各框圖的作用包括 a 單片機(jī)電路 單片機(jī)電路是程序控制的中心 它把計(jì)算機(jī)的各種功能電路都集成 在一塊芯片上 單片機(jī)根據(jù)輸入指令和檢測(cè)信號(hào) 調(diào)出內(nèi)部的相應(yīng)程序 通過電路 處理后輸出各種控制信號(hào) 是洗衣機(jī)自動(dòng)完成操作過程 如果單片機(jī)自己出現(xiàn)故障 或控制電路傳送給單片機(jī)的信號(hào)不正確 洗衣機(jī)就不能正常工作 b 直流電源電路 這是為單片機(jī)及其外圍控制電路提供曉以電壓直流電源的電路 它將輸入的 220V 交流電經(jīng)過變壓 整流 濾波 穩(wěn)壓后 變?yōu)榉€(wěn)定的低壓直流電 送給單片機(jī) 顯示電路等 c 復(fù)位電路 此電路的作應(yīng)是復(fù)位 在單片機(jī)接上電源以后 或電源出現(xiàn)過低電壓 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 即處于開機(jī)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序 狀態(tài) 以消除某種原因的程序紊亂 d 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)計(jì)時(shí)和定時(shí) e 按鍵輸入電路 按鍵開關(guān)按照一定的矩陣排列 當(dāng)按鍵被按動(dòng)時(shí) 其接通的信號(hào) 將輸送到單片機(jī) 單片機(jī)將對(duì)應(yīng)的調(diào)出內(nèi)部軟件進(jìn)行工作 使洗衣機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的洗 滌程序 f 顯示電路 顯示電路由發(fā)光二極管按一定的矩陣排列而成 它是程序控制系統(tǒng)向 用戶直接觀察到洗衣機(jī)的工作狀態(tài)的窗口 預(yù)設(shè)工作程序時(shí) 可根據(jù)指示燈的閃亮 來判斷洗衣機(jī)是否接受了指令 還可以通過指示燈的顯示來判斷洗衣機(jī)工作是否正 常 g 報(bào)警電路 此電路在洗衣機(jī)中起提示和報(bào)警作用 根據(jù)程序安排和軟件設(shè)置 當(dāng) 洗衣完成后 洗衣機(jī)將發(fā)出聲音以提示用戶洗衣完成 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章第三章 方案論證與比較方案論證與比較 3 1 顯示模塊的選擇顯示模塊的選擇 方案一方案一 采用數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)中使用相當(dāng)普遍的一種顯示 設(shè)備 每個(gè)數(shù)碼管由 7 個(gè)發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成 根據(jù)七個(gè)發(fā)光二極 管的正負(fù)極連接不同 又分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管兩種 選擇的數(shù)碼管不 同 程序設(shè)計(jì)上也有一定的差別 數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容比較直觀 通常顯示從 0 到 F 中的任意一個(gè)數(shù)字 一個(gè)數(shù)碼管可以顯示一位 多個(gè)數(shù)碼管就可以顯示多位 在顯示位數(shù)比較少的電路中 程序編寫 外圍電路設(shè)計(jì)都十分簡單 但是當(dāng)要顯示 的位數(shù)相對(duì)多的時(shí)候 數(shù)碼管操作起來十分煩瑣 顯示的速度受到限制 并且當(dāng)硬 件電路設(shè)計(jì)好之后 系統(tǒng)顯示能力基本也被確定 系統(tǒng)顯示能力的擴(kuò)展受到了限制 而且數(shù)碼管功耗高 與現(xiàn)代洗衣機(jī)大肆提倡節(jié)能省電的口號(hào)相悖 方案二方案二 采用液晶顯示器顯示 液晶顯示屏具有體積小 功耗低 顯示內(nèi)容豐 富等特點(diǎn) 用戶可以根據(jù)自己的需求 顯示自己所需要的 甚至是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的 圖案 當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時(shí)候 它的優(yōu)點(diǎn)就突現(xiàn)出來了 并且當(dāng)硬件設(shè) 計(jì)完成時(shí) 可以通過軟件的修改來不斷擴(kuò)展系統(tǒng)顯示能力 外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較 簡單 顯示能力的擴(kuò)展將不會(huì)涉及到硬件電路的修改 可擴(kuò)展性很強(qiáng) 字符型液晶 顯示屏已經(jīng)成為了單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件之一 不足之處在于其 價(jià)格比較昂貴 驅(qū)動(dòng)程序編寫比較復(fù)雜 Comment 木木木木2 置換位置 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 綜上所述 為了更好的顯示出洗衣機(jī)的工作狀態(tài)以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 本設(shè) 計(jì)選用方案二 即采用液晶顯示及相關(guān)電路來構(gòu)成洗衣機(jī)的控制面板 3 2 單片機(jī)的選擇單片機(jī)的選擇 方案一方案一 AVR 單片機(jī) Atmega16 AVR 單片機(jī)開發(fā)的門檻非常低 只要會(huì)操作電腦就可以學(xué)習(xí)AVR 單 片機(jī)的開發(fā) 只需一條 ISP 下載線 把編輯 調(diào)試通過的軟件程序直接在 線寫入 AVR 單片機(jī) 即可以開發(fā) AVR 單片機(jī)系列中的各種封裝的器件 AVR 單片機(jī)因此在業(yè)界號(hào)稱 一線打天下 便于升級(jí) AVR 程序?qū)懭胧?直接在電路板上進(jìn)行程序修改 燒錄等操作 AVR 單片機(jī)是高速嵌入式單片機(jī)保密性能好 它具有不可破解的位加 密鎖 Lock Bit 技術(shù) 保密位單元深藏于芯片內(nèi)部 無法用電子顯微鏡看到 1 AVR 是單指令周期 相對(duì) 51 的一個(gè)機(jī)器周期是 12 個(gè)時(shí)鐘周期似乎很快 但是 AVR 常用外接晶振為 4M 而 51 常用外接晶振為 24M 這樣算下來 AVR 速遞不過是 51 的 2 倍 2 AVR 不支持并行總線 而且沒有 WR RD ALE 等管腳 如果訪問外部 并行總線器件 RAM FLASH 等 時(shí) 就要用 I O 口仿并行總線時(shí)序 不僅編 程麻煩 而且速遞也下降了 方方案案二二 AT89S52 單片機(jī) 52 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 它不光能對(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 51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間還特別開辟了一個(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 OOH 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?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過程中會(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 方方案案三三 凌陽單片機(jī) 凌陽單片機(jī)采用 nSPTM 內(nèi)核 就是基于 SOC 的新型的數(shù) ?；旌系南到y(tǒng)級(jí)芯 片 在一個(gè)芯片內(nèi)集成了單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需的模擬和數(shù)字外設(shè)及 其它功能部件 單片機(jī)有 8 位 16 位共 50 多種不同的 IC 芯片型號(hào)及其產(chǎn)品 凌陽單片機(jī)具有集成度高 數(shù) 模混合 功能全 低功耗 低電壓和易于開發(fā)等 特點(diǎn) 另外 凌陽單片機(jī)還增加了適合于 DSP 的某些特殊指令 有些系列的單 片機(jī)還嵌入了 LCD 控制 驅(qū)動(dòng)和雙音多頻發(fā)生器功能 這些都進(jìn)一步擴(kuò)大了單 片機(jī)的應(yīng)用范圍 綜上所述 AT89S52 單片機(jī)以其高性價(jià)比進(jìn)入了我的視野 并足以實(shí)現(xiàn)洗 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 衣機(jī)的各種功能 所以 在我設(shè)計(jì)的這個(gè)洗衣機(jī)控制面板中 我選用了方案二 即采用 AT89S52 單片機(jī) 第四章第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 4 1 單片機(jī)控制部分單片機(jī)控制部分 單片機(jī)單片機(jī) AT89S52 AT89S52 是一個(gè)低功耗 高性能 CMOS 8 位單片機(jī) 片內(nèi)含 8k Bytes ISP In system programmable 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS 51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) 芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 功能強(qiáng)大的微 型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案 單片機(jī)采用 AT89S52 其采用最小化應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) P0 口和 P2 口作為共陽 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)用 P1 口作為 16 鍵的鍵盤接口 其中 T0 T3 分別為百位 個(gè)位 小數(shù) 位的頻率操作鍵 百位數(shù)只能是 0 或 1 當(dāng)百位數(shù)為 0 時(shí) 十位數(shù)為 8 或 9 當(dāng)百位 數(shù)為 1 時(shí) 十位數(shù)只能為 0 個(gè)位及小數(shù)位為 0 9 之中任意數(shù) T4 T14 為發(fā)射頻率 預(yù)置鍵 T15 為單聲道 立體聲控制鍵 P3 0 P3 1 和 P3 2 作為與 BH1415F 的通信 端口 用于傳送發(fā)射頻率控制數(shù)據(jù) P3 3 用于立體聲發(fā)射指標(biāo) 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能 AT89S52 單片機(jī)包含中央處理器 程序存儲(chǔ)器 ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 定時(shí) 器 計(jì)數(shù)器 并行 I O 口 串行 I O 口和中斷系統(tǒng)等幾大單元以及數(shù)據(jù)總線 地址總 線和控制總線三大總線構(gòu)成 圖 4 1 為單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 13 1 1 中央處理器中央處理器 中央處理器 CPU 是整個(gè)單片機(jī)的核心部件 能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼 CPU 負(fù)責(zé)控制 指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作 完成運(yùn)算和控制輸入輸出功 能等操作 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器 AT89S52 共有 8KB 個(gè) E2PROM 用于存放用戶程序 原始數(shù)據(jù)或表格 3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM AT89S52 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元 它們 是統(tǒng)一編址的 專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù) 用戶只能訪問 而不能用 于存放用戶數(shù)據(jù) 所以 用戶能使用的 RAM 只有 128 個(gè) 可存放讀寫的數(shù)據(jù) 運(yùn)算 的中間結(jié)果或用戶定義的字型表 端口0驅(qū)動(dòng)器端口2驅(qū)動(dòng)器 RAM 128 8 端口0鎖存器端口2鎖存器 ROM 4K 8 程序地址寄存器 緩沖器 PC加1寄存器 程序計(jì)數(shù)器PC 數(shù)據(jù)指針DPTR 堆棧指示器SP PCONSCONTMODTCON TH0TL0TH1TL1 SBUF TX SBUF RX IE 中斷 串行口和定時(shí)器 RAM地址 寄存器 ACC B寄存器 ALU 狀態(tài)寄存器 暫存器2暫存器1 定時(shí) 與 控制 指令 寄存 器 端口1鎖存器端口3鎖存器 端口1驅(qū)動(dòng)器端口3驅(qū)動(dòng)器 XTAL1XTAL2 P0 0 P0 7P2 0 P2 7 P1 0 P1 7P3 0 P3 7 ALE RST PSEN EA Vcc Vss 5V 圖 4 1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 4 4 并行輸入輸出口并行輸入輸出口 AT89S52 共有 4 組 8 位 I O 口 P0 P1 P2 或 P3 用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸 5 5 串行輸入輸出口串行輸入輸出口 AT89S52 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口 用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送 該 串行口既可以用作異步通信收發(fā)器 也可以當(dāng)同步移位器使用 6 6 定時(shí)定時(shí) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 AT89S52 有三個(gè) 16 位的可編程定時(shí) 計(jì)數(shù)器 以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能 并以其 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制 7 7 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) AT89S52 具備較完善的中斷功能 有兩個(gè)外中斷 三個(gè)定時(shí) 計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè) 串行中斷 可滿足不同的控制要求 并具有兩級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇 8 8 主要性能主要性能 8KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器 可經(jīng)受 1000 次的寫入 擦除周期 全靜態(tài)工作 0Hz 24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 條可編程 I O 線 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行通道 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 AT89S52 的引腳及功能 p1 0 1 p1 1 2 p1 2 3 p1 3 4 p1 4 5 p1 5 6 p1 6 7 p1 7 8 RST VPD 9 RXD P3 0 10 TXD P3 1 11 INT0 P3 2 12 INT1 P3 3 13 T0 P3 4 14 T1 P3 5 15 WR P3 6 16 RD P3 7 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA VPP 31 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 圖 4 2 AT89S52 芯片引腳圖 1 1 電源和晶振電源和晶振 VCC 供電電壓 GND 接地 XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 XTAL2 來自反向振蕩器的輸出 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 I OI O 口口 P0 口 P0 口的字節(jié)地址為 80H 位地址為 80H 87H P0 口既可以作為通用 I O 口使用 也可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址 數(shù)據(jù)線使用 當(dāng)作為輸出口使用時(shí) 由于輸出電路是 漏極開路 必須外接上拉電阻才能有高電平輸出 P1 口 P1 口的字節(jié)地址為 90H 位地址為 90H 97H P1 口只能作為通用 I O 口使用 當(dāng)作為輸出口使用時(shí) 已能對(duì)外提供推拉電流負(fù)載 外電路無需再接上拉電阻 當(dāng) 作為輸入口使用時(shí) 應(yīng)先向其鎖存器寫入 1 使輸出驅(qū)動(dòng)電路的 FET 截止 P2 口 P2 口的字節(jié)地址為 0A0H 位地址為 0A0H 0A7H P2 口用于為系統(tǒng)提供高位地 址 但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用 此外 P2 口也可作為通用 I O 口使 用 P3 口 P3 口的字節(jié)地址為 0B0H 位地址為 0B0H 0B7H P3 口可以作為通用 I O 口使 用 但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要 P3 口引腳的第二功能 如下所示 表 4 1 P3 端口的特殊功能 3 3 4 4 根控制線根控制線 RST 復(fù)位信號(hào) 保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平 就可以完成 CPU 系統(tǒng)復(fù)位操作 使系統(tǒng)的一些單元內(nèi)容回到規(guī)定值 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) 在讀外部 ROM 時(shí) PSEN 有效 低電平 以實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作 EA VPP 訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 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 而當(dāng) EA 為高電平時(shí) 則對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存 端口引腳 兼 用 功 能 P3 0 RXD 串行輸入口 P3 1 TXD 串行輸出口 P3 2 外部中斷 0 INT0 P3 3 外部中斷 1 INT1 P3 4 T0 定時(shí)器 0 的外部輸入 P3 5 T1 定時(shí)器 1 的外部輸入 P3 6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR P3 7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 RD 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 儲(chǔ)器開始 并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器 ALE PROG 地址鎖存控制信號(hào) 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí) ALE 用于控制 P0 口輸出的 低 8 位地址送入鎖存器鎖存起來 以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送 此外由于 ALE 是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖 因此也可作為外部時(shí)鐘或外 部定時(shí)脈沖使用 4 24 2 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào) C1 C2 XTAL1 內(nèi) 內(nèi) AT89C52 內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi) 4 34 3 顯示模塊顯示模塊 4 3 1 液晶顯示管概述液晶顯示管概述 要用單片機(jī)構(gòu)成洗衣機(jī)控制面板 就需要一個(gè)人機(jī)界面 常采用的方式是LCD液 晶顯示運(yùn)行結(jié)果 用一個(gè)小鍵盤執(zhí)行某些功能 如請(qǐng)零 預(yù)置值 改變工作方式等 等 所謂 1602 是指顯示的內(nèi)容為 16 2 即可以顯示兩行 每行 16 個(gè)字符 目前市面上字符液晶 絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的 控制原理是完全相同的 因此基于 HD44780 寫的控制 程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 3 1602 液晶的正面 綠色背光 黑色字體 4 4 1602液晶背面 綠色背光 黑色字體 4 3 24 3 2 工作原理工作原理 字符型 LCD1602 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD 多出來的 2 條線是背光電源線 VCC 15 腳 和地線 GND 16 腳 其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣 引腳定義如下表所示 HD44780 內(nèi)置了 DDRAM CGROM 和 CGRAM DDRAM 就是顯示數(shù)據(jù) RAM 用來寄存待顯示的字符代碼 共 80 個(gè)字節(jié) 其地址和屏幕 的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 也就是說想要在 LCD1602 屏幕的第一行第一列顯示一個(gè) A 字 就要向 DDRAM 的 00H 地址寫 入 A 字的代碼 指 A 的字模代碼 0 x20 0 x7F 為標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼 通過這個(gè)代碼 在 CGROM 中查找到相應(yīng)的字符顯示 就行了 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) DDRAM 地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系 事實(shí)上我們往 DDRAM 里的 00H 地址處送一個(gè)數(shù)據(jù) 譬如 0 x31 數(shù)字 1 的代碼 見字模關(guān) 系對(duì)照表 并不能顯示 1 出來 這是一個(gè)令初學(xué)者很容易出錯(cuò)的地方 原因就是如果你要想在 DDRAM 的 00H 地址處顯示數(shù)據(jù) 則必須將 00H 加上 80H 即 80H 若要在 DDRAM 的 01H 處顯示數(shù)據(jù) 則必須將 01H 加上 80H 即 81H 依次類推 大家看一下控制指令的的 8 條 DDRAM 地址的設(shè)定 即可以明白是怎么樣的一回事了 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ) 器 CGROM 已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形 無漢字 如下表所示 這些字符有 阿 拉伯?dāng)?shù)字 英文字母的大小寫 常用的符號(hào) 和日文假名等 每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼 比如大寫的英文字母 A 的代碼是 01000001B 41H 顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 形顯示出來 我們就能看到字母 A 上表中的字符代碼與我們 PC 中的字符代碼是基本一致的 因此我們?cè)谙?DDRAM 寫 C51 字符代碼程序時(shí)甚至可以直接用 P1 A 這樣的方法 PC 在編譯時(shí)就把 A 先轉(zhuǎn)為 41H 代 碼了 字符代碼 0 x00 0 x0F 為用戶自定義的字符圖形 RAM 對(duì)于 5X8 點(diǎn)陣的字符 可以存放 8 組 5X10 點(diǎn)陣的字符 存放 4 組 就是 CGRAM 了 后面我會(huì)詳細(xì)說的 0 x20 0 x7F 為標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼 0 xA0 0 xFF 為日文字符和希臘文字符 其余字符碼 0 x10 0 x1F 及 0 x80 0 x9F 沒有定義 那么如何對(duì) DDRAM 的內(nèi)容和地址進(jìn)行具體操作呢 HD44780 的指令集及其設(shè)置說明 請(qǐng)瀏覽該指令集 并找出對(duì) DDRAM 的內(nèi)容和地址進(jìn)行 操作的指令 共 11 條指令 HD44780 的指令集 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 清屏指令清屏指令 功能 清除液晶顯示器 即將 DDRAM 的內(nèi)容全部填入 空白 的 ASCII 碼 20H 光標(biāo)歸位 即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方 將地址計(jì)數(shù)器 AC 的值設(shè)為 0 2 光標(biāo)歸位指令光標(biāo)歸位指令 功能 把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方 把地址計(jì)數(shù)器 AC 的值設(shè)置為 0 保持 DDRAM 的內(nèi)容不變 3 進(jìn)入模式設(shè)置指令進(jìn)入模式設(shè)置指令 功能 設(shè)定每次定入 1 位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的移位方向 并且設(shè)定每次寫入的一個(gè)字符是否移動(dòng) 參 數(shù)設(shè)定的情況如下所示 位名 設(shè)置 I D 0 寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1 寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移 S 0 寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1 寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移 1 個(gè)字 4 顯示開關(guān)控制指令顯示開關(guān)控制指令 功能 控制顯示器開 關(guān) 光標(biāo)顯示 關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍 參數(shù)設(shè)定的情況如下 位名 設(shè)置 D 0 顯示功能關(guān) 1 顯示功能開 C 0 無光標(biāo) 1 有光標(biāo) B 0 光標(biāo)閃爍 1 光標(biāo)不閃爍 5 設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 功能 使光標(biāo)移位或使整個(gè)顯示屏幕移位 參數(shù)設(shè)定的情況如下 S C R L 設(shè)定情況 0 0 光標(biāo)左移 1 格 且 AC 值減 1 0 1 光標(biāo)右移 1 格 且 AC 值加 1 1 0 顯示器上字符全部左移一格 但光標(biāo)不動(dòng) 1 1 顯示器上字符全部右移一格 但光標(biāo)不動(dòng) 6 功能設(shè)定指令功能設(shè)定指令 功能 設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù) 顯示的行數(shù)及字型 參數(shù)設(shè)定的情況如下 位名 設(shè)置 DL 0 數(shù)據(jù)總線為 4 位 1 數(shù)據(jù)總線為 8 位 N 0 顯示 1 行 1 顯示 2 行 F 0 5 7 點(diǎn)陣 每字符 1 5 10 點(diǎn)陣 每字符 7 設(shè)定設(shè)定 CGRAM 地址指令地址指令 功能 設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的 CGRAM 的地址 8 設(shè)定設(shè)定 DDRAM 地址指令地址指令 功能 設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的 CGRAM 的地址 注意這里我們送地址的時(shí)候應(yīng)該是 0 x80 Address 這也是前面說到寫地址命令的時(shí)候要加上 0 x80 的原因 9 讀取忙信號(hào)或讀取忙信號(hào)或 AC 地址指令地址指令 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 功能 讀取忙碌信號(hào) BF 的內(nèi)容 BF 1 表示液晶顯示器忙 暫時(shí)無法接收單片機(jī)送來的數(shù) 據(jù)或指令 當(dāng) BF 0 時(shí) 液晶顯示器可以接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令 讀取地址計(jì)數(shù)器 AC 的內(nèi)容 10 數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寫入 DDRAM 或或 CGRAM 指令一覽指令一覽 功能 將字符碼寫入 DDRAM 以使液晶顯示屏顯示出相對(duì)應(yīng)的字符 將使用者自己設(shè)計(jì)的圖形存入 CGRAM 11 從從 CGRAM 或或 DDRAM 讀出數(shù)據(jù)的指令一覽讀出數(shù)據(jù)的指令一覽 功能 讀取DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容 基本操作時(shí)序 基本操作時(shí)序 讀狀態(tài) 輸入 RS L RW H E H 輸出 DB0 DB7 狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS L RW L E 下降沿脈沖 DB0 DB7 指令碼 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS H RW H E H 輸出 DB0 DB7 數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS H RW L E 下降沿脈沖 DB0 DB7 數(shù)據(jù) 輸出 無 4 44 4 鍵盤部分鍵盤部分 4 4 14 4 1 單片機(jī)單片機(jī)鍵盤鍵盤和鍵盤接口概述和鍵盤接口概述 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)使用的鍵盤可分為獨(dú)立式和矩陣式兩種 獨(dú)立式實(shí)際上就是一組相互獨(dú) 立的按鍵 這些按鍵可直接與單片機(jī)的I O接口連接 其方法是每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口 線 接口簡單 12 矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤 因?yàn)殒I的數(shù)目不多 所以鍵采用獨(dú) 立式 如圖4 7所示 圖4 5 鍵盤接口電路圖 按一個(gè)鍵到鍵的功能被執(zhí)行主要應(yīng)包括兩項(xiàng)工作 一是鍵的識(shí)別 即在鍵盤中 找出被按的是哪個(gè)鍵 通過接口電路來實(shí)現(xiàn) 另一項(xiàng)是鍵功能的實(shí)現(xiàn) 通過執(zhí)行中 斷服務(wù)程序來完成 下面來介紹鍵盤接口問題 13 具體來說 鍵盤接口應(yīng)完成以下操作功能 a 鍵盤掃描 以判定是否有鍵被按下 稱之為 閉合鍵 b 鍵識(shí)別 以確定閉合鍵的行列位置 c 產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼 d 排除多鍵 串鍵 復(fù)按 及去抖動(dòng) 這些內(nèi)容通常是以軟硬件結(jié)合的方式來完成的 即在軟件的配合下由接口電路 來完成 但具體那些由硬件完成由軟件完成 要看接口電路的情況 總的原則是 硬件復(fù)雜軟件就簡單 硬件簡單軟件就得復(fù)雜一些 4 4 24 4 2 單片機(jī)單片機(jī)鍵盤鍵盤接口和鍵功能的實(shí)現(xiàn)接口和鍵功能的實(shí)現(xiàn) 1 1 鍵盤接口處理內(nèi)容鍵盤接口處理內(nèi)容 鍵掃描鍵掃描 鍵盤上的鍵按行列組成矩陣 在行列的交點(diǎn)上都對(duì)應(yīng)有一個(gè)鍵 為判定有無鍵 按下 閉合鍵 以及被按鍵的位置 可使用兩種方法 掃描法和翻轉(zhuǎn)法 其中 掃描法使用較為普遍 去抖動(dòng)去抖動(dòng) 當(dāng)掃描表明有鍵被按下之后 緊接著應(yīng)進(jìn)行去抖動(dòng)處理 因?yàn)槌Ｓ面I盤的鍵實(shí) SW PBS3 SW PBS9 SW PBSF SW PBS0SW PBS4 SW PBS1 SW PBS2SW PBS6SW PBSA SW PBS5 SW PBSE SW PBSBSW PBS7 SW PBS8SW PBSC SW PBSD P1 0 P1 1 P1 1 P1 2 P1 3 P1 0 P1 3 P1 2 P1 4 P1 5 P1 7 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 P1 6 EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8051 U 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 際上就是一個(gè)機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu) 被按下時(shí) 由于機(jī)械接觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因 在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng) 如圖4 8所示 抖動(dòng)時(shí)間長短與鍵的機(jī)械 特性有關(guān) 一般為5 10ms 而鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間和操作者按鍵動(dòng)作有關(guān) 大約為十 分之幾到幾秒不等 圖4 6 鍵閉合和斷開時(shí)的電壓抖動(dòng) 鍵碼計(jì)算鍵碼計(jì)算 被按鍵確定下來之后 接下來的工作是計(jì)算閉合鍵的鍵碼 因?yàn)橛辛随I碼 才 能通過散轉(zhuǎn)指令把程序執(zhí)行轉(zhuǎn)到閉合鍵所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序上去 也可以直接使 用該閉合鍵的行列值組合產(chǎn)生鍵碼 但這樣做會(huì)使各子程序的入口地址比較散亂 給JMP指令的使用帶來不便 所以通常都是以鍵的排列順序安排鍵號(hào) 這樣安排 使 鍵碼既可以根據(jù)行號(hào)列號(hào)以查表求得 也可以通過計(jì)算得到 若各行的首號(hào)依次是 00H 04H 08H 0CH 若列號(hào)按0 3順序 則鍵碼的計(jì)算公式為 鍵碼 行首號(hào) 列號(hào) 等待鍵釋放等待鍵釋放 計(jì)算鍵碼之后 再以延時(shí)后進(jìn)行掃描的方法等待鍵釋放 等待鍵釋放是為了保 證鍵的一次閉合僅進(jìn)行一次處理 綜上所述 鍵盤接口處理的核心內(nèi)容是測(cè)試有無閉合鍵 對(duì)閉合鍵進(jìn)行去抖動(dòng) 處理 求得閉合鍵的鍵碼 為了使鍵盤操作更穩(wěn)定可靠 還可以加一些附加功能 例如屏蔽功能 在對(duì)一 個(gè)閉合鍵已進(jìn)行處理時(shí) 再按下其它鍵不會(huì)產(chǎn)生影響 對(duì)于一個(gè)鍵 不管按下多長 時(shí)間 僅執(zhí)行一次鍵處理子程序等 2 2 鍵盤接口的控制方式鍵盤接口的控制方式 在單片機(jī)的運(yùn)行過程中 何時(shí)執(zhí)行鍵盤掃描和處理 可有以下3種情況 隨機(jī)方式 每當(dāng)CPU空閑時(shí)執(zhí)行鍵盤掃描程序 中斷方式 每當(dāng)有鍵閉合時(shí)才向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求 中斷響應(yīng)后執(zhí)行鍵盤掃 描程序 定時(shí)方式 每隔一定時(shí)間執(zhí)行一次鍵盤掃描程序 定時(shí)可由單片機(jī)定時(shí)器完 成 3 鍵處理子程序 在計(jì)算機(jī)中每一個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)處理子程序 得到閉合鍵的鍵碼后 就可以根 據(jù)鍵碼 轉(zhuǎn)相應(yīng)的鍵處理子程序 分支是使用JMP等散轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)的 進(jìn)行字符 鍵按下 前沿抖動(dòng) 后沿抖動(dòng) Comment 木木木木3 注意層次 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) Bridge1 D1 VinVout GND 7812 VinVout GND 7805 Trans CT T1 470uF 25V C2 1000uF 25V C4 10uF C3 2200uF 25V C1 104 C6 104 C7 104 C5 104 C8 2K R1 12 DS1 5 220V 數(shù)據(jù)的輸入或命令的處理 這樣就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)鍵所設(shè)定的功能 14 4 4 3 單元電源電路設(shè)計(jì) 由于采用單片機(jī)控制的數(shù)字調(diào)頻臺(tái)功耗很小 可用7805三端穩(wěn)壓塊分別對(duì)單片 機(jī)和BH1415F電路單獨(dú)供電 電源變壓器功率大于10W即可 為了能夠讓單片機(jī)和調(diào)頻發(fā)射部分更好 更穩(wěn)定地工作 采用了圖4 10所示單 元電源電路 由電源變壓器 橋堆和濾波電容器所組成 電源變壓器的初級(jí)電壓輸 入為220V 次級(jí)輸出電壓為12V 15 16 由于單片機(jī)所需的是 5V 電源 經(jīng)濾波電容和三端穩(wěn)壓集成電路 MC7812 后可得 到 12V 電壓 MC7812 能將 15V 25V 的直流電壓變換成 12V 的穩(wěn)定電壓 在 12V 的 電壓中含有少量的低頻成分和接收外界的高頻成分 再經(jīng)后一級(jí)濾波后送三端穩(wěn)壓 集成電路 7805 7805 能將大于 7V 15V 的直流電壓變換成 5V 的穩(wěn)定電壓 同時(shí)由 于電流較大導(dǎo)致三端穩(wěn)壓集成電路 MC7812 和 7805 過熱 為了確保電路工作正常 給兩個(gè)芯片分別加上散熱片 圖 4 7 電源電路圖 直流穩(wěn)壓電源的檢測(cè) 本系統(tǒng)對(duì)電源要求高 因?yàn)榉€(wěn)定性和可靠性在發(fā)射電路重要意義 為了提高穩(wěn) 定性 所以采用如圖 4 10 的穩(wěn)壓電源 電源電路的主要部件采用集成的三端穩(wěn)壓器 件如 7812 與 7805 穩(wěn)壓電源輸入電壓范圍寬 輸出電壓穩(wěn)定 抗干擾能力強(qiáng) 以 滿足調(diào)頻發(fā)射機(jī)的要求 12 數(shù)字萬用表對(duì)穩(wěn)壓電源的測(cè)試結(jié)果 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) Y 清屏 調(diào)用顯示 鍵盤掃描 判斷哪個(gè)鍵被按下及次數(shù) 執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能 圖 5 1 程序設(shè)計(jì)整體流程圖 初始化 N 鍵被按下 表 4 5 穩(wěn)壓電源的測(cè)試結(jié)果 輸入級(jí) 原 濾波穩(wěn)壓輸出輸出級(jí) 12V 直流穩(wěn)壓電源 220V11 99 V4 99V 第五章第五章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 5 15 1 主程序主程序 首先 進(jìn)行整個(gè)程序的初始化 開機(jī)時(shí)先顯示一下 088 0 然后進(jìn)入查鍵和 顯示函數(shù)的循環(huán) 當(dāng)有按鍵按下時(shí) 程序判斷是哪個(gè)鍵被按下 然后執(zhí)行相應(yīng)的按 鍵功能 并調(diào)用數(shù)碼顯示 顯示所設(shè)置的發(fā)射頻率 當(dāng)沒有鍵按下時(shí) 返回鍵盤掃 描 再判斷是否有鍵被按下 本次程序設(shè)計(jì)的整體流程圖 如圖 5 1 所示 天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院 20102010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 天津工程師范學(xué)院 2010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 延時(shí)子程序延時(shí)子程序 延時(shí)函數(shù)在本系統(tǒng)中主要用于 1ms 的顯示延時(shí)和 10ms 的按鍵消抖 5 3 查鍵子程序 系統(tǒng)采用獨(dú)立式鍵盤 鍵盤部分應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能 首先 對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描 判 斷是否有鍵被按下 如果沒有 則轉(zhuǎn)回鍵盤掃描 看下次是否有鍵被按下 如果有 鍵被按下 則檢測(cè)此按鍵被按下了幾次 接著對(duì)鍵進(jìn)行去抖動(dòng) 然后算出是哪個(gè)鍵 被按下 再延時(shí)等待鍵釋放 因?yàn)槊恳粋€(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)處理子程序 得到閉合鍵的 鍵碼后 就可以根據(jù)鍵碼 轉(zhuǎn)相應(yīng)的鍵處理子程序 進(jìn)行字符 數(shù)據(jù)的輸入或命令 的處理 這樣就可以實(shí)現(xiàn)該鍵所設(shè)定的功能 根據(jù)上述說明 畫出本次程序設(shè)計(jì)的鍵處理流程圖 如圖 5 6 所示 開始 鍵掃描 延時(shí)去抖 是否按下 N Y 計(jì)算鍵值 返回 天津工程師范學(xué)院 2010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章第六章 系統(tǒng)調(diào)試及性能分析系統(tǒng)調(diào)試及性能分析 6 1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 硬件調(diào)試時(shí)先檢查電路板的焊接情況 在檢查無誤后可以通電檢查 實(shí)際制作 中可結(jié)合示波器對(duì)電路各個(gè)主要點(diǎn)的波形情況進(jìn)行綜合硬件測(cè)試分析 6 26 2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān) 如果采用模塊化程序設(shè)計(jì) 技術(shù) 則逐個(gè)模塊設(shè)計(jì)好之后 再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試 調(diào)試子程序時(shí)可采用單步 運(yùn)行方式和斷點(diǎn)運(yùn)行方式 通過檢查用戶系統(tǒng) CPU 的現(xiàn)場(chǎng) RAM 的內(nèi)容和 I O 口的狀態(tài) 檢查程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求 通過檢測(cè) 可以發(fā)現(xiàn)程序中的死 循環(huán)錯(cuò)誤 機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)換地址錯(cuò)誤 同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障 軟件算法及硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤 在調(diào)試過程中逐部調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件 各程序模塊設(shè)計(jì)好后 可把相關(guān)的功能模塊聯(lián)合起來一起進(jìn)行整體綜合調(diào)試 在這個(gè)階段若發(fā)生錯(cuò)誤 可以考慮子程序在運(yùn)行時(shí)是否在破壞現(xiàn)場(chǎng) 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是 否發(fā)生變化 最展區(qū)的深度是否不夠 輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等 單步和斷點(diǎn)調(diào)試后 還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試 因?yàn)閱纹瑱C(jī)的運(yùn)行是在嚴(yán)格的時(shí)序下 進(jìn)行的 單步運(yùn)行成功并不代表連續(xù)運(yùn)行成功 待全部調(diào)試完成后 應(yīng)反復(fù)運(yùn)行多 次 除觀察穩(wěn)定性之外 還要考慮運(yùn)行條件是否與實(shí)際相符等等 6 3 性能分析性能分析 用液晶顯示器顯示的洗衣機(jī)控制面板顯示明了簡單 方便用戶觀察洗衣機(jī)的工 作狀態(tài) 用AT89S52單片機(jī)作為主控制器價(jià)格低廉 工作可靠性高 設(shè)計(jì)調(diào)試簡單 天津工程師范學(xué)院 2010 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 結(jié)結(jié) 論論 在這為期兩個(gè)多月的日子里 通過對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文方案的提出 產(chǎn)品的制作與調(diào)試 程序 的設(shè)計(jì)與編程 使我對(duì)五年來所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)清晰明確的總體概括 具體到現(xiàn)在 通過本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì) 我了解到洗衣機(jī)控制器的主要設(shè)計(jì)思路 鞏固了自己所學(xué)電氣控制方面 的大量科學(xué)知識(shí) 也增加了諸如AutoCAD繪圖軟件 Office辦公軟件 PROTEL等一系列設(shè)計(jì)畢業(yè) 課題論文所需要的必須的輔助技能的熟練程度 另外還有專門值得一提的是對(duì)新生事物的熟悉 和迅速掌握其特性規(guī)律 結(jié)構(gòu)原理及其相