基于8051单片机的器件设计.docx
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基于8051单片机的器件设计
HarbinInstituteofTechnology
基于8051单片机简易洗衣机的设计
院系：
航天学院
班级：
0921102班
学号：
1092110207
姓名：
李一铭
哈尔滨工业大学
2012年
一、任务描述：
将单片机用于家电中的洗衣机控制具有精度高、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量和数量、节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。
通过对数字显示洗衣机控制系统学习、原理设计、单片机编程及PCB设计洗衣控制系统模型的设计，巩固学习单片机的键盘、显示器、定时器、并口等部分的综合应用。
二，设计原理
1.面板设计：
洗衣机的控制面板如图1，由4个按键，7只指示灯和2只LED显示器组成。
按键选择洗衣机工作方式，指示灯配合按键工作，LED显示器显示洗衣机洗涤和脱水时间。
2.工作流程设计：
1.打开洗衣机的电源开关后，强洗指示灯被点亮，表明洗衣机当前处于强洗模式，电动机只1个方向运转。
按下“增”按键，则选择弱洗工作模式，电动机正反2个方向交替运转，每隔1min变换方向1次。
2.设置好强洗、弱洗工作模式后，按下“编程选择”按键，则“洗涤次数”指示灯被点亮，此时按下按键“增”或“减”，就可设置洗涤次数。
3.洗涤次数设置好后，按下“编程选择”按键，指示灯“洗衣定时”被点亮，此时按下按键“增”或“减”，就可设置洗衣时间。
4.洗衣时间设置好后，按下“编程选择”按键，指示灯“脱水定时”被点亮，此时按下按键“增”或“减”，就可设置脱水时间。
5.设置好洗衣机的工作模式后，按下“启动”按键，洗衣机开始工作。
在洗衣的过程中，指示灯“洗衣机剩余时间”被点亮，此时LED显示器显示的数字即为洗衣机的剩余时间。
6.当用户设置的洗衣时间结束后，洗衣机将洗衣机水桶里面的水放掉，然后启动电动机，脱水过程开始。
此时指示灯“脱水定时”被点亮，LED显示器显示的数字即为脱水剩余的时间。
7.脱水完成后，洗衣机的蜂鸣器发出5次“嘟嘟”声，提示用户洗衣过程已经结束。
3.硬件电路设计：
（1）洗衣机的整体电路模块
洗衣机的电路模块如图2。
组成部件：
8051单片机、74138译码器、与门、水位检测机构、指示灯、电动机、蜂鸣器、电控水龙头、LED显示器及4只按键。
原理介绍：
水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆等组成，玻璃管与洗衣桶相连，玻璃管中的水位就是洗衣桶内的水位，在放水或进水的过程中，浮子带动金属管上下移动，当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与金属地相连，致使引脚INT1处于低电平，向CPU申请中断，否则INT1被上拉电阻上拉为高电平。
74138的输入端C、B、A分别接单片机的P1.3、P1.4、P1.5，输出端Y0控制“洗衣剩余时间”指示灯，Y1控制“脱水剩余时间”指示灯，Y2控制“强洗”指示灯，Y3控制“弱洗”指示灯，Y4控制“洗涤次数”指示灯，Y5控制“洗衣定时”指示灯，Y6控制“脱水定时”指示灯。
电动机有2个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0相连，另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1相连。
电控水龙头共2只，一只为进水龙头，受P3.0控制，另一只为出水龙头，受P3.1控制，当电控水龙头的控制端为“1”时，水龙头打开，当电控水龙头的控制端为“0”时，水龙头关闭。
LED显示器共2只，P0控制高位显示器，P2控制低位显示器，按键4只，分别为“编程选择”、“增”、“减”，和“启动键”，这4只键组成的2×2键的矩阵式键盘，该键盘使用引脚INT0向CPU申请中断，P3.5和P3.4为该键盘的行输出，P3.6和P3.7为该键盘的列输入，蜂鸣器由P1.2控制，当P1.2输出为“1”时，蜂鸣器发声。
本系统采用6M的晶体振荡器，定时器0和定时器1的初始值设置为每隔100毫秒产生1次中断。
图2洗衣机电路模块
（2）键盘矩阵电路
键盘由4只按键组成2×2矩阵键盘，4只按键用于洗衣机的工作方式选择，指示灯配合按键工作。
该键盘使用引脚INT0向CPU申请中断，P3.5和P3.4为该键盘的行输出，P3.6和P3.7为该键盘的列输入，电气原理见图2。
（3）指示灯电路图
图2中，74138的输入端C、B、A分别接单片机的P1.3、P1.4、P1.5，输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分别与7个发光二极管的阴极相连，发光二极管的阳极接电源。
74138的输出端Y0控制“洗衣剩余时间”指示灯，Y1控制“脱水剩余时间”指示灯，Y2控制“强洗”指示灯，Y3控制“弱洗”指示灯，Y4控制“洗涤次数”指示灯，Y5控制“洗衣时间”指示灯，Y6控制“脱水时间”指示灯。
（4）电动机控制电路
电动机控制电气原理如图3。
电动机有2个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0相连，另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1相连。
系统供电时，交流220V电压经过双向可控硅加在电动机的2个控制端，可控硅的控制端由单片机的P1.0、P1.1控制，当洗衣机接到“强洗”指令时，P1.0输出高电平，经过功率管8050放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅TR1导通，电机正向旋转。
当洗衣机接到“弱洗”指令时，P1.1输出高电平，经过功率管8050放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅TR2导通，电机反向旋转。
在整个洗衣过程中，程序会不断判断洗衣机的强弱洗模式，从而不断调整电机转动方向。
（5）电源部分
系统电源电气原理图如图4。
市电220V经过变压器T变压为12V交流电压，通过4只二极管1N4004全桥整流后，再经过电容C滤波后得到光滑的直流电压，经过三端稳压器7805稳压后得到稳定的+5V电压给各器件供电。
图4系统电源部分电气原理图
三、设计方案
算法和程序框图：
洗衣控制程序：
定时中断服务程序、外中断服务程序、主程序。
主程序框图如图5。
主程序编程：
ORG00H
LJMPMAIN
ORG03H
LJMPSINTO
ORG0BH
LJMPST0
ORG13H
LJMPSINT1
ORG1BH
LJMPST1
DISLAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
MIAN:
CLRF
MOV70H,#0
MOV71H,#3
MOV72H,#30
MOV73H,#5
MOV76H,#1
MOV79H,#0
MOV7AH,#0
CLRP1.0
CLRP1.1
CLRP1.2
CLRP3.4
CLRP3.5
MOVP0,#0
MOVP2,#0
CLRP3.0
CLRP3.1
MOVTMOD,#11H
MOVTH0,#3CH
MOVTH1,#0B0H
MOVTL0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
SETBIT0
SETBIT1
SETBIT0
SETBEA
SETBEX0
JNBF,$
MOVA,72H
MOVB,71H
DIVAB
MOV74H，A
MOVR2,71H
LAB：
SETBP3.0
CLRF
SETBEX1
JNBF,$
CLRP3.0
SETBP1.0
SETBTR0
JBTR0，$
SETBP3.1
CLRF
JNBF,$
CLRP3.1
DJNZR2,LAB2
CLRP1.1
SETBP1.0
SETBTR1
JBTR1,$
CLRP1.0
MOVR2,#5
ALARM:
SETBP1.2
MOVR3,#0
DELAY1:
NOP
DJNZR3,DELAY1
CLRP1.2
DELAY2:
NOP
DJNZR3,DELAY2
DJNZR1,ALARM
CLRF
LJMPMLAB1
；外中断1服务程序；
SINT1:
SETBF
RETI
；定时器0服务中断程序；
ST0:
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
INCTIMERS
CJNETIMERS,#10H,TOLAB1
MOVTIMERS,#0
INCTIMERM
CJNETIMERM,#60,TOLAB
MOVTIMERM,#0
MOVA,#99H
ADDA,72H
DAA
MOVR1,#72H
LCALLDISPLAY
CJNE70H,#1,TOLAB2
JNBP1.0,TOLAB21
CLRP1.0
SETBP1.1
LJMPTOLAB22
TOLAB21:
SETBP1.0
CLRP1.1
TOLAB22:
INC75H
MOVA,74H
CJNEA,75H,TOLAB1
CLRTR0
TOLAB:
RETI
；定时器1中断服务程序；
ST1:
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H
INCTIMERS
CJNETIMERS,#10H,TOLAB1
MOVTIMERS,#0
INCTIMERM
CJNETIMERM,#60,TOLAB1
MOVTIMERM,#0
MOVA,#99H
ADDA,73H
DAA
MOVR1,#73H
LCALLDISPLAY
MOVA,73H
JNZT1LAB1
CLRTR1
T1LAB1:
RETI
DISPLAY:
MOVA,R1
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVDPTR,#DISLAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVA,R1
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
RET
END
外中断0中断服务子程序：
SINT0:
SETBP3.5
CLRP3.4
MOVA,P3
ANLA,#0C0H
CJNEA,#0C0H,INTLAB1
CLRP3.5
SETBP3.4
MOVA,P3
ANLA,#0C0H
ORLA,#20H
INTLAB1:
CJNEA,#0A0H,INTLAB3
INC76H
MOVR0,76H
CJNE@R0，#5，INTLAB2
MOV76H,#1
INTLAB2:
CJNE76H,#1,INTLAB21
CLRP1.3
SETBP1.4
CLRP1.5
RETI
INTLAB21:
CJNE76H,#2,INTLAB22
SETBP1.3
CLRP1.4
CLRP1.5
MOVR1,71H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB22:
CJNE76H,#3,INTLAB23
SETBP1.3
CLRP1.4
SETBP1.5
MOVR1,72H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB23:
SETBP1.3
SETBP1.4
CLRP1.5
MOVR1,73H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB3:
CJNEA,#6,INTLAB4
CJNE76H,#1，INTLAB31
XRL70H,#0FFH
CPLP1.5
RETI
INTLAB31:
CJNE76H,#2，INTLAB32
MOVA,#1
ADDA,71H
DAA
MOVR1,71H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB32:
CJNE76H,#3，INTLAB33
MOVA,#1
ADDA,72H
DAA
MOVR1,72H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB33:
MOVA,#1
ADDA,73H
DAA
MOVR1,73H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB4:
CJNEA,#8,INTLAB5
CJNE76H,#1，INTLAB41
XRL70H,#0FFH
CPLP1.5
RETI
INTLAB41:
CJNE76H,#2，INTLAB42
MOVA,#99H
ADDA,71H
DAA
MOVR1,71H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB42:
CJNE76H,#3，INTLAB43
MOVA,#99H
ADDA,72H
DAA
MOVR1,72H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB43:
MOVA,#99H
ADDA,73H
DAA
MOVR1,73H
LCALLDISPLAY
RETI
INTLAB5：
STEBF
RETI
四、总结
应用单片机控制洗衣机系统成本低廉，结构简单，控制精度高，工作稳定，使用器件少，结构紧凑的特点，通过此次课程设计我对单片机的键盘、显示器、定时器、并口等部分的综合应用有了更加深刻的了解。
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