基于51單片機(jī)的全自動洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì).

1、武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化1基于單片機(jī)的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)劉亞強(qiáng)電氣工程與自動化電氣0903班 學(xué)號20091080601104指導(dǎo)教師蘇韜摘 要隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能控制的領(lǐng)域中。單片機(jī)以 體積小、功能全、價格低廉、開發(fā)方便的優(yōu)勢得到了許多電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的青睞。它 適合于實(shí)時控制，可構(gòu)成工業(yè)控制器、智能儀表、智能接口、智能武器裝置以及通用 測控單元等。本文以AT89S51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對洗衣機(jī)整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、脫水和結(jié)束報(bào)警四個階段?？?制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)和外部硬件電路三大模

2、塊組成。電源電路為 單片機(jī)主控系統(tǒng)提供5v的直流電壓；單片機(jī)主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過程，主要由AT89S51單片機(jī)、數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼 電器、三極管、LED燈組成。本系統(tǒng)的電路并不復(fù)雜，給AT89S51單片機(jī)載入軟件程序后，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動洗 衣機(jī)的基本功能。雖然不能與電器市場上的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)媲美，但也具有一定的實(shí) 用性。關(guān)鍵詞：AT89S51;用戶參數(shù)；繼電器；控制系統(tǒng)； LED武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化2AbstractWith its rapid developme nt, digital tech no logy is widely

3、used in the field of con trol system. Si ngle chip microc on troller is favored by many electro nic system desig ners for its smallness, full function, low price and easy application. Its pretty fit for real-time control as a core in in dustrial con troller, i ntellige nt apparatus, in tellige nt in

4、 terface, in tellige nt weap on device, uni versal measure con trol un it, etc.This article desig ns a full-automatic washi ng mach ine con trol system with AT89S51 as core. This system realizes whole working course of full-automatic washing machine, in clud ing four parts: user parameter in put, wa

5、sh, dehydrate and ending music play. Hardware system is made up of three modules: power supply circuit, digital con trol circuit and machine control circuit. Power supply circuit provides steady DC 5V voltage for digital control circuit and AC 220V for motor. Digital control circuit takes charge of

6、controlling the work ing course. It con sists of AT89S51, double-figured com mon-cathoded nu meral display, buttons, buzzer, LED. Machine control circuit realizes the functions of water level detect, motor driven, water import and export, it consists of water level detector, motor, tran smissi on sy

7、stem comp onents and pen stocks.After dow nl oad ing the program to AT89S51, this circuit can realize basic functions of full-automatic washing machine. It seems hard for this control system to compare with perfect ones in the electrical appliance market, but it has certain practicability.Keywords:

8、AT89S51 ; User parameter in put ;water level detector ; Control system ;LED武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化3目 錄摘要.1Abstract . 2弓丨言.5第1章緒論.61.1課題開發(fā)背景 .61.2設(shè)計(jì)的目的和意義 .61.3國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 .6第2章設(shè)計(jì)方案.92.1設(shè)計(jì)任務(wù) .92.2 洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案 . 92.2.1 按鍵 .92.2.2洗衣程序.92.2.3設(shè)計(jì)總方框圖 .102.3控制系統(tǒng)的功能 .10第3章硬件設(shè)計(jì).113.1控制系統(tǒng)的電路組成 .113.2電源電路 .113.3單片機(jī)控制電路 .

9、123.3.1 AT89S51單片機(jī)主控系統(tǒng).123.3.2單片機(jī)的復(fù)位電路 .153.3.3單片機(jī)的時鐘電路 .163.3.4顯示電路 .173.3.5蜂鳴器報(bào)警電路 .183.3.6電動機(jī)的控制電路 .193.3.7進(jìn)水/排水電路 . 20第4章軟件設(shè)計(jì).214.1主程序設(shè)計(jì) .214.2標(biāo)準(zhǔn)洗衣程序設(shè)計(jì) .224.3洗滌程序的設(shè)計(jì) .22武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化44.4漂洗程序的設(shè)計(jì) .234.5脫水程序的設(shè)計(jì) .24武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化5第5章調(diào)試.2525附 錄.29295.1硬件調(diào)試5.2軟件調(diào)試 .26結(jié) 論 .27參考文獻(xiàn) .28錯誤！未定義書簽。附錄A

10、主電路圖附錄B元件清單.30附錄C程序.31弓I 言目前中國洗衣機(jī)市場正進(jìn)入更新?lián)Q代的時期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機(jī)的 要求也是越來越高。目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動診斷功 能、暫停等七大功能，但是在許多方面還是滿足不了人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們 有更高的專業(yè)和技術(shù)水平設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更齊全、更人性化的洗衣機(jī)。讓洗衣服 這項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動，不再成為一種負(fù)擔(dān)。隨著加入世貿(mào)組織，跟多的國內(nèi)外強(qiáng)勢品牌加入，研究新的技術(shù)開發(fā)新的產(chǎn)品， 洗衣機(jī)行業(yè)將爆發(fā)新一輪的以“綠色環(huán)保”、“節(jié)水節(jié)能”為主題的大戰(zhàn)，而技術(shù)制高 點(diǎn)則是未來的競爭焦點(diǎn)。在國內(nèi)從洗衣機(jī)市場得到的商情顯示由

11、于受水資源不斷減少 自來水費(fèi)有所提高等因素的影響，市場上那些用水量比較大的洗衣機(jī)銷售受阻而具有 節(jié)水功能的洗衣機(jī)的銷路不斷看好。針對市場需求的變化，一些生產(chǎn)廠家如小天鵝、 小鴨、海爾等先后向市場推出了一批節(jié)水型全自動的洗衣機(jī)。然而隨著洗衣機(jī)市場的 迅速發(fā)展和科技的進(jìn)步創(chuàng)新，隨著滾筒洗衣機(jī)制作成本的下降，也讓滾筒洗衣機(jī)得到 了很好的普及，市場占有率大幅提升。作為未來技術(shù)發(fā)展方向之一，變頻技術(shù)將帶動 整個洗衣機(jī)行業(yè)的技術(shù)提升，有利于洗衣機(jī)產(chǎn)業(yè)的升級。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多數(shù)的洗衣機(jī)生產(chǎn)的廠家都注重各自 品牌的洗衣機(jī)的特長，突出一兩個與別的洗衣機(jī)不同的個性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng) 功

12、能都是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，因此設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很 強(qiáng)的實(shí)用性。并且隨著單片機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，單片機(jī)以其集成度高、運(yùn)算速度 快、體積小、可靠運(yùn)行、價格低廉等特點(diǎn)在過程控制、機(jī)電一體化、智能化儀表、家 用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)作為洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的核 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化6心，硬件線路及控制程序的設(shè)計(jì)室該系統(tǒng)的重要組成部分。硬件線路設(shè)計(jì)主要包括電 源、功能及控制系統(tǒng)、洗衣機(jī)狀態(tài)顯示、輸出控制電路的設(shè)計(jì)?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)主要包 括主程序、內(nèi)部定時中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)。與此同時還介紹了與 洗衣機(jī)有關(guān)的一些常見的電子元

13、器件的基本功能。武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化7第1章緒論1.1課題開發(fā)背景隨著人民生活水平的提高，越來越多的人需要使用洗衣機(jī)?，F(xiàn)在洗衣機(jī)越來越高 度自動化，只要衣服放入洗衣機(jī)，簡單的按兩個鍵，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)省了不少的時間?？傊恳豁?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設(shè)計(jì)的目的和意義目前中國洗衣機(jī)市場正進(jìn)

14、入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機(jī)的要求 也越來越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫 停等幾大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè) 和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更 節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機(jī)。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼 容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長，突出一兩個與別的洗衣機(jī)不同 的個性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)的體積小，控制 功能靈活，因此，設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)就具有很強(qiáng)的實(shí)用性。而本次 設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)控制器

15、也是為了滿足某些用戶的不同需求。同時也將單片機(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)用化。1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平1. 洗衣機(jī)的分類普通洗衣機(jī)。其洗滌、漂洗、脫水等功能均須手工轉(zhuǎn)換。半自動洗衣機(jī)。它能在洗滌、漂洗、脫水等功能之間，實(shí)現(xiàn)某兩個功能的自動轉(zhuǎn) 換。全自動洗衣機(jī)。它能自動實(shí)現(xiàn)洗滌、漂洗、脫水等所有功能。2. 全自動洗衣機(jī)在國內(nèi)外的現(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衣機(jī)（也叫套桶式全自動洗衣 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化8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%

16、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)中的一個基本指標(biāo))，可大幅度降低洗滌過程對機(jī)械外力的需求。(2) 咼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

17、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) 波輪式洗衣機(jī)因?yàn)闈L筒式機(jī)的價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，各個廠家是用小同的方法實(shí)現(xiàn)同 一個目標(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 仝自動洗衣機(jī)均采用甲.片機(jī)程序控制器，原來的機(jī)械

18、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問題。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)行合理的洗滌，缺點(diǎn)是價格太貴。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，選購時應(yīng)予 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。 這樣在洗滌，特別是脫水的時候洗衣桶震動

19、減小，使噪聲得以降低。但要I說這樣會延長洗衣機(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 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化9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，最大限度地降低衣 物的磨損。其二是可以存脫水甩干時，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)也是價格太貴?，F(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)出了更迷你的旅行洗衣機(jī)，小到 可以在出外旅行的時候隨身攜帶，為了更方便的操作有

20、的廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控 制的洗衣機(jī)，怎么樣？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、更加個性化的方向發(fā)展。武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化10第2章設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)任務(wù)1主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)控制器。以單片機(jī)為主的控制器， 擴(kuò)展必要的外部電路，設(shè)計(jì)制作一個洗衣機(jī)控制器。2.主要功能：1） 標(biāo)準(zhǔn)洗滌：洗滌12分鐘；漂洗6分鐘，二次；脫水3分鐘?？焖傧礈欤合礈?7分鐘；漂洗3分鐘，二次；脫水2分鐘。2） 有啟動/暫停按鈕控制：第一次啟動，標(biāo)準(zhǔn)洗滌；工作時按此按鈕暫停，再按 則恢復(fù)工作。洗滌、漂洗4秒正轉(zhuǎn)，停2秒，反轉(zhuǎn)4秒，停2秒。3） 有脫水功能，并且

21、在脫水時，如果打開蓋板（K2鍵模擬），脫水暫停。4） 洗滌時洗滌指示燈閃爍；漂洗時漂洗指示燈閃爍；脫水時脫水指示燈閃爍。2.2洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對洗衣機(jī)整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、 排水和脫水等階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)和外部硬件電路構(gòu)成。 電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，單片機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的 工作過程，主要由AT89S51單片機(jī)、2位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組 成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動機(jī)、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥組成。2.2.1按鍵洗衣機(jī)面板上有4個按鈕K1、K2、K3、K4。1K1為啟動

22、鍵。K2用于模擬洗衣機(jī)的蓋板打開。K3用于快速洗衣方式；當(dāng)脫水時，模擬蓋板合閉。K4用于脫水。222洗衣程序洗滌過程通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機(jī)從洗滌過程開始。進(jìn)入洗滌過程，首先進(jìn) 水閥接通，開始向洗衣機(jī)供水，當(dāng)?shù)竭_(dá)要求水位時，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止進(jìn)水；電 武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化11機(jī)M接通，帶動波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。電機(jī)M是一個正反轉(zhuǎn)電機(jī)，可以形成往 返水流，有利于洗滌衣物。漂洗過程與洗滌過程操作相同，只是時間短一些。脫水過程洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機(jī) M停止轉(zhuǎn)動，排水閥M接通，開始排水。排水閥 動作的同時，電機(jī)M也接通，使電機(jī)可以帶動內(nèi)桶轉(zhuǎn)動。當(dāng)水位低到一定值，再經(jīng)過

23、一段時間后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。223設(shè)計(jì)總方框圖圖223設(shè)計(jì)總方框圖2.3控制系統(tǒng)的功能基于單片機(jī)洗衣機(jī)通過控制系統(tǒng)設(shè)定洗衣程序在洗滌脫水桶內(nèi)自動完成注水、洗 滌、漂洗、排水和脫水全過程。洗衣時控制系統(tǒng)打開進(jìn)水電磁閥開始注水；當(dāng)洗滌脫 水桶內(nèi)的水位達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時單片機(jī)發(fā)送一個低電平通知控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)水電磁 閥，同時啟動電機(jī)洗衣。電機(jī)在系統(tǒng)的控制下進(jìn)行正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)通過傳動帶動波輪 執(zhí)行洗滌程序；當(dāng)洗滌時間終了，控制系統(tǒng)切斷電機(jī)電路打開排水電磁閥開始排水； 然后再次注水，洗衣機(jī)進(jìn)入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為2次漂洗）后，開始排水，同時排水電磁閥的動作并且松開為脫水程

24、序作好準(zhǔn)備；排水結(jié)束后系統(tǒng)控制電機(jī) 單方向高速運(yùn)轉(zhuǎn)完成脫水程序；當(dāng)脫水程序終了系統(tǒng)控制排水電磁閥和電機(jī)斷電，排 水閥復(fù)位，同時蜂鳴器奏響，通知用戶整個洗衣程序結(jié)束。武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化12第3章硬件設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)的電路組成該電路主要組成部件是由AT89S51單片機(jī)、指示燈、電動機(jī)、蜂鳴器、電控水龍 頭、LED顯示燈、及4只按鍵組成。其組成如圖3.1所示。電動機(jī)有兩個控制端，一 端控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)且該端與 P2.0相連，另一端控制電動機(jī)的反轉(zhuǎn)且該端與P2.1相連。電控水龍頭共兩個，一個為進(jìn)水水龍頭且受P1.6的控制，另一個為排水水龍頭而受P1.7的控制，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“0

25、”時水龍頭打開，當(dāng)電控水龍頭的控制端為“ 1”時水龍頭關(guān)閉。顯示器共有兩只 P0控制高位顯示器，P2控制低位顯示器。蜂鳴 器有由P3.5控制，當(dāng)P3.5輸出為“ 1”時蜂鳴器發(fā)聲。本系統(tǒng)采用12M的晶體振蕩器 定時器0和定時器1的 設(shè)置為每隔100us產(chǎn)生一次中斷。圖3.1控制系統(tǒng)的電路組成圖3.2電源電路單片機(jī)系統(tǒng)電源部分的電氣原理圖如圖3.2所示。市電220V經(jīng)過變壓器T變壓為12V交流電，再通過4只二極管全橋整流，經(jīng)過電容 C9、C10濾波得到光滑的直流電 壓后，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管（7805）穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的+5V電壓給各器件供電。圖3.2電源電路顯示電路電機(jī)控制電路武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程

26、與自動化133.3單片機(jī)控制電路3.3.1 AT89S51單片機(jī)主控系統(tǒng)（1） 單片機(jī)的概述單片機(jī)又稱微控制器或嵌入式控制器?，F(xiàn)在的智能家電沒有一個不是采用微控制 器來實(shí)現(xiàn)的，所以家用電器是單片機(jī)應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一。它是家用電器實(shí)現(xiàn)智能化 的心臟和大腦。單片機(jī)主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)外設(shè)、實(shí)時控制、儀器儀表、通信和家用電器等各個地 方是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性應(yīng)用，在不同的應(yīng)用場合其技術(shù)要求各不相同， 因此設(shè)計(jì)方案和研發(fā)的步驟也完全不一樣。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指MCU存貯器，I/O接口和外設(shè)等物理器件的組合。軟件是指系統(tǒng)監(jiān)控程序的總稱。在開發(fā)過程中它們的設(shè)計(jì)是不能完全 分開的，應(yīng)

27、該互相配合、不斷調(diào)整才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開 發(fā)包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等，而且它們有時交叉進(jìn)行。單片機(jī)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中使用最廣泛的電子元件。它價廉，但是功能強(qiáng)大、體積 小、性能穩(wěn)定。目前在各類產(chǎn)品中都能看到單片機(jī)的身影如門鈴、電梯、玩具以及各 種數(shù)據(jù)采用系統(tǒng)中等。（2） AT89S51芯片的特點(diǎn)AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗高性能 CMOS8位單片機(jī)內(nèi)含4k bytes 的可系統(tǒng)編程的flash，只讀程序存貯器采用ATME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）

28、也可 以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大低價位 AT89S51單片機(jī)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。 主要的性能參數(shù)：與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）flash閃速存貯器武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化14Q 占6-TT1.1 1 1TTCl2345-e-7sl2345-e-7s1000次擦寫周期全靜態(tài)工作模式0HZ-33MHZ128*8字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程I/O線2個16位定時/計(jì)數(shù)器6個中斷源低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)掉電標(biāo)示和快速編程特性靈活的在于系統(tǒng)編程(ISP字節(jié)

29、或葉寫模式)，此外AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻 率為11.0529MHz的振蕩電路并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下CPU暫停工作而RAM定時計(jì)數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其他功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP和PLCC三種封裝形式以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要。硬件復(fù)位電路主要是實(shí) 現(xiàn)復(fù)位功能，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)死循環(huán)時復(fù)位電路就可以起保護(hù)功能而實(shí)現(xiàn)復(fù)位作用。AT89S51單片機(jī)作為控制部件，該型號單片機(jī)共有 40個引腳采用雙列直插式的， 下面是各個引腳的功能：圖3.3 AT89S51的引腳圖(1)輸入/輸出口

30、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；內(nèi)部具有上拉電阻。P2.0P2.7 P2 口的8位雙向口線；內(nèi)部具有上拉電阻。P3.0P3.7 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3-1表3-1 P3 口的第二功能O齊一?2S_2S1512“I弓北O(jiān):g1亠5-O武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化15口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0的申請P3.3INT1夕卜部中斷1的申請P3.4T0定時器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選

31、通P3.7RD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(jī)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(shí)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3）電源和外部晶振引腳Vcc-電源電壓輸入引腳GND-電源地XAL1、XTAL2 -外部晶振引腳4）存儲器的分配AT89S51的內(nèi)部共有256個數(shù)據(jù)存儲單元，通常把這256個

32、單元按其功能劃分為 兩部分：低128單元和高128單元，其中低128個單元供用戶暫存中間數(shù)據(jù)，可讀可 寫，掉電后數(shù)據(jù)會丟失；高128個單元被專用寄存器占用。其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的分配情況如圖 3.4所示：特殊功能寄存器武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化16KOH _3.3.2單片機(jī)的復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是復(fù)位。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn)過低電壓時，將單 片機(jī)存儲器復(fù)位，使其各項(xiàng)參數(shù)處于初始位置，即處于開機(jī)時的標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，以消 除由于某種原因的程序紊亂。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種形式，RST端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號則稱為手

33、動復(fù)位。圖 3.5為兼有上電復(fù)位和手動復(fù)位的電路。上電復(fù)位是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位， 其工作原理是：上電瞬間RST端的電位與 VCC相同，隨著電容C6充電電流的減小，+5V的電壓立即加到了 RST端，該高電平 使得單片機(jī)復(fù)位。手動復(fù)位是利用開關(guān)K來實(shí)現(xiàn)復(fù)位，此時電源 Vcc經(jīng)兩電阻分壓，在RST端產(chǎn) 生一個高電平，使得單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)RST由高變低后復(fù)位結(jié)束，CPU從初始狀態(tài)開始 工作。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在本次設(shè)計(jì)中采用手動復(fù)位，如圖3.5：武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化17Pl 0 1Pt 1 2P1.2 3PlM ；PH飛AwAw 1 1 2 2 J J 4 4 5 5

34、- - 1111111111111111 PPPPPPPPPPPPPPPPP2_二H p f 亠 K E E耳 zmm 3P si si 雖蟲 長客* A AM.M.IHI:IHI:* *S&.ES&.E 嵩呂J 良二2.2.一 社一亙 MMkla.- Bluds 巴武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化31武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化32附錄B元件清單序號元件名稱型號及參數(shù)使用個數(shù)1電阻5.1K1個2電阻1K7個3電阻R1 R8 20010個4電阻4.7K7個5三極管（PNP）Q1-Q4,Q6,Q7( PNP 9012)6個6三極管（NPN）Q5 (NPN 8550)1個7變壓器T1個8揚(yáng)

35、聲器SPEAKER1個9電解電容C8 100uf,C10 0.33uf各1個10瓷片電容103、 1041個、2個11電解電容33pf、22uf、10uf各2個12發(fā)光二極管LED1-LED77個13晶振12M1個14繼電器SRD-06VDC-SL-C1個15單片機(jī)AT89S511個16數(shù)碼管/2個17輕觸開關(guān)/5個18穩(wěn)壓管78051個19二極管IN40012個20橋堆/1個武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化33附錄C程序項(xiàng)目名稱：控制器修改日期：2013-04-10-*/#include/ P 口： 5個LED燈 2個數(shù)碼管 繼電器2個sbit beep=P3A5;char code di

36、sptab10=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; char code bittab=0 xbf,0 x7f;#defi ne K1 0 x0e / 啟動#defi ne K2 0 x0d/脫水時模擬蓋板打開#defi ne K3 0 x0b/快洗洗(脫水時模擬蓋板合閉)#defi ne K4 0 x07/ 脫水sbit p10=P1A0; sbit pl 1= P1A1; sbit p12=P1A2;sbit p16=P1A6;sbit p17=P1A7;sbit p20=P2A0;sbit p21=P2A

37、1;洗滌指示燈/漂洗指示燈/脫水指示燈/進(jìn)水模擬燈排水模擬燈/正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)un sig ned char min, sec; /設(shè)定時間 unsigned int i; / i 為循環(huán)次數(shù) int key;int num;int coun t=0;void delay(i nt t)int i,j;for(i=0;it;i+) for(j=0;j112;j+); void Beep() /蜂鳴器un sig ned char a,s; unsigned int k=8000; P1=0 xff;P2=0 xff;while(k-)for(a=0;a80;a+); for(s=0;s80;s+);b

38、eep=beep;un sig ned char Sea nKey()/鍵盤掃描 if(P3&0 x0f)=0 x0f) return(Oxff); delay(30);if(P3&0 x0f)=0 x0f) return(0 xff); key=P3&0 x0f;武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化34while(P3&0 x0f)!=0 x0f); return key;void t0() in terrupt 1倒計(jì)時TH0=0 x3c;TL0=0 xb0;/50ms coun t+;if(cou nt=20)coun t=0; sec=sec-1; if(sec=0) if(sec=0)

39、 if(min=0) EA=0; Beep(); P2=0 xff; P仁 0 xff; P0=0 xff; while(1); else min-;sec=60;void Disp() in terrupt 3顯示TH1=0 x63;TL1=0 x18; num=(nu m%2);P2=0 xff;P0=0 xff; 消影P2=bittab num;switch( num)case 0:P0=disptabmi n%10; break;case 1:P0=disptabmi n/10; break;default:break;nu m+;void xidi(void)標(biāo)準(zhǔn)洗滌 12minp10=0; delay(2000);p16=0;delay(5000);p16=1;delay(3000); for(i=0;i60;i+)武漢大學(xué)珞珈學(xué)院-電氣工程與自動化35p20=0; delay(4000);p20=1;p21=1; delay(2000);p21=0; delay(4000);p20=1;p21=1; delay(2000);p17=0;開排水 delay(5000);p17=1;關(guān)排水 p10=1;void xidi_1(void)快速洗滌 7min _p10=0; delay(2000);p16=0; delay(5000);p16=