基于單片機的洗衣機控制電路的設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 能的方式由第 9 腳（即 RST/VPD）引入，以保護內部 RAM 中的信息不會丟失。 四個 I/O 口時的“上拉電阻” ，當作為輸入時，上拉電阻將其電位拉高，若13輸入為低電平則可提供電流源；所以如果 P0 口如果作為輸入時，處在高阻抗狀態，只有外接一個上拉電阻才能有效。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號：在系統擴展時，ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來，以實現低位地址和數據的隔離。ALE 有可能是高電平也有可能是低電平，當 ALE 是高電平時，允許地址鎖存信號，當訪問外部存儲器時，ALE 信號負跳變（即由正變負）將 P0 口上低 8 位地址信號送入鎖存器。當 ALE 是低電平時， P0 口上的內容和鎖存器輸出一致。　　在沒有訪問外部存儲器期間，ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出（即 6 分頻） ，當訪問外部存儲器以 1/12 振蕩周期輸出（12 分頻） 。從這里我們可以看到，當系統沒有進行擴展時 ALE 會以 1/6 振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時鐘，或者外部定時脈沖使用。 　　PORG 為編程脈沖的輸入端：在第五課 單片機的內部結構及其組成中，我們已知道，在 8051 單片機內部有一個 4KB 或 8KB 的程序存儲器（ROM） ，ROM 的作用就是用來存放用戶需要執行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進這個 ROM 中的呢？實際上是通過編程脈沖輸入才能寫進去的，這個脈沖的輸入端口就是 PROG。 　　PSEN 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部 ROM 時 PSEN 低電平有效，以實現外部 ROM 單元的讀操作。 (1)內部 ROM 讀取時，PSEN 不動作； (2)外部 ROM 讀取時，在每個機器周期會動作兩次； (3)外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； (4)外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號 接高電平時：CPU 讀取內部程序存儲器（ROM）擴展外部 ROM。 接低電平時：CPU 讀取外部程序存儲器（ROM） 。 8051 燒寫內部 EPROM 時，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。RST 復位信號：當輸入的信號連續 2 個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作，當復位后程序計數器 PC=0000H，即復位后將從程序存儲器的 0000H 單元讀取第一條指令碼。XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引腳。當使14用芯片內部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號 [5]。 單片機最小系統復位電路在圖 313 的復位電路中，當 Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V 以下。但是，由于內部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產生損害。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態，復位后，系統將端口置為全“l”態。如果系統在上電時得不到有效的復位，則程序計數器 PC 將得不到一個合適的初值，因此，CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執行程序。復位電路是為確保微機系統中電路穩定可靠工作必不可少的一部分，在復位電路中，單片機的復位引腳分別與一個復位按鍵、電阻、電容相連，復位電路的第一功能就是上電復位 [6]。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。5%，即～。由于微機電路是時序數字電路，它需要穩定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當 VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。P 9C 72 2 u FR 1 31 k+ 5 V圖 33 復位電路 電源電路電源是各種系統所必不可少的重要部分，電源是整個系統的動力，其性能的好壞，直接影響系統的性能，線性穩壓電源其穩壓性能好，輸出紋波電壓小，但是其體積大笨重，致使效率低。模擬電源由基準比較器、誤差放大器和閉鎖電路組成，基本電路占用很小的硅片面積，補償和實現架構易于實現比較容易理解，并且成本比較低，精度比較高，耗能低，沒有系統抖動，只需很少的額外供電 [7]。該電源電路是由 7805 三端穩壓器構成的典型穩壓電路。輸入 220V15交流電。經過電橋整流，再由極性電容濾波，所以最后由穩壓器穩壓后輸出直流 5V 電壓。電源電路如圖 34 所示:B R 1D F 0 4 MT R 1T R A N 2 P 2 SV I3V O2ADJ1U 3L M 7 8 0 5C 13 3 0 0 uC 31 0 0 u2 2 0 V 5 0 H z+ 5 VC 20 . 1 u FC 43 3 0 0 uD 1L E D R E D電 源 顯 示 燈K+ 5 v圖 34 電源電路圖 34 中已知 V1=220V， 0f=50HZ， 0V=5V， max0I=1A。由 V2=（～2） =8V。 （1）平均電流： DI= max0=12（2）耐壓（單只）： RMV= V2=故二極管選取條件為 R＝25V， DI=1A。 C1的確定： （31）t= =20ms/2=， VC1=Δ iT2由穩壓系數可知： i0/V?? S （32） iV=（～）V 2=，查手冊得 =3 31由（32）得： △Vc 1=Δ iV= 0iS.? op （33） 一般 p0V?=5mv，所以△V C1=，由（31）得：取 Ic1= max0I C1= max0It/ 4CV?=3125（ ?F）1C1CtdiΔ 1??16查標稱值取 C1=3300（ ?F） 。同理取 4C=C1=3300（ ?F） 標準時鐘電路該電路由時鐘 8051 內部計時器和晶振組成。晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產生原始的時鐘頻率，這個頻率經過頻率發生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產生電，這種特性叫機電效應 [8]。他們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關。由于石英晶體化學性能非常穩定，熱膨脹系數非常小，其振蕩頻率也非常穩定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準確。因此我們使用外部振蕩脈沖信號，由 XTALl 和 XTAL2 端引腳輸入 [9]，其電路圖如圖 35 所示。圖 35 標準時鐘電路 鍵盤輸入及顯示電路洗衣機的控制電路中的輸入模塊選用獨立按鍵，獨立按鍵具有編程簡單但占用 I/O 口資源的特點，適用于按鍵不多的場合，為節約 I/O 口資源，本設計選用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤又叫行列鍵盤，它是由二條 I/O 線作為行線，二條 I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上設制一個按鍵，這樣按鍵的個數就為 2*2 個，這種行列式結構的鍵盤能有效的提高單片機系統中的 I/O口的利用率 [10]。P 1 9P 1 8X 11 2 M H zC 53 3 p FC 63 3 p FK 1復位K 2程序選擇K 3強弱選擇K 4暫停 / 運行17圖 36 矩陣鍵盤布局圖本設計的按鍵輸入是由 4 只按鍵分別用于洗衣機的工作方式 “強制復位” 、 “程序選擇” 、 “強弱洗選擇” ，和“運行/暫停 ”的選擇。矩陣鍵盤布局圖如圖 36 所示。根據鍵盤掃描方法，一開始單片機將行線全部置低電平，此時讀入列線數據，若列線全為高電平，則沒有鍵按下，當列線有出現低電平時調用延時程序以此來去除按鍵抖動。延時后再判斷是否有低電平，如果此時讀入列線數據還是有低電平，則說明確實有鍵按下，最后一步確認鍵值。鍵盤輸入電路圖如圖 37 示。圖 37 鍵盤輸入電路指示燈主要是以光亮指示的方式引起操作者注意或者指示操作者進行某種操作，并作為某一種狀態或指令正在執行或已被執行的指示。本設計用七只發光二極管作為洗衣機的指示燈，它是半導體二極管的一種。當 LED 的 A 極通過限流電阻連接到 8051 單片機的 I/O 口，K 極連接到了 GND 地線，因此要使LED 發光，也就是使電流流過 LED，只需要把 I/O 口置成高電平即可，所以最終我們對 LED 的控制變成了對一個 I/O 口的控制，比如要點亮標號為 “D10”的 LED，就是把 RC0 口設置成高電平而已，這就是實現方法。本設計中 8051單片機的 P1 口和 分別與 9 個發光二極管的陰極相連，發光二極管的陽極接電源。分別指示“洗衣模式” 、 “洗滌方式”和“工作狀態” 。D2 為 “標準模P 9P 3 0P 3 1I N T 0P 3 6S W 1S W S P S TK 1K 2K 3K 4程 序 選 擇 鍵強 弱 選 擇 鍵運 行 / 暫 停水 位 / 蓋 開 關強 制 復 位 鍵18式”指示燈，D3 為“經濟模式”指示燈，D4 為“單獨洗滌模式”指示燈，D5為“排水模式”指示燈；D6 為“強洗模式”指示燈， D7 為 “弱洗模式”指示燈；DDD10 分別指示當前工作狀態，分別指示“洗滌” 、 “漂洗” 、 “脫水”。狀態顯示電路如圖 38 所示。P10P11P12P13P14P15P16P17P20D 2L E D R E DD 3L E D R E DD 4L E D R E DD 5L E D R E DR 21 0 0R 31 0 0R 41 0 0R 51 0 0+ 5 V標 準 經 濟 單 獨 排 水D 6L E D R E DD 7L E D R E DR 61 0 0R 71 0 0+ 5 V強 洗 弱 洗R 81 0 0R 91 0 0R 1 01 0 0+ 5 V洗 滌 漂 洗 脫 水D 8L E D R E DD 9L E D Y E L L O WD 1 0L E D G R E E N圖 38 狀態顯示電路 數碼管顯示電路發光二極管簡稱為 LED，可以把電能轉化成光能。發光二極管與普通二極管一樣是由一個 PN 結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從 P 區注入到 N 區的空穴和由 N 區注入到 P 區的電子，在 PN 結附近數微米內分別與 N 區的電子和 P 區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。　　與小白熾燈泡和氖燈相比，發光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏） ；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發光） ；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱。由于有這些特點，發光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。LED 數碼管根據 LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，不同類型的數碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。將多只 LED 的陰極連在一起即為共陰式，而將多只 LED 的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發光。而 LED 的電19流通常較小，一般均需在回路中接上拉電阻。共陰極 LED 數碼管的內部結構原理圖 39 所示。圖 39 共陰極 LED 數碼管的內部結構原理圖為了使 LED 顯示器顯示數字或字符，必須對數字或字符進行編碼。七段數碼管加上一個小數點，共計 8 段。因此為 LED 顯示器提供的編碼正好是一個字節。LED 數碼管真值表如下表 31 所示。表 31 LED 數碼管真值表0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x660 1 2 3 40x6d 0x7d 0x07 0x7f 0x6f5 6 7 8 9LED 顯示器工作方式有兩種：靜態顯示方式和動態顯示方式。靜態顯示的特點是每個數碼管的段選必須接一個 8 位數據線來保持顯示的字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優點是占用 CPU 時間少，顯示便于監測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。動態顯示的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一起，由位選線控制是哪一位數碼管有效。選亮數碼管采用動態掃描顯示。動態顯示的亮度比靜態顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態顯示數碼管顯示模塊。但為了減少硬件開銷，提高系統可靠性并降低成本，單片機控制系統