1、基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)1 摘   要基于MCS-51單片機(jī)的洗衣控制系統(tǒng),控制面板由按鍵、指示燈組成.按鍵選擇洗衣機(jī)工作方式,指示燈配合按鍵工作,LED顯示器則顯示洗衣機(jī)洗滌和脫水時(shí)間.洗衣機(jī)的整體電路模塊包括鍵盤矩陣、指示燈、電動(dòng)機(jī)控制及電源電路.控制程序設(shè)計(jì)包括定時(shí)中斷服務(wù)程序、外中斷服務(wù)程序及主程序.關(guān)鍵詞：全自動(dòng),智能,89C20512 AbstractBased on the MCS-51 microcontroller laundry control system, control panel from the butto

2、n. Indicator components. button to choose washing machines work, with a key indicator, LED displays show machine washing and dehydration time. washing machines, the overall circuit module including keyboard matrix, lamp, motor control and power supply circuit. control procedures designed timer inter

3、rupt service procedures, external interrupt service procedures and the main program. Key Words: automatic, intelligent 89C2051 3 目錄摘   要 0Abstract 1目錄 1第一章 緒言 11.1 課題背景 11.2 本課題的任務(wù)和要求 41.3系統(tǒng)解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段 81.4本文的工作 9第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 102.1核心單

4、元電路 102.2工作控制程序設(shè)計(jì) 222.3模擬軟件調(diào)試 24第三章系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù) 343.1硬件的選擇與說(shuō)明 344.4 1.4本文的工作本文的工作就是介紹如何做一個(gè)全自動(dòng)洗衣機(jī),第2部分給出相關(guān)方案的研究為后面程序設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ),第3部分給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),對(duì)程序的模塊分析、設(shè)計(jì)思想第4部分給出詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和重要的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。最后給出了我對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)看法,這個(gè)系統(tǒng)有些什么特色,還有展望之類的。 5 第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5.1 2.1核心單元電路洗衣機(jī)是一種在家庭中不可缺少的家用電器,發(fā)展非常

5、快,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(guò)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。那么我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)它的硬件設(shè)計(jì)。硬件電路框圖如圖1所示,在該硬件系統(tǒng)中主要由核心單元電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制電路、狀態(tài)顯示電路、特殊功能電路等單元組成。                       

6、;          圖11 核心單元電路單芯片微處理器是屬于Embedded System(嵌入系統(tǒng)),此系統(tǒng)的是把CPU 加上一些少量的記憶體和輸出入組件(I/O),都嵌入在一顆芯片內(nèi),再使用 特定的組譯和編譯軟體編輯程序,利用燒錄器把程序儲(chǔ)存到單芯片,如此加上一些簡(jiǎn)單的周邊電路,即可變成一個(gè)控制系統(tǒng),所以單芯片又稱為微程控器(microcontroller)。8051是由INTEL公司發(fā)展出來(lái)的8bit MCU(微處理器),目前在工業(yè)界的應(yīng)用相當(dāng)?shù)钠占盎?目前已有相當(dāng)多家的公司也制造與80

7、51兼容的單晶 片,除的基本的構(gòu)造相同外,更增加其周邊的控制功能 ,例如DALLAS 公司生產(chǎn)的DS87C550,已經(jīng)內(nèi)建A/D轉(zhuǎn)換和PWM,如此可減少周邊組件和布線的成本,而國(guó)內(nèi)的華邦電子公司也推出了40MHZ W78C51/52/54/58 ATMEL半導(dǎo)體公司的AT89C51系列的產(chǎn)品,不需紫外線的清除,而是用電子式抹除,比一般的51系列更為方便,目前在一般的學(xué)校實(shí)習(xí),大都采用此系列產(chǎn)品。PHILIPS半導(dǎo)體公司出產(chǎn)的P87C552家族,除了51本身的UART 外,更增加的I2C(Inter-integrated Circuit)的功能,這是利用SDA和SCL兩條 傳輸線,和周邊的IC互

8、相溝通、傳送資料,而且這些IC都必須有I2C的編號(hào),這使得選購(gòu)IC時(shí),受到一些限制,所一在目前的工業(yè)應(yīng)用上,還不是相當(dāng)?shù)钠占盎?。由?1家族繁多,所以在設(shè)計(jì)之前,必須針對(duì)51家族功能有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)如此才能選購(gòu)符合自己所需,而且價(jià)格便宜的MCU。INTEL 8051家族介紹： INTEL公司是第一家出產(chǎn)8051,其它公司也依照INTEL所發(fā)展出來(lái)的8051 為最基本的架構(gòu),再加上自己一些額外的功能以顯示出自己的特色,讓使用者能依照電路所需,選擇最適合的8051去做控制,而且最重要的是,為了方變?cè)O(shè)計(jì)者能隨時(shí)更換不同廠牌的8051,其接腳大都是40Pin,而且每Pin的定亦都相同,但也有24Pin(8

9、7C748、87C751)和68Pin PLCC 包裝(DS87C550),不過(guò)這些都是特殊規(guī)格的MCS-51。 MCS-51單芯片一般分為三個(gè)版本： 1. 單芯片內(nèi)部不包含程序記憶體,稱為ROMless。 2. 單芯片內(nèi)部已內(nèi)建ROM。 3. 單芯片內(nèi)部已內(nèi)建EPROM。 其中(2)和(3)的區(qū)別在于(2)的單芯片只可燒錄一下,較適合于程序已完成,用于大量生產(chǎn),因?yàn)槠鋬r(jià)格較便宜,可節(jié)省產(chǎn)品的成本,(3)的單芯片適合用于程序發(fā)展階段,因?yàn)樾枰貜?fù)的更改程序,而內(nèi)含有EPROM的MCS-51,只需要使用紫外線清除器,就可把MCS-51的程序記憶體清為空白,達(dá)到重復(fù)燒

10、錄的特性。INTEL公司出產(chǎn)的各版本MCS-51編號(hào)如下：組件編號(hào) 內(nèi)部程序內(nèi)存大小 定時(shí)器 中斷個(gè)數(shù) ROM容量 RAM容量  8031AH None 128*8RAM 2*16Bit 58051AH 4K*8ROM 128*8RAM 2*16Bit 58051AHP 4K*8ROM 128*8RAM 2*16Bit 58751H 4K*8EPROM 128*8RAM 2*1

11、6Bit 58751H-8 4K*8EPROM 128*8RAM 2*16Bit 58751BH 4K*8EPROM 128*8RAM 2*16Bit 58032AH None 256*8RAM 3*16Bit 68052AH 8K*8ROM 256*8RAM 3*16Bit 68752BH 8K*8EPROM 256*8RAM 3*16Bit 6其特性如下： 1. 是一個(gè)8位

12、的MCU。 2. 具有布爾代數(shù)的運(yùn)算能力。 3. 4個(gè)8位Port,共有32條雙向且可獨(dú)立被控制的I/O Port。 4. 有128*8 RAM,可以儲(chǔ)存資料記憶體(8052為256*8)。 5. 有4K*8 ROM的程序記憶體(8052為8K*8)。 6. 有2組16 Bit計(jì)時(shí)器(8052有3個(gè))。 7. 具有全雙工傳輸信號(hào)UART。 8. 5個(gè)中斷源(8052有6個(gè)),具有兩層優(yōu)先權(quán)中斷架構(gòu)。 9. 內(nèi)部有時(shí)脈(CLOCK)振蕩器電路(12MHZ)。 10. 程序記憶體(ROM)可擴(kuò)充至64K By

13、te。 11. 資料記憶體(RAM)可擴(kuò)充至64K Byte。 ATMEL家族介紹：ATMEL公司所出產(chǎn)的ATC89C51可以說(shuō)是目前一般在實(shí)驗(yàn)階段最時(shí)常被用到MCS-51,因?yàn)锳TMEL所出產(chǎn)的MCS-51系列其程序記憶體是做成 Flash memory,可以省略使用EPROM照紫外線的時(shí)間,而且重復(fù)燒錄的次數(shù)多,價(jià)格又比價(jià)一般的便宜,其燒錄的次數(shù)可高達(dá)1000次,8051之所以能如此盛行,ATMEL公司其功不可沒,因?yàn)樗箤W(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式變的簡(jiǎn)單價(jià)格上也EPROM型的8051系列便宜的多,雖然目前DALLAS公司所推行的高速8051(HSM)已漸漸威脅到ATMEL的地位,不過(guò)它目

14、前所推出的51系列含有更高的速度和增加了更多功能,未來(lái)和DALLAS公司所推出的8051 都值得消費(fèi)者注意。為了方便讓讀者選購(gòu)ATMEL公司出產(chǎn)的MCS-51,以下 介紹其IC編號(hào)所代表的意義： ATMEL公司生產(chǎn)的各版本MCS-51編號(hào)如下：組件編號(hào) 程序內(nèi)存(Program Memory) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量(Data Memory Bytes) 16bit定時(shí)器(16bit timer)AT89C1051 1K Flash 64 RAM 1AT89C2051 2K Flash 128 RAM 2AT89

15、C51 4K Flash 128 RAM 2AT89C32 8K Flash 256 RAM 3AT89C55 20K Flash 256 RAM 3AT89S8252 8K Flash 256 RAM2K EEPROM 3AT89S53 12K Flash 256 RAM 3由于AT89C51/52/55是一般較為通用的MCU,我們就把它與8051/8052做功能上的比較,其所增加功能如下：1. 具有4K/8K Bytes可重復(fù)規(guī)劃的

16、快閃記憶體(Reprogrammable Flash Memory),可寫入/抹除1000次以上,程序可保存10年以上。 2. 操作頻率:0MHz24MHz(AT89C55為高速可達(dá)33MHz)。 3. 操作電壓：5V 。 4. AT89C51 具有兩層優(yōu)先權(quán)的5個(gè)中斷向量結(jié)構(gòu),AT89C52/55具兩層優(yōu)先權(quán)的6個(gè)中斷向量結(jié)構(gòu)。 5. 三個(gè)可規(guī)劃的記憶體上鎖位。 6. ALE腳可規(guī)劃為,只在執(zhí)行MOVC和MOVX時(shí)才動(dòng)作。(可減少EMI,因?yàn)榉讲ǖ碾姶鸥蓴_很大) 7. AT89C52/55的計(jì)數(shù)器2共有四種操作模式: 1）捕獲(ca

17、pture)。 2）自動(dòng)重載(auto-reload)(往上或往下計(jì)數(shù)) 。 3）鮑率產(chǎn)生器(baud rate generator) 。 4）時(shí)鐘輸出(clock-out)。 其中第(2)種操作模式增加了可往上或往下計(jì)數(shù)的功能(一般為上數(shù)功能), 第(4)種操作模式為新增加的功能,利用P1.0可以規(guī)劃出50%責(zé)任周期的 時(shí)鐘輸出。 而AT89S53增加了一個(gè)相當(dāng)令人注意的功能：ISP,這個(gè)功能使得程序可經(jīng) 由ISP(In-System Reprogrammable)接口下載,其具有12K可可重復(fù)規(guī)劃的快閃記憶體,可寫入/抹除1000次以上,使得使用者更加方便使用。Dallas家族介紹： Da

18、llas公司所出產(chǎn)的8051家族,一般都是用在對(duì)高速有嚴(yán)格要求之下才會(huì)考慮使用,一般統(tǒng)稱為高速微控器(HSM),目前較為常用得有DS80C310和DS80C320,如果考慮高速動(dòng)作這兩顆是一般常用的微控器,而且價(jià)格和其它高速微控器來(lái)比是較為便宜的,但唯一的缺點(diǎn)是其內(nèi)部沒有ROM,一般都是外接EPROM,但不能超過(guò)64K 位組,由于在高速動(dòng)作,所以周邊的IC存取速度就需要相當(dāng)?shù)淖⒁?以74HC373來(lái)說(shuō),就要換成74F373,在EPROM的存取速度也要配合微控器的振蕩器頻率,一般模擬所用的ICE是無(wú)法做高速模擬的所以必須使用Dallas公司自己出產(chǎn)的ICE；以往Dallas公司所標(biāo)榜的是高速微控

19、器,但目前華邦公司也出廠了高速微控器(40MHZ),其速度不輸于Dallas的產(chǎn)品,如果設(shè)計(jì)上對(duì)速度有嚴(yán)格的要求,倒也可以考慮一下華邦的W78E51/52 /54/58,但假設(shè)你要整合性強(qiáng)又要高速的話DS87C550或許可以滿足你的要求。以下介紹其IC編號(hào)所代表的意義： Dallas公司出產(chǎn)的各版本MCS-51編號(hào)如下：組件編號(hào) 程序內(nèi)存(Program Memory) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 串聯(lián)I/O(Serial I/O)DS80C310 NO 3  1DS80C323 NO 3+WDT 2DS8

20、7C520 16KB EPROM 3+WDT 2DS83C530 16KB EPROM 3+WDT 2DS87C530 16KB EPROM 3+WDT 2DS87C550 8KB EPROM 3+WDT 2WDT：看門狗計(jì)時(shí)器 Serial I/O：UART 一般常用的為DS80C310和DS80C320,我們就把它與80C32做功能上的比較,其所增加功能如下 ： DS80C310：1. 有兩組DPTR,一般只有一組。 2. 振蕩器頻率范圍：033MHZ,一個(gè)機(jī)械周期需4個(gè)振蕩周期,一般為12個(gè)振蕩周期。 3. 可變機(jī)械周期的MOVX指令,用來(lái)配合ROM或周邊組件的讀取速度。 4. 有6個(gè)外部中斷,一般只有/INT0和/INT1。 5. 有兩層優(yōu)先權(quán)的10個(gè)中斷,因?yàn)橥獠恐袛喽嗔?個(gè)。 DS80C320除了具有DS80C310外,還增加了一些功能： 1. 有13個(gè)中斷源,其中包含了6個(gè)外部中斷。 2. 有看門狗計(jì)