基于_MCS-51單片機(jī)的洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、引言從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。1858年，漢密爾頓·史密斯制成了世界上第一臺洗衣機(jī)。1874年,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國人比爾·布萊克斯發(fā)明了世界上第一臺人工攪動洗衣機(jī)。1911年美國人又研制了世界上第一臺電動洗衣機(jī)。1920年美國的瑪依塔格公司又把洗衣機(jī)的木制桶改為鋁制桶體，第二年又把鋁制桶體改為外層鑄鋁、內(nèi)層為銅板的雙層結(jié)構(gòu)。1936年，他們又將搪瓷用于洗衣機(jī)桶體。與此同時(shí)，世界各地也相繼

2、出現(xiàn)了洗衣機(jī)。歐洲國家研究成功了噴流式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。1932年后，美國一家公司研制成功了第一臺前裝式滾筒全自動洗衣機(jī)，洗滌、漂洗和脫水都在同一個(gè)滾筒內(nèi)自動完成，使洗衣機(jī)的發(fā)展躍上了一個(gè)新臺階。這種滾筒洗衣機(jī)，目前在歐洲、美洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，洗衣機(jī)得到了迅速的發(fā)展，研制出具有獨(dú)特風(fēng)格的波輪式洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機(jī)。近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，全自動洗衣機(jī)制造技術(shù)又得到迅速發(fā)展，其年總產(chǎn)量及社會普及率均以達(dá)到相當(dāng)高得水平。1節(jié)洗衣機(jī)控制器的概述1.1課題開發(fā)背景隨著人民生活水平的提高，越來越多的人需要用洗衣機(jī)?，F(xiàn)在洗衣機(jī)越來越

3、高度自動化，只要衣服放入洗衣機(jī)，簡單的按兩個(gè)鍵，就會自動注水，一些先進(jìn)的電腦控制洗衣機(jī)，還能自動的感覺衣物的重量，自動的添加適合的水量和洗滌劑，自動的設(shè)置洗滌的時(shí)間和洗滌的力度，洗滌完以后自動的漂洗甩干，更有些滾筒洗衣機(jī)還會將衣物烘干，整個(gè)洗衣的過程完成以后還會用動聽的音樂聲提醒用戶，用戶可以在洗衣的過程做其它的事，節(jié)省了不少的時(shí)間?？傊?，每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步極大地推動了洗衣過程自動化程度的提高。1.2目的意義 本次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)摔制器是為了滿足不同用戶的不同需求。同時(shí)也將計(jì)算機(jī)摔制技術(shù)用到了實(shí)際生活中，最重要的是將所學(xué)的東西運(yùn)用化。1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平全自動洗衣機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為波輪式全自動洗

4、衣機(jī)(也叫套桶式全自動洗衣機(jī))、滾筒式全自動洗衣機(jī)和攪拌式全自動洗衣機(jī)三大類。波輪式、滾筒式、攪拌式全自動洗衣機(jī)分別占全球洗衣機(jī)市場份額的33、52和15。攪拌式洗衣機(jī)目前還沒有進(jìn)入我國市場，以下儀對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)更好地軟化衣物纖維，減小洗滌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忪：提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物化學(xué)反應(yīng)速度，提高沈衣粉中酶的活性，同時(shí)有利于溶解汗?jié)n、血漬、降低灰塵、油污的粘附作用，從而可在同樣的沈凈比下(注：沈凈比是國家對沈衣機(jī)的質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)基本指標(biāo))，可大幅度降低洗滌過程對機(jī)械外力的

5、需求： (2)高溫能有效地殺死些細(xì)菌。 加溫沈滌的波輪式沈衣機(jī)無論怎樣的水流，要達(dá)到一定的沈凈比，就必須有足夠的機(jī)械力，而機(jī)械力對衣物是有損傷的，這就注定了波輪式沈衣機(jī)的磨損率人人高于滾筒式洗衣機(jī)。 各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減少衣物的纏繞，增大水流的沖刷力用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之問的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。 (3)波輪式沈衣機(jī)因?yàn)闈L筒式機(jī)的價(jià)格人人高十波輪式機(jī)，所以波輪式機(jī)仍受到普遍歡迎。 關(guān)于水流：現(xiàn)存波輪式全自動洗衣機(jī)的宣傳重點(diǎn)放存新水流上，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)廠家是用小同的方法

6、實(shí)現(xiàn)同一個(gè)目標(biāo)，實(shí)際效果也差小多，所以小必太在意。關(guān)于程序控制器：新推山的波輪式仝自動沈衣機(jī)均采用甲片機(jī)程序控制器，原來的機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型弓的波輪式全自動洗衣機(jī)的控制程序有所不同，最少的也有好兒個(gè)控制項(xiàng)，每一項(xiàng)又有幾種不同的洗滌程序可供選擇，足以滿足不同的洗滌要求，所以沒有必要考慮這個(gè)問題。存模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)通過采集水位傳感器、布量傳感器、光傳感器的信號以及電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地、多少、骯臟程度，從而自動調(diào)整對衣物進(jìn)行合理的沈滌，缺點(diǎn)是價(jià)格太貴。關(guān)丁不銹鋼內(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

7、以考慮。關(guān)于同心洗：同心洗是直接把電動機(jī)軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。這樣在沈滌，特別是脫水的時(shí)候沈衣桶震動減小，使噪聲得以降低。但要I說這樣會延長沈衣機(jī)的壽命是不正確的。 至丁變頻洗衣機(jī)，其一是可以對不同質(zhì)地的衣物自動選用不同的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時(shí)，最大限度地降低衣物的磨損。其二是可以存脫水甩干時(shí)，由慢到快地啟動，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時(shí)由于衣物均勻地分布存洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小震動，降低噪聲，這當(dāng)然是有好處的。缺點(diǎn)也是價(jià)格太貴。 現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機(jī)，還有的廠家開發(fā)出了更迷

8、你的旅行洗衣機(jī)，小到可以在出外旅行的時(shí)候隨身攜帶，為了更方便的操作有的廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機(jī)，這么樣?是不是看的眼花繚亂，將來的洗衣機(jī)會朝著使用更方便、更加節(jié)能、更加個(gè)性化的方向發(fā)展。1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) (1)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制器.以單片機(jī)為主控制器，擴(kuò)展必要的外部電路，沒計(jì)制作一個(gè)洗衣機(jī)控制器。 洗滌按鈕標(biāo)準(zhǔn)：洗滌12分鐘；漂洗5分鐘二次；脫水3分鐘。輕柔：洗滌3分鐘；漂洗3分鐘，二次；脫水2分鐘?？焖伲合礈?分鐘；漂洗1分鐘，二次；脫水2分鐘。 洗滌時(shí)洗滌指示燈閃爍；漂洗時(shí)漂洗指示燈閃爍；脫水時(shí)脫水指示燈閃爍。 有啟動暫停按鈕控制：第一次啟動，標(biāo)準(zhǔn)洗滌；工

9、作時(shí)按此按鈕暫停，再按則恢復(fù)工作；有電源開關(guān)。洗滌、漂洗22秒正轉(zhuǎn)，停8秒，反轉(zhuǎn)22秒，停8秒。2 硬件設(shè)計(jì)21洗衣機(jī)控制器的外部設(shè)計(jì)21.l洗衣機(jī)控制器控制面板的設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制面板豐要包括：啟動停止、電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選扦按鈕。完成次洗農(nóng)過程所需的動作有；(1)進(jìn)水動作進(jìn)行洗滌時(shí)，盛水桶內(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)小到設(shè)定水位時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(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)入下步處王甲。(2)排水動作進(jìn)入脫水動作前應(yīng)先排水。為了避免空排水造成

10、時(shí)間浪費(fèi)以及排水不完而帶水脫水造成對電機(jī)的損害。洗農(nóng)機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際水量對排水時(shí)間進(jìn)動態(tài)控制。(3)洗滌動作洗滌動作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”。不同的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”的時(shí)間是小同的(4)其它動作洗農(nóng)機(jī)控制器在此控制面板上還配有啟動停止電源、標(biāo)準(zhǔn)、輕柔、快速、水位選擇按鈕。212硬件設(shè)計(jì)框圖 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)片的是AT89c51單片機(jī)，其耍控制的對象包括：進(jìn)水閥、排水閥、電機(jī)。這些被控劉象是需要根據(jù)不同的沈衣程序來設(shè)定它們的不同工作狀況和工作時(shí)問的，進(jìn)水閥和排水閥的控制還需要水位檢測，同時(shí)需要數(shù)碼管顯示不同的工作狀態(tài)及運(yùn)行剩余時(shí)間。發(fā)光二極管用來

11、指示洗滌速度和脫水速度；按鍵用來控制程序的運(yùn)行和設(shè)置洗滌速度和脫水速度。 下面是洗農(nóng)機(jī)控制器系統(tǒng)框圖： 圖2.1.2洗農(nóng)機(jī)控制器系統(tǒng)框圖相應(yīng)的操作程序，通過電路處理后，輸出各種電路控制信號，使洗衣機(jī)自動完成程序操作過程。如果單片機(jī)自身出故障、或控制電路傳送給單片機(jī)的信息不正確，沈衣機(jī)就不能正常工作。（1）直流電源電路這是為單片機(jī)及其外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)、可控硅觸發(fā)電路、顯示電路等。（2）復(fù)位電路此電路的作用是復(fù)位。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時(shí)，將單片機(jī)存儲器復(fù)位，使其各項(xiàng)參數(shù)

12、處于初始位置，即處于開機(jī)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序紊亂。（3）時(shí)鐘 電路由晶振元件與單片機(jī)內(nèi)部電路組成，產(chǎn)牛的振蕩頻率為單片機(jī)提供時(shí)鐘信 號，供單片機(jī)信號定時(shí)和訓(xùn)時(shí)。（4）按鍵輸入電路按鍵開關(guān)按定的矩陣排列，當(dāng)按鍵被按動時(shí)，其接通的信號將輸送到單片機(jī)。單片機(jī)對應(yīng)地調(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。（5）顯示電路顯示電路由發(fā)光一極管按一定的矩陣排列而成，它是程序控制系統(tǒng)向用戶直接觀察到沈衣機(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；還可以通過批示燈的顯示來判斷洗衣機(jī)工作是甭正常。（6）負(fù)載驅(qū)動電路該電路多由雙向可控硅及觸發(fā)電路

13、組成。雙各可控硅作為無觸點(diǎn)開關(guān)控制電機(jī)等負(fù)載的通斷及運(yùn)行。單片機(jī)根據(jù)按鍵輸入指令或接收到的檢測信號，輸出相應(yīng)的控制信號，控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通，使電機(jī)等負(fù)載得電運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)控制軟件流程圖圖2.1.2電機(jī)控制軟件流程圖22系統(tǒng)硬件221強(qiáng)中弱三檔開關(guān)通過強(qiáng)中弱三檔開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)對不同量衣物的洗滌控制，合理利用電能，符合現(xiàn)代化節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。圖2.2.1強(qiáng)中弱三檔開關(guān)電路222水位檢測電路水位檢測模塊通過水位傳感器實(shí)現(xiàn)對桶內(nèi)水位的檢測。水位傳感器內(nèi)部存在LC振蕩電路，當(dāng)水壓改變后電容值也會隨之改變，從而影響水位傳感器的輸出頻率，不同的水位對應(yīng)一個(gè)吲定的頻率值。本課題采用sw 1 型水位傳感器，在零水位時(shí)

14、輸出頻率為268kHz，隨著水位的升高水位傳感器輸出的頻率會之減小，當(dāng)達(dá)到本課題設(shè)計(jì)的最高水位390mm時(shí)輸出頻率為22 57kHz。將水位傳感器的輸出連接到水位檢測電路如圖2.2.2所示：圖2.2.2水位檢測電路223電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路控制洗滌過程，洗滌動作洗滌動作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”。不同的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“ 正轉(zhuǎn)一停止一反轉(zhuǎn)一停止”的時(shí)間是小同的圖2.2.3電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路23各芯片介紹2.3.1 MCS-51單片機(jī)介紹各類單片的指令系統(tǒng)各不相同，功能各有所長，而市場占有率最高的是Mcs51系列，并且還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品，因此基于學(xué)習(xí)與實(shí)際設(shè)計(jì)的需要本次設(shè)

15、計(jì)我選用Mcs51系列單片機(jī)作為洗衣機(jī)控制器的主控芯片。 如今的市場上為我們提供了豐富多彩的單片機(jī)產(chǎn)品。從宏觀上講，有RISC和CISC兩大類型；從微觀上說，有Intel、Motorola、Philips、Microchip、EMC、NEC等公司的相關(guān)產(chǎn)品。盡管常說，單片機(jī)是將中央處理器CPU、存儲器和I/O接口電路等主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，但由于工藝和其它方面的原因，很多功能部件并未集成在單片機(jī)芯片內(nèi)部。于是，用戶通常的做法是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要在外圍擴(kuò)展功能芯片。隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展和“以人為本”思想在單片機(jī)設(shè)計(jì)上的體現(xiàn)，很多單片機(jī)生產(chǎn)廠家充分考慮到用戶的需求

16、，將一些常用的功能部件，如A/D(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)、D/A(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)、PWM(脈沖產(chǎn)生器)以及LCD(液晶)驅(qū)動器等集成到芯片內(nèi)部，盡量做到單片化；同時(shí)，用戶還可以提出要求，由廠家量身定作(SOC設(shè)計(jì))或自行設(shè)計(jì)。8051單片機(jī): 8051單片機(jī)最早由Intel公司推出,其后,多家公司購買了8051的內(nèi)核,使得以8051為內(nèi)核的MCU系列單片機(jī)在世界上產(chǎn)量最大,應(yīng)用也最廣泛,有人推測8051可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片4.單片機(jī)的主要特點(diǎn)是：單片機(jī)內(nèi)集成存儲區(qū)有存儲器，由于受到體積的限制，容量不大，但是可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展；單片機(jī)內(nèi)的程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器在空間上分開

17、，采用不同的尋址方式，使用兩個(gè)不同的地址指針PC及DPTR。另外，用戶根據(jù)需要可以擴(kuò)展程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器，這時(shí)CPU可以進(jìn)行操作的存儲器就分成四個(gè)區(qū)域：內(nèi)部程序存儲器、外部程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器；單片機(jī)的輸入和輸出接口在程序的控制下都可有第二功能；單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)是全雙工的串行接口，可同時(shí)發(fā)送和接收，有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF,有四種工作方式；單片機(jī)內(nèi)部有專門的位處理機(jī)（布爾處理機(jī)），具有較強(qiáng)的位處理功能4。IO 口的數(shù)量和功能是選用單片機(jī)時(shí)首先要考慮的問題之一，根據(jù)實(shí)際需要確定數(shù)量，IO多余不僅芯片的體積增大，也增加了成本。對于驅(qū)動能力來說，驅(qū)動電流

18、大的單片機(jī)可以簡化外圍電路。多數(shù)單片機(jī)提供23個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，有些定時(shí)計(jì)數(shù)器還具有輸入捕獲、輸出比較和PWM(脈沖寬度調(diào)制)功能，利用這些模塊不僅可以簡化軟件設(shè)計(jì)，而且能少占用 CPU 的資源?，F(xiàn)在還有不少單片機(jī)提供了看門狗定時(shí)器 (WDT) ，當(dāng)單片機(jī)“死機(jī)”后可以自動復(fù)位。選用時(shí)可根據(jù)自己的需要和編程要求進(jìn)行選擇，不要片面追求功能多，用不上的功能就等于金錢的浪費(fèi)。單片機(jī)常見的串行接口有：標(biāo)準(zhǔn)UART接口、增強(qiáng)型UART接口、I2C總線接口、CAN總線接口、SPI接口、USB接口等。大部分單片機(jī)都提供了UART接口，也有部分單片機(jī)沒有串行接口5?，F(xiàn)在不少單片機(jī)內(nèi)部提供了AD轉(zhuǎn)換器、PWM輸出和

19、電壓比較器，也有少量的單片機(jī)提到了DA轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)集成片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，還集成了采樣保持電路，使用戶容易建立精密的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。PWM模塊可用來產(chǎn)生不同頻率和占空比的脈沖信號?？煞奖銓?shí)現(xiàn)DA輸出功能。PWM輸出模塊也可以用來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速等功能。單片機(jī)內(nèi)部集成的電壓比較器可以實(shí)現(xiàn)多種功能，例如作閾值檢測，實(shí)現(xiàn)低成本的AD轉(zhuǎn)換器等5。這也是一個(gè)很實(shí)際的問題，如果有兩種單片機(jī)都能解決問題，當(dāng)然選一種你熟悉的品種。在大多數(shù)情況下大家往往優(yōu)先考慮選擇 51 系列的單片機(jī)。在未來相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，都將維持這種群雄并起、共性與個(gè)性共存的局面。究其原因，主要有以下兩點(diǎn)。首先，以80C51為代表的單片

20、機(jī)的基礎(chǔ)地位不會動搖。這是因?yàn)?0C51的架構(gòu)和指令系統(tǒng)為后來的單片機(jī)提供了參考基準(zhǔn)和強(qiáng)大支持，它們由于先天的優(yōu)勢，在80C51的基礎(chǔ)上揚(yáng)長避短，以用戶需要為根本，在市場上受到歡迎?？傊?，80C51作為共性的代表會與個(gè)性化的產(chǎn)品相互依存，共同發(fā)展，將會給用戶帶來更大的實(shí)惠與方便6。單片機(jī)常見的封裝形式有： DIP( 雙列直插式封裝 ) 、 PLCC(PLCC 要對應(yīng)插座 ) 、 QFP(四側(cè)引腳扁平封裝 ) 、 SOP( 雙列小外形貼片封裝 ) 等。綜合上述，選擇51系列就是很好的，我們學(xué)過而且是現(xiàn)在最常用的單片機(jī)，當(dāng)然若是單片機(jī)上帶有PWM功能會將硬件簡化不少，但是這樣軟件上就要很復(fù)雜。80

21、C51是在MCS-51系列8051的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此兼容、改進(jìn)和增強(qiáng)是我們對8051和80C51進(jìn)行比較的主要內(nèi)容。首先，與8051兼容是對80C51最基本的要求，以確保8位單片機(jī)MCS-51系列的繼續(xù)發(fā)展。兼容應(yīng)該包括指令、引腳信號和封裝以及總線的兼容則確保兩者在系統(tǒng)擴(kuò)展和接口方面的一致性，有利于系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。其次，80C51的最大的改進(jìn)是在芯片的半導(dǎo)體工藝上。早期的MCS-51系列芯片采用HMOS工藝，即高密度短溝道MOS工藝，而80C51芯片則采用CHMOS工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝。CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合，除保持HMOS的高速度和高密度之外，還具有CM

22、OS低功耗的特點(diǎn)。例如8051的功耗為630mW，而80C51的功耗只有120mW，這樣的低功耗，用一粒紐扣電池就可以工作。低功耗對單片機(jī)芯片在便攜式、手提式或者野外作業(yè)的儀器儀表設(shè)備上使用十分有利。第三，80C51在功能增強(qiáng)方面也很突出。80C51芯片增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，以保證單片機(jī)在掉電的情況下，能以最低的能耗電流維持。最后，在80C51系列芯片中，內(nèi)部程序存儲器除了ROM和EPROM型之外，還有E²PROM型，例如89C51中就有4KB的E²PROM。并且隨著集成技術(shù)的提高，80C51系列芯片片內(nèi)程序存儲器的容量也越來越大，64KB的芯片已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了

23、。許多的80C51芯片的存儲器還具有程序存儲器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序的泄密或者被復(fù)制6。2.4 MCS-51單片機(jī)的管腳圖和各個(gè)管腳的作用 圖2.4 80C51的管腳圖80C51是典型的40管腳雙列直插式集成電路芯片，其中各個(gè)引腳的功能如下所示：(1) 信號引腳的功能介紹 輸入/輸出口線P0.0P0.7 P0口的8位雙向口線；P1.0P1.7 P1口的8位雙向口線；P2.0P2.7 P2口的8位雙向口線；P3.0P3.7 P3口的8位雙向口線。 ALE 地址鎖存控制信號在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把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

24、分之一的晶振頻率的固定頻率輸出正脈沖，因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 外部程序存儲器選通信號在讀外部的ROM時(shí)有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。 訪問程序存儲器控制信號當(dāng)信號為低電平時(shí)，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當(dāng)信號為高電平的時(shí)候，則對于ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可以延續(xù)至外部程序存儲器。 RST 復(fù)位信號當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。 XYAL1和XTAL2 外接晶體引線端當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；但是當(dāng)使用外部時(shí)鐘脈沖信號。 VSS 地線 VCC +5V電源

25、以上就是80C51單片機(jī)芯片的40條引腳的定義及簡單說明。(2) 信號引腳的第二功能由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限的，例如MCS-51系列芯片引腳數(shù)目40條，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此數(shù)，因此就出現(xiàn)了供需矛盾。 EPROM存儲器程序固化所需要的信號有內(nèi)部EPROM的單片機(jī)芯片，如87C51，為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，它們是由信號引腳的第二功能的形式提供的，即：編程脈沖： 30腳（ALE/PROG）編程電源：（25V）31腳（/VPP） 備用電源的引入MCS-51單片機(jī)的備用電源也是以信號引腳的第二功能方式由9腳（RST/VPD）引入的。當(dāng)電源

26、發(fā)生故障的時(shí)候，電源下降到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部的RAM提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部RAM信息不會丟失。表2.4 P3口線的第二功能口線 第二功能 信號名稱 P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收 P3.1 TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送 P3.2 外部中斷0的申請 P3.3 外部中斷1的申請 P3.4 T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入 P3.5 T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入 P3.6 外部RAM的寫通道 P3.7 外部RAM的讀通道(3) 最后，引腳的第一、第二功能是不會在用的時(shí)候混淆的，因?yàn)椋?對于各種型號的芯片，所有管腳的第一功能信號是相同的，所不同的是引腳的第二功能信號上。 對于9、30和31各個(gè)引腳，由于第一功

27、能信號與第二功能信號是單片機(jī)在不同的工作方式下的信號，因此不會發(fā)生使用上的矛盾。 P3口線的情況卻有所不同，它的第二功能信號都是單片機(jī)上的重要控制信號，因此，在實(shí)際使用的時(shí)候，總是先按照需要優(yōu)先選用它的第二功能，剩下不用的再考慮作為口線使用。2.5 單片機(jī)的復(fù)位與震蕩電路根據(jù)應(yīng)用的要求，用到單片機(jī)，為了可靠的復(fù)位要外加一個(gè)復(fù)位電路。復(fù)位操作通常有：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。工作原理是通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。上電復(fù)位的時(shí)間常數(shù)要在10ms以上，才能保證上電，一般可以取電

28、容的大小為10F，電阻為8.8K。圖2.5 80C51 的復(fù)位與震蕩電路Imel8279芯片是種通用可編程的鍵盤、顯示，單個(gè)芯片就能完成鍵盤輸入和LED自動顯示控制兩種功能。內(nèi)含8個(gè)寧符的鍵盤輸入F1FO，16個(gè)寧節(jié)的顯不RAM。鍵盤部分提供的掃描方式，可以顯示_和具有 64個(gè)按鍵或傳感器的陣列。能白動清除開關(guān)抖動以及N鍵同時(shí)按下的保護(hù)。顯示部分按掃描力式ll作，可以顯示8或16位LED數(shù)碼管。(1)8279的引腳及功能8279芯片采用雙列直插式封裝，各引腳排列如圖23所示A0：地址輸入線，A0一O為數(shù)據(jù)口地址，A0一l為命令 狀態(tài)口地址。D7D0：雙向數(shù)據(jù)線，三態(tài)，用于與CPU之間的命令數(shù)據(jù)

29、傳送。CLK：時(shí)鐘輸入線，用于8279的時(shí)鐘輸入，以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖，其l作頻率為1KMz， 般由CPU的ALE信號分頻得到。CS：片選輸入線，低電半有效。RD：讀信號輸入控制線，低電平有效。WR：寫信號輸入線，低電平有效。INT：rr斷請求輸出線，高電平有效。在鍵盤_作方式卜，當(dāng)FTFO傳感器RAM巾有數(shù)據(jù)時(shí)，輸出高電平，在FIFO傳感器RAM每次讀出時(shí)， 卜降為低電平工作方式，若在RAM中還有信息，則義變?yōu)楦唠娖?。在傳感器工作方式中，每?dāng)探測到傳感器信號變化時(shí)。中斷線就變?yōu)楦唠娖健LOsL3：掃捕輸出線，用來掃捕按鍵開關(guān)、傳感器陣列和顯示。RL0RL7：回送輸入線，按鍵或傳感器掃描

30、時(shí)，回送掃描狀態(tài)。其內(nèi)部有上拉電阻，使之保持為高電平，當(dāng)有按鍵閉合時(shí)，對應(yīng)的回送輸入線變?yōu)榈碗娖健?SHIFT：換擋輸入線，高電半有效，用于鍵盤上下?lián)豕δ茉O(shè)置，在傳感器工作方式中，輸入無效。 CNTL在鍵盤工作方式時(shí)，常用來擴(kuò)展開關(guān)的控制功能。 OA3OAO及OB3OBO：A組顯示輸出線和B組顯示輸出線，輸出與掃描線sL0sL3同步，可被獨(dú)立控制輸出。BD：消隱信號輸出線，低電平有效，也可看成一個(gè)8位端口控制輸出。在顯示信息切換時(shí)。不使切換信息輸出仝LED上顯不。 VCC：+5v電源輸入線。 VSS：地線輸入線。 命令及命令格式 8279有三種I作方式：鍵盤l作方式、顯示_ll作方式和傳感器_

31、ll作方式。鍵盤工作方式：雙鍵互鎖和 N鍵輪回。雙鍵互鎖是指當(dāng)有兩個(gè)以卜按鍵同時(shí)按下時(shí)，只 能識別最后一個(gè)被放的按鍵，并把其鍵值送入內(nèi)部FlFO RAM中。N鍵輪回是指當(dāng)有多個(gè)按鍵 同時(shí)按下時(shí)，所有按鍵的鍵值均可按掃描順序依次存入FIFORAM中。 顯示_l_作方式：是指當(dāng)CPU輸入至8279內(nèi)部FIFO RAM的數(shù)據(jù)的輸出格式，有8個(gè)字符芹端入口顯示、8個(gè)字符右端入口顯示、16個(gè)字符芹端入口顯示、16個(gè)字符右端入口顯示四種方式。 傳感器工作方式：是指掃描傳感器陣列時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)傳感器的狀態(tài)發(fā)生變化就置位INT向CPU申請中斷。選擇不 同的工作方式均是通過CPU對8279送入命令來進(jìn)行控制。82

32、79共有8種命令，命令寄存器為8位，其巾D7D5為命令特征位，D4D0為命令的控制位。CPU對8279寫入的命令數(shù)據(jù)為命令字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。3 調(diào)試3.1 硬件調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，許多硬件故障是存調(diào)試軟件時(shí)發(fā)現(xiàn)的，但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結(jié)合起來調(diào)試。常見的硬件故障有：邏輯錯(cuò)誤：樣機(jī)硬件的邏輯錯(cuò)誤是由丁設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括：錯(cuò)線、開路、短路、相位等。元器件失效：元或怎能不符合要求；方向裝反、二極管極器件失效的原因包括兩個(gè)方面， 方面是器件本身已損壞另方面是組裝過程中造成元器件失效，如電解電容方面性接反、集

33、成電路或排電阻方向錯(cuò)誤、三極管引腳接錯(cuò)等可靠性差：引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系統(tǒng)過人、器件負(fù)載過大或熱穩(wěn)定性差等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。電源故障：若樣機(jī)中存在電源故障，!J!IJ加電后將造成器件損壞。電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引出線和插座不對應(yīng)，電源功率不足，負(fù)載能力差等。更件的調(diào)試方式有：脫機(jī)調(diào)試：脫機(jī)調(diào)試是存樣機(jī)加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。就特別注意電源的走線

34、，防止 電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查擴(kuò)展系統(tǒng)總路線是否存在相互間的短路或與其它信號線的短路。對于樣機(jī)所用電源事先必須單獨(dú)調(diào)試，調(diào)試好后，檢查其電壓值、負(fù)載能力、極性等均符合設(shè)計(jì)要求，才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件上。在不插芯片的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細(xì)測量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意甲片機(jī)插座上的電位是否正常，若有高壓，可能損壞仿真機(jī)。聯(lián)機(jī)調(diào)試：通過脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障。有些硬件故障還是要通過聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除3.2 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發(fā)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)好以后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試。調(diào)試子程序時(shí)，一定要求

35、符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調(diào)試的手段可采用單步運(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、RAM的內(nèi)容和IO口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)稃序中的死循環(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)試過程中逐步調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件。各程序模塊調(diào)試好后，可以把相關(guān)的功能模塊聯(lián)合起來起進(jìn)行整體綜合調(diào)試。存這個(gè)階段若發(fā)生錯(cuò)誤，可以考慮各子程序存運(yùn)行時(shí)是否存破壞現(xiàn)場，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，標(biāo)志位的建立和清除是否影響其它標(biāo)志位的變化，堆棧區(qū)的深度是否小夠，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等。單步和斷點(diǎn)調(diào)試后

36、，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，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要考慮仿真條件是否與實(shí)際相符，如晶振頻率是否與樣機(jī)一致，所使用CPU資源是否與實(shí)際CPU資源相符等等。如調(diào)試時(shí)采用52系統(tǒng)CPU，并且程序中使用RAM地址80HFFH，而目標(biāo)程序?qū)懭?1系列就不 能正常運(yùn)行程序。在全部調(diào)試和修改完成后，將目標(biāo)程序用相應(yīng)設(shè)備寫入程序存儲器，插入仿真板，一般可能正常運(yùn)行，至些軟硬件高度完畢。4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析啟動電源后，按弱洗按鍵，仿真結(jié)果如下圖4.1仿真電路仿真結(jié)果，電機(jī)正常運(yùn)行，LED顯示器不亮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果本應(yīng)

37、實(shí)現(xiàn)強(qiáng)中弱三檔更迭洗滌和排水，但發(fā)動機(jī)通電而不運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示燈也不靈，沒有達(dá)成實(shí)驗(yàn)成果，仔細(xì)檢查原理和程序，幾番修改，因?qū)W生水平有限，沒能找出問題所在。隨后依次按下強(qiáng)洗，漂洗，甩干后，仿真圖無變化。結(jié)束語 從12月17日到12月31日，在這為期兩個(gè)星期里，通過對課程設(shè)計(jì)論文的方案設(shè)計(jì)與提出，程序的設(shè)計(jì)與編程。使我對大學(xué)所學(xué)的知識有了一個(gè)清晰明確的總體概括，雖然最后仿真實(shí)驗(yàn)未能成功，但還是讓我學(xué)到了很多，亦讓我明白還很需要學(xué)習(xí)。當(dāng)然，通過本次課題設(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學(xué)科知識，也加深了諸如PROTEL office辦公軟件特殊功能等。課程設(shè)計(jì)論文所

38、需要的必須輔助技能的使用熟練程度，另外還有專門值得一提的是對新生事物的熟悉和迅速掌握其特性規(guī)律、結(jié)構(gòu)原理及相關(guān)功能作用的認(rèn)知能力有了大幅提高，這是關(guān)鍵的，也是我最看重的，最珍惜的。同時(shí)，也了解到洗衣機(jī)控制器系統(tǒng)具體步驟措施、這其中的要點(diǎn)難點(diǎn)、技術(shù)處理，和作為主控制器的AT89c5l單片機(jī)的工作原理以及電源電路的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成本次設(shè)計(jì)后，使自己多年來所學(xué)的理論知識和實(shí)踐有了一次有機(jī)結(jié)合允分發(fā)揮 的絕好機(jī)會，進(jìn)步深化鞏固了自己的專業(yè)知識。 !參考文獻(xiàn)1李勛單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)大學(xué)讀本.M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20022吳金戌等8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用,M北京：清華大學(xué)出版社，20023王治

39、剛單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn).M北京：清華大學(xué)出版社，20044張積東等. 單片機(jī)51/98開發(fā)與應(yīng)用.M 北京：電子工業(yè)出版社，19945周航慈等. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ). M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1997謝辭在我做設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題，都是蘇老師耐心的指導(dǎo)和講解，讓我的問題迎刃而解。在此也非常感謝蘇老師給予我的指導(dǎo)和幫助，同樣也佩服蘇老師的知識閱歷和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng)，讓我在學(xué)習(xí)的過程中受益良多，也使我明白了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識是提高和騰飛的關(guān)鍵，在日后的學(xué)習(xí)和生活中，我會更加努力學(xué)習(xí)課本內(nèi)知識和課本外知識，提高自己。附錄I 程序#include<reg51.h>int count

40、=1;bit flag=0;int log=0;int help=0;char code dis_710=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;sbit p20=P20;sbit p21=P21;sbit p33=P33;sbit p34=P34;sbit p35=P35;sbit p36=P36;sbit p37=P37;sbit p31=P31;sbit p25=P25;sbit p26=P26;sbit p27=P27;sbit p14=P14;sbit p15=P15;sbit p17=P17;sbit p10=P10;sb

41、it p11=P11;sbit p12=P12;sbit p32=P32;sbit p24=P24;int sum=0;int count;sbit p30=P30;int amount;int time=15;int h=0;int d=0;int k=0;sbit p13=P13;void delay(void)interrupt 1 using 1TL0=0xAF;TH0=0x3C;count+;if(count=10)count=0;flag=1;void delay1ms(int t) int i,j; for(i=0;i<t;i+) for(j=0;j<100;j+)

42、;void scan(void) 改時(shí)間EA=0;/允許中斷if(p17=0)delay1ms(10);while(p17=0);h+;ET0=0;/允許使用0號計(jì)數(shù)器if(p14=0&&h=1)delay1ms(10);while(p14=0);time=time+1;if(time>99)time=1;sum=0;if(p15=0&&h=1)delay1ms(10);while(p15=0);time=time+10;if(time>99)time=1;sum=0;if(h>1|h=0)h=0;ET0=1;EA=1;void display

43、(void)int i,j;i=amount/10;j=amount%10;p20=0;p21=1;P0=dis_7i;delay1ms(1);p21=1;p20=1;delay1ms(1);p20=1;p21=0;P0=dis_7j;delay1ms(1);p21=1;p20=1;delay1ms(1);void ruoxi(void)ET0=1;EA=1;TMOD=0X21;TL0=0xAF;TH0=0x3c;TF0=0; 計(jì)數(shù)器溢出標(biāo)志位TR0=1; 計(jì)數(shù)器開始工作p25=0;/進(jìn)水log=1; while(sum<time)scan();amount=time-sum;displ

44、ay();if(flag)sum+;flag=0;p25=1;p36=1;p37=0;p33=0;p34=1;p35=0;p27=0;/work 弱洗sum=0;time=15;time=time+15;log=2;while(sum<time-15)if(flag)sum+;flag=0;scan();amount=time-sum;display();p36=1;p37=1;p30=0;p31=1;/changetime=15;sum=0;log=3;while(sum<time)if(flag)sum+;flag=0;scan();amount=time-sum;displa

45、y();p26=0;p27=1;p30=1;p31=1;/fangshuisum=0;time=15;log=4;while(sum<=time)if(flag)sum+;flag=0;scan();amount=time-sum;display();p25=0;p26=1;p33=1;p34=1;p35=0;/piaoxilog=5;/biaozhisum=0;time=10;while(sum<time)if(flag)sum+;flag=0;scan();amount=time-sum;display();p25=1;p27=0;p36=1;p37=0;sum=0;time=

46、10;log=2;while(sum<time)if(flag)sum+;flag=0;scan();amount=time-sum;display();p36=1;p37=1;p27=1;p26=0;sum=0;time=10;log=7;while(sum<time)if(flag)sum+;flag=0;amount=time-sum;scan();display();p27=0;p36=1;p37=0;p33=0;p34=0;p35=1;sum=0;time=10;log=2;while(sum<time)if(flag)sum+;flag=0;scan();amou

47、nt=time-sum;display();p33=1;p34=1;p35=1;p27=1;p36=1;p37=1;p26=1;void qiangxi(void)ET0=1;EA=1;TMOD=0X21;TL0=0xAF;TH0=0x3c;TF0=0;TR0=1;p25=0;/進(jìn)水while(sum<time)scan();amount=time-sum;display();if(flag)sum+;flag=0;p25=1;p36=1;p37=0;p33=1;p34=0;p35=0;p27=0;log=2;/worksum=0;time=15;time=time+15;while(s

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