全自动洗衣机控制系统的设计

1、编 号：_审定成绩：_ 毕 业 设 计 （论 文）设计（论文）题目:_ _单 位（系别）：_学 生 姓 名：_专 业：_班 级：_学 号：_指 导 教 师：_答辩组负责人：_填表时间： 20 年 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目 学生姓名 系别 专业 班级 指导教师 职称 联系电话 教师单位 下任务日期_ _年_月_日 主 要 研 究 内 容 、 方 法 和 要 求 进 度 计 划 主 要 参 考 文 献指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计

2、(论文)开始前下达给学生。摘 要洗衣机从20世纪80年代初期开始进入中国家庭，并由最初的单缸洗衣机到双缸洗衣机，再到全自动洗衣机。全自动洗衣机也从最初的采用机械电动式控制器的普通式全自动洗衣机，发展到采用微电脑控制的微电脑控制全自动洗衣机，再到采用了模糊控制技术的模糊控制全自动洗衣机。全自动洗衣机是一种同时具有洗涤、漂洗和脱水等功能，且它们之间的转换不用手工操作且能知道进行的洗衣机。随着数字技术的快速发展，数字技术被广泛使用于智能控制的领域中。单片机以体积小、功能全、价格低廉、开发方便的优势得到了很多的电子系统设计者的青睐，它适合于实时控制，可构成工业控制器、智能仪表、智能接口、智能武器装置以

3、及通用测控单元等。本文以AT89S52单片机为核心，设计了全自动洗衣机控制系统。本系统实现了对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括了用户参数输入、洗衣、脱水和结束演奏四个阶段。控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路三大模块构成。电源电路为数字控制电路提供稳定的5V直流电压，为电动机提供220V市电；数字控制电路负责控制洗衣机的工作过程，主要由AT89S52单片机、两位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现了水位检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要是由水位检测器、电动机、传动系统部件、进水排水电磁阀组成。 【关键词】AT89S52单片机 洗衣机 控制ABSTRACT

4、Washing machine since the early 1980 s to enter the Chinese families, and from the original single cylinder washing machine to the two cylinder washing machine, to fully automatic washing machine. Full-automatic washing machine is also from the initial ordinary type full-automatic washing machine ad

5、opts mechanical motor controller, development to the microcomputer control of the microcomputer control automatic washing machine, and then to adopt the fuzzy control of fuzzy control technology for full automatic washing machine. Fully automatic washing machine is a kind of washing, bleaching nod s

6、pinning the washed at the same time and dehydration, and other functions, and the conversion between them without manual operation and can know the washing machine.With the rapid development of digital technology, digital technology is widely used in the fields of intelligent control. MCU with small

7、 volume, complete functions, the advantages of low cost, easy development got the fad of many electronic systems designers, it is suitable for real-time control, can form industrial controller, intelligent instrument, intelligent interface device, intelligent weapons, and general measurement and con

8、trol unit, etc.Based on AT89S52 single chip microcomputer as the core, this paper designs the automatic washing machine control system. This system realizes the control of the whole process of laundry washing machine, including the end user parameter input, washing, dehydration and play four stages.

9、 Control system is mainly composed of the power supply circuit, digital control circuit and mechanical control circuit three big modules. Power supply circuit for digital control circuit to provide stability of the 5 v dc voltage, motor provides 220 v mains; Digital control circuit controls the work

10、ing process of the washing machine, is mainly composed of AT89S52 single chip microcomputer, both Yin digital tube, buttons, buzzer, LED lamp; Mechanical control circuit to achieve the water level detection, motor drive, water, drainage, and other functions, mainly by water level detector, motor and

11、 transmission system components, water drainage of solenoid valve.【Key words】 Single-Chip Microcomputer The washing machine Control目 录前 言1第一章 系统的总体设计3 第一节 本课题的任务和要求3 第二节 工程技术方案3第二章 系统的硬件组成4 第一节 控制系统的组成4 第二节 各具体模块的硬件组成5 一、电源电路5 二、震荡电路5 三、复位电路6 四、显示电路6 五、按键电路7 六、水位开关电路7 七、 输出可控硅电路8第三章 系统的工作过程及控制程序9 第一

12、节 全自动洗衣机的工作过程9 第二节 控制系统的工作过程9 一、按键选择洗衣功能10 二、洗衣过程控制11 三、洗衣结束蜂鸣器鸣叫14 四、9种洗衣状态的过程15第四章 系统的关键技术17 第一节 AT89S52单片机的介绍17 一、AT89S52单片机的内部的结构17 二、单片机引脚介绍18 三、AT89S52单片机的中断系统21 第二节 驱动电路ULN200323 一、驱动电路概述23 二、ULN2003的介绍23 三、ULN2003A引脚图及功能24 第三节 水位开关25 一、电容式水位25 二、电子式水位25 三、电极式水位26 四、光电式液位26 五、音叉式水位27 六、洗衣机水位传

13、感器27 第四节 洗衣机的电机27  一、定速电机28 二、变速电机28 第五节 系统设计以及调试30 一、系统设计31 二、使用的单片机选取的型号32致 谢34参考文献35附 录36 一、 工程设计图纸36 二、源程序37 51- -前 言1874年,有人发明了用木制手摇洗衣机。它的发明者是美国人比尔·布莱克斯。布莱克斯所发明的洗衣机只是在木筒里装上6块叶片,使用用手柄和齿轮传动,构造却极为简单,通过叶片来使衣服在筒内翻转,从而达到是衣物洁净的目的。而这套装置的问世,可以使那些为了冥思苦想提高生活效率的人们很受启发,这开始大大加快了洗衣机的改进过程。到了1880年,美国又

14、发明了蒸气洗衣机,开始使用蒸气动力取代人力。之后,随着水力洗衣机以及内燃机洗衣机的相继出现。到了1911年,世界上第一台的电动洗衣机在美国试制成功。而电动洗衣机的问世,则标志着人类家务劳动的自动化开端。电动洗衣机经过不断的改进与完善,在1922年美国玛依塔格公司所研制成功一种新的洗衣方式称之为“搅拌式”的机器搅拌式洗衣机。这种洗衣机的构造是在筒的中心位置装上一个立轴,而立轴的下端有一个装置叫搅拌翼,并通过电动机来带动立轴工作,进行周期性的正反方向的摆动,通过这种方式来驱使衣物和水流之间进行不断翻滚和相互摩擦,以此来去除衣物上的污垢。因为搅拌式洗衣机从结构和洗衣功能相对来说更加科学合理和具有更好

15、的洗涤效果,从而受到人们的普遍欢迎。但是不过很快不到10年的工夫,美国的本德克斯航空公司又宣布,他们公司所研制成功了第一台的前装式滚筒洗衣机,这种机器可以实现洗涤和漂洗以及脱水功能在同一个滚筒内完成。这就意味着电动洗衣机在型式上又前进了一步,在自动化方向又跃进了一个台阶！直到今天,滚筒式洗衣机仍然在很多地区和国家得到广泛的应用。随着工业化的加速发展,在世界上各个国家都加快了洗衣机研制的进程。起初英国研制并推出了一种叫做为喷流式洗衣机,它就是靠筒体一侧来运转波轮从而产生强烈涡流,来促使洗涤液和衣物共同在滚筒之内不断翻滚旋转,达到洗净衣物的效果。到了1955年,另具风格、并且至今都在流行的波轮式洗

16、衣机在日本研制出来。此时,搅拌式和滚筒式以及波轮式这三种类型的洗衣机共同占有了洗衣机市场的大部分江山。到了20世纪60年代之后,许多发达国家在洗衣机的消费市场开始形成一系列的产品,洗衣机的家庭普及率急速上升。在此期间日本在洗衣机的发展领域备受瞩目。60年代在日本出现了能带干桶的双桶洗衣机,也就是人们所谓的“半自动型洗衣机”。到了70年代,日本又生产了出波轮式套桶全自动洗衣机。而到了70年代后期随着计算机技术的发展,通过单片机控制(即微电脑控制)的全自动洗衣机横空出世。而到80年代,通过所谓的模糊控制,使洗衣机功能更加完备,操作更加简便,外观造型更加为时尚,洗衣程序更加随人意。进入了90年代以后

17、,由于电机调速技术水平的提高,宽范围的转速变换以及调节在洗衣机上的实现,从而诞生了许多的新水流洗衣机。在此以后,在电机驱动技术的发展和提高的基础上,日本又开发和生产出了电机直接驱动式洗衣机,这中洗衣机直接省去了齿轮传动和变速机构,这是洗衣机驱动方式上的一场革命。第一章 系统的总体设计 第一节 本课题的任务和要求以单片机做为核心功能部件,设计一个单片机控制的洗衣系统,要求能够实现以下操作及功能:洗衣机的功能主要就是能够完成衣服的洗涤、漂洗以及脱水功能。而这三个功能的组合可以形成总共9种选择,而选择哪一种组合来执行洗衣程序,则是由用户通过控制板的选择按键来决定。比如:单独进行脱水,或者进行洗涤和漂

18、洗操作而不进行脱水等过程,则是单片机根据用户的需要来执行相对应程序实现的。在洗涤和漂洗的过程中,都需要盛水桶内的水位达到所设定要求。假如遇到无水或者水位不足,则需要随时进水。当设定水位、按下电源开关以后,洗衣机将要进入洗衣功能过程选择状态,则此刻面板指示为00',若此时按选择键则可以选择不同的过程(在01'一09'之间进行循环显示以指示选择不同的洗衣过程),进入洗衣机的洗涤、漂洗或脱水程序等。如果进入洗衣程序开始洗涤或漂洗或脱水时,此时数码管显示的是剩下的时间(单位为分钟)。随着程序的运行,显示的时间将会不断减少直到洗衣程序完成后显示0'。一个洗衣过程结束后,蜂

19、鸣器将鸣叫用以提醒,此时不再接受用户的按键输入,显示值为0',等待用户关掉洗衣机的电源。第2节 工程技术方案目前国内和国外市场上有很多类型的洗衣机,可以采用不同的控制系统,一般都是以单片机以及PLC可编程控制器为主。基于实际情况本次设计主要选用AT89S52单片机的各部件的控制要求。以单片机为主体的控制芯片,加上由振荡时钟、输入开关、按键、8位LED数码管显示器、蜂鸣报警器以及双向可控硅驱动电路等组成的系统,来形成一个完整的单片机控制系统。对于故障的排除,在检测过机械部件以后,一般来说先检测外围的有关控制电路,等确定正常后,再判断单片机的故障,控制系统接受有关的动作指令,然后发出相应的

20、执行指令,使电机,进水阀,排水阀按照程序的要求通电运行,同时要对洗衣机的的工作状态进行检测和显示。第2章 系统的硬件组成第1节 控制系统的组成整个系统的功能模块如图1所示：图1：系统框架该电气图的核心部件是由单片机控制芯片,再加上由振荡时钟电路、输入开关、按键、8位LED数码管显示器、蜂鸣报警器和双向可控硅驱动电路以及欠压检测保护电路等组成的系统,来形成一个完整的单片机控制系统。通过对单片机编程以实现对洗衣机整个洗涤程序和过程进行监测、判断、控制以及人机交互。从整个控制板引出的导线主要包括:电源线、安全开关引线、水位压力开关引线、进水电磁阀引线以及电动机引线(包括正向和反向)和排水阀引线等。当

21、接通电源后,通过水位压力开关和按键开关向单片机输入信号,单片机则按照预先设定的程序来驱动进水阀、洗涤电机、排水阀等输出部件进行动作,同时,通过数码管显示和蜂鸣器鸣叫与用户进行相互交互,来指示当前正在进行的洗衣过程和剩余的时间多少。第二节 各具体模块的硬件组成一、电源电路 交流22OV经过电源开关后输入至变压器Tl、二极管全波整流电路和电解电容,以变压、整流、滤波后,再经过7805进行稳压,提供稳定的十5V电压供应给控制板各器件。图2：电源电路二、震荡电路由一个12MHz的晶振和两个30PF电容构成,组成单片机的时钟电路。如图3:图3：震荡电路三、复位电路用于单片机上电时产生复位动作,如图4所示

22、:图4：复位电路 四、显示电路接两只共阳8段LED；开机时显示00值，用户按下选择按键后，显示选择的洗衣过程代码;用户按下启动按键后,开始洗涤并显示剩余的时间(单位为分钟)。如图5所示：图5：显示电路 五、按键电路洗衣机刚加电时,选择按键S1用于选择所需要的洗衣过程;选定后，按下启动按键S2，开始启动选定的洗衣程序。如图6所示：图6：按键电路 六、水位开关电路水位开关用于检测洗衣桶内水位高低,若洗衣时遇水不足或需补水,单片机将根据该开关的通断情况以决定是否需要进水。若需进水,则打开进水阀直至水位开关闭合.如图7所示：图7：水位开关电路7、 输出可控硅电路该电路由AT89C51的输出端口经ULN

23、ZO03反相驱动后用以控制以下几部分电路。(一)外接蜂鸣器电路当洗衣全过程结束时，蜂鸣器连续鸣叫6次，每次持续1S，间隔1S。(二)进排水和电机正反转控制该电路主要由四只双向可控硅组成,将单片机输出的控制信号转换为电机或电磁阀的通断动作。当某一时刻通过单片机在可控硅的触发极上加入触发信号时,可控硅将导通,电机或电磁阀将获得220V的交流供电而进入工作,因此,双向可控硅在该电路中起交流电源的开关作用。洗衣机的进水、排水,洗涤过程中的电机正转、反转,实际上就是通过控制上述四只可控硅的通断来实现的。如图8所示:图8：输出可控硅电路第三章 系统的工作过程及控制程序第1节 全自动洗衣机的工作过程洗衣机的

24、功能主要就是要求能够完成衣物的洗涤、漂洗和脱水过程。而这三种功能的组合就可以形成总共9种选择,到底是选择由哪一种组合来执行洗衣的程序,则是由用户通过控制功能板上的选择按键来做决定。比如:若单独进行脱水,或者进行洗涤以及漂洗而不进行脱水这个过程,则是由单片机系统根据用户的要求来执行相对应程序实现。洗涤和漂洗两种动作的功能上基本相同,两者都是通过控制电机的正转和反转来达到清洗衣物的主要目的。并且它们在同一个过程中,洗涤和漂洗的时候电机的停止、正转、反转的周期是完全相同的。而在洗涤和漂洗过程中,则都需要盛水桶里面的水位达到所设定的要求。假如遇到没有水或者水位不足的情况,那么就要随时进水。脱水动作是通

25、过电机的正转来实现的,在脱水的同时要求排水阀门一直打开,也正是由于排水阀门的打开,才能使脱水时的电机速度和洗涤时的电机正转速度不相同(这是通过机械装置实现)。而当设定水位以及按下电源开关后,那么洗衣机就将进入洗衣功能的选择状态,这个时侯控制面板指示为00',通过按启动/暂停键就可以选择不同的过程(在00'09'之间进行循环显示来指示选择不同的洗衣过程),而在按下启动按键后，进入洗衣机的洗涤、漂洗或脱水控制程序。在进入洗衣程序并且开始洗涤、漂洗、脱水操作的时候,数码管此时显示的是剩下的时间(以分钟为单位)。随着程序的运行,显示的时间将不断减少直至洗衣程序完成后显示00&#

26、39;。一个洗衣过程结束后,蜂鸣器将鸣叫6下用以提醒,此时不再接受用户的按键输入,显示值为00',等待用户关掉洗衣机的电源。第2节 控制系统的工作过程系统的工作过程为：步骤1：按下电源开关步骤2：按键选择洗衣机功能，并在数码管上显示00-09，来确定显示其洗衣功能步骤3：按下开始按钮，开始选定的洗衣过程，并现实倒计时步骤4：洗衣结束，蜂鸣器鸣叫6下，提醒结束。下面将步骤2、步骤3、步骤4的控制过程讲述如下：一、按键选择洗衣功能通过选择按键，则显示加1，现实到09后，再次按键，重新恢复到0，其中01-09分别代表9中不同的洗衣模式。选择模式后，按下启动按键，开始启动洗衣程序。按键选择洗衣

27、功能流程图如下：开始否是值=0 值=10？否是是是是否否否步骤3显示数值加1选择键松开？选择键按下？选择键按下？防抖动延时启动键按下？二、洗衣过程控制在一次标准的洗衣过程中,洗衣机是以如下步骤进行的:开始一进水一洗涤一排水一脱水一进水一洗涤一排水一脱水一进水一洗涤一排水一脱水一结束。在这次动作过程中,洗涤过程是指:进水洗涤;漂洗过程是指排水一脱水一进水一洗涤一排水一脱水一进水一洗涤(两次的洗涤和两次的时间都为2分钟的脱水过程);脱水过程是指:排水一脱水。所以,在编写控制程序的时候,可以将其中的进水动作作为洗涤过程的一部分,排水动作作为脱水过程的一部分,也就是说要将它们作为一个整体来考虑。在漂洗

28、和洗涤的时候电机的动作过程(正转、反转和停止的时间)也大致相同。所以,在整个洗衣程序里如果是从大的方面来看那么只需要把握洗涤和脱水过程这两个部分的控制即可。（一）进水过程洗涤、漂洗以及浸泡时,则必须首先向盛水桶内进水。洗衣机的进水以及停止进水,都是通过水位开关和进水阀的开和闭来进行控制的。若桶内没有水或者水位达不到设定水位时,单片机将通过控制进水阀闭合,开始加水;而当桶内的水位达到设定的水位时,水位开关则受压力闭合,单片机则根据这一信息而停止注水。进水过程流程图如下：开始是水位开关闭合？否打开进水阀水位开关闭合？否是关闭进水阀结束（二）洗涤过程洗涤分为4种洗涤方式，分别为标准洗涤、轻柔洗涤、强

29、力洗涤、最后15秒的快速洗涤，这四种洗涤电机转动的过程如下表所示：单位：秒正转停止反转停止一个周期标准洗涤0.64.4轻柔洗涤1.24.4强力洗涤0.56最后快洗0.83.2 在洗涤过程中,假如遇到水位开关断开或者用户要求补水情况(重新选择水位),则需要打开进水阀进水一直到水位满足要求为止。在浸泡洗涤过程中,电机停止2分钟,洗涤1分钟。但每1分钟的洗涤过程中没有最后巧秒的快速洗涤,而在洗涤和漂洗时则是有最后15秒的快洗。通过四种洗涤方式的参数选择，即可选择洗涤方式。洗涤程序流程图如下：开始获得不同洗涤方式的参数是进水程序

30、需加水？否电机正转XX秒电机停止XX秒电机反转XX秒电机停止XX秒计数加1否是时间到？结束（三） 排水过程当洗涤和漂洗结束后,则应当进行排水操作。为了避免空排水造成时间损耗和排水不完全而带水脱水造成的对电机的损害,故按照一般排水时间设计，如果水位开关从闭合到断开的时间为T秒，则应该在水位开关断开后继续排水150S，即总排水时间为(T+150)S。注意:排水结束后排水开关仍然是打开的。排水过程程序流程图如下：开始打开排水阀否 水位开关断开？是延时150S结束（四）脱水过程在洗衣机排水结束以后,就将进入脱水过程,脱水主要分间隙脱水和长脱水两种。首先进行的是间隙脱水,为时28秒,此刻电机按照“正转一

31、停”的周期进行循环动作,时间是正转4秒则停3秒。而在间隙脱水过程结束之后,将进入长脱水过程,按照用户事先所设定好的时间进行脱水,一般来说有2分钟和5分钟的脱水时间,此过程中电机将一直保持高速正转。脱水结束后需延迟30S后才能关闭排水阀。脱水程序流程图如下：开始正转4S，后停3S否 4次即28S到？是正转X秒延时30S关闭排水阀结束三、洗衣结束蜂鸣器鸣叫洗衣结束后，蜂鸣器鸣叫6声，每次持续1秒，停止1秒。蜂鸣器鸣叫程序流程图：开始 蜂鸣器鸣叫1S蜂鸣器停止1S否鸣叫6次？是停止四、9种洗衣状态的过程（1） 洗衣全部过程如下表表1：洗衣机全过程进水浸泡洗涤排水脱水进水洗涤排水脱水进水洗涤排水脱水标

32、志ABCDEFG时间7分钟15分钟（T+150）S+2分钟进水时间+2分钟（T+150）S+2分钟进水时间+2分钟（T+150）S+5分钟9中洗衣状态的不同洗衣过程如下表2：表2：不同洗衣状态过程显示代码程序名称所需过程所需时间程序代码01浸泡洗涤ABCDEFG51分钟1000 000002强力洗涤BCDEFG44分钟1100 000003标准洗涤BCDEFG44分钟1100 000004轻柔洗涤BCDEFG44分钟1100 000005快速洗涤BEFG34分钟1101 100006单独洗涤B15分钟1101 111107漂洗脱水CDEFG29分钟1110 000008单独脱水G9分钟1111

33、 111009留水停机BCDEF35分钟1100 0001（二）总体洗衣过程流程图开始否 是否进行D过程？按键选择洗涤方式并显示是否运行D过程程序 启动按键按下？是判断洗涤方式，设置相应参数，开始显示倒计时否 是否进行E过程？是否 是否进行A过程？是运行E过程程序否 是否进行F过程？运行A过程程序 是否进行B过程？是否运行F过程程序是否 是否进行G过程？运行A过程程序是否 是否进行B过程？是运行G过程程序鸣叫6次提醒运行B过程程序结束 是否进行C过程？否是运行C过程程序第4章 系统的关键技术第一节 AT89S52单片机的介绍单片机:将CPU、ROM、RAM、定时/计数器、FO接口和中断系统、串

34、行口集中在一块芯片上,就叫做单片微型计算机,简称为单片机。AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能：40个引脚，8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位

35、 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。 一、AT89S52单片机的内部的结构从图9中我们可看出,AT89S52单片机的组成结构当中中主要包含运算器、控制器、片内存储器、4个8位的FO口、一个串行口、2个定时器/计数器以及中断系统、振

36、荡器等功能部件。图9：AT89S52的内部结构图二、单片机引脚介绍如图10所示为89S52单片机 40引脚双列直插形式，各引脚功能如下：图10 89S52引脚图（一） 电源和晶振VccAT89S52电源正端输入，接+5V。Vss电源地端。XTAL1输入到振荡器的反相放大器。XTAL2反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。当用外部振荡器时，XTAL2不用，XTAL1接收振荡器信号。（二）控制线1.输入RST复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。EA/Vpp访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了

37、执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。2.输入，输出ALE/PROG地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8

38、EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。3.输出PSEN外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而 在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。（三）I/O口单片机51系列共有四个8位双向并行I/O通道口，分别是P0、P1、P2、P3，各具有特殊的电路结构，每位均有自己的锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。这种结构，在数据输出时可锁存，即输出新的数据之前，通道口上原数据一直保持不变，但对输入信息是不锁存的，因此从外部输入的信息必须保持到取数指令执行完为止。在这四个8位双向并

39、行I/O通道口中，我们应该选择哪一个通道口作为输入信号和输出信号的端口呢？下面我们先来了解一下四个通道口的结构。1.P0口介绍 P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。2.P1口介绍 P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内

40、部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。3.P2口介绍 P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，

41、P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。4.P3口介绍P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚功能特征P3.0串行通信输入RXD）P3.1串行通信输出(TXD)P3.2外中断0输入(INT0)P3.3外中断1输入(

42、INT1)P3.4定时/计数器0的外部输入(T0)P3.5定时/计数器1的外部输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通(WR)P3.7外部数据存储器读选通(RD)表3： P3口的第二功能现在我们已经对四个8位双向并行I/O口有了初步的了解。根据以上的介绍我们知道只有P1口是标准的I/O口，所以我们选用P0口作为数据端口，P0口可逐位分别定义各口线为输入或输出线。三、AT89S52单片机的中断系统本次毕业设计的数码管显示部分是利用定时中断触发单片机中断处理程序，以实现显示时间的功能。所以，以下内容是对89S52单片机的中断系统的介绍。（一）中断程序执行过程中，允许外部或内部事件通过硬件打断程序的

43、执行，使其转向为处理内部事件的中断服务程序中去；完成中断服务的程序后，CPU继续原来被打断的程序，这样的过程称为中断过程。（二）中断源：能产生中断的外部和内部事件89S52有5个中断源：1.INT0：外部中断0请求，低电平有效。通过P3.2引脚输入。2. INT1：外部中断1请求，低电平有效。通过P3.3引脚输入。3. T0：定时器/计数器0溢出中断请求。4.TI：定时器/计数器1溢出中断请求。5. TXD/RXD：串行口中断请求。当串行口完成一帧数据的发送或接收时，便请求中断。每一个中断源都对应一个中断请求标志位，它们设置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。当这些中断源请求中断时，相应的标

44、志分别有TCON和SCON中的相应位来锁存。（三）89S51中断系统有以下4个特殊功能寄存器1.定时器控制寄存器TCON（用6位）；2.串行口控制寄存器SCON（用2位）；3.中断允许寄存器IE；4.中断优先级寄存器IP。其中，TCON和SCON只有一部分用于中断控制。通过对以上各特殊功能寄存器的各位进行置位或复位等操作，可实现各种中断控制功能。（四）中断的响应过程及中断矢量地址 中断处理过程可分为3个阶段：中断响应、中断处理和中断返回。89C52的CPU在每个机器周期的S5P2期间顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志。如查询到某个中断标志为1，则将在接下

45、来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理。中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC，以便进入相应的中断服务程序。表4既是各个中断源对应的中断矢量地址。由于89S52系列单片机的两个相邻的中断源中断服务程序入口地址相距只有八个单元，一般的中断服务程序是容纳不下的，通常是在相应的中断服务程序入口地址中放一条常跳转指令LJMP，这样就可以转到64KB任何可用区域了。表4：中断源及其对应的矢量地址中断源中断矢量地址外部中断0（）0003H定时器/计数器0（T0）000BH外部中断1（）0013H定时器/计数器1（T1）001BH串行口中断（RI、TI）0023H中断服务程序从矢量地址开始执行，

46、一直到返回指令RETI为止。RETI指令的操作一方面告诉中断系统该中断服务程序已执行完毕，另一方面把原来压入堆栈保护断点地址从栈顶弹出，装入程序寄存器PC，使程序返回到被中断的程序断点处继续执行。第2节 驱动电路ULN2003一、驱动电路概述驱动各种不同类型的负载需要的功率电子电路大部分都要求具有大电流的输出能力,所以,功率电子设备输出电路的一个非常重要的组成部分就是功率驱动电ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在:W的工作电压下它能与TTL和CMOS电路。所以在许多的大型仪器仪表系统当中,要经常用到伺服电机、步进电机和各种电磁阀以及泵等驱动电压高而且功率比较大的器件。U

47、LN20()0、ULN280O的相关系列产品就属于这种可以控制的大功率器件,这种高压大电流达林顿晶体管阵列产品很多公司大量的生产,从而形成了各种相关系列产品的主要原因是由于这类器件功能强和应用范围广的特点。ULNZ000、uLN2800系列是美国的Texashis加ments公司和美国的Sprague公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列产品。生产ULNZ000和ULN2800高压大电流达林顿晶体管阵列的系列产品的相关公司以及型号的对照表也如表所列。在此一系列的产品当中,ULNZ000系列产品具备能够同时驱动7组高压大电流负载的特性,而ULN2800系列则能够同时驱动8组大电流和高压的负载。美国

48、的Texas histruments公司、美国Sprague公司生产的ULN2003A的主要结构是7组达林顿晶体管阵列和相对应的电阻网络以及钳位二极管网络,之所以称它为单片双极型大功率高速集成电路是因为它们具备了同时驱动7组负载的能力,在下面将介绍该电路的性能特征、构成和电参数以及典型应用。 二、ULN2003的介绍ULN是集成达林顿管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。 ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动

49、势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。 ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，但独每个单元驱动电流最大可达350mA.资料的最后有引用电路，9脚可以悬空。 比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。 ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路

50、中。可直接驱动继电器等负载,输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。 ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。 该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。       ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。三、ULN2003A引脚图及功能图11：ULN2003A

51、引脚图ULN2003 是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN 达林顿管组成的驱动芯片。 经常在以下电路中使用，作为： 1.显示驱动2.继电器驱动3.照明灯驱动4.电磁阀驱动5.伺服电机、步进电机驱动等电路中。ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它 能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来 处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受 50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003A在各种控制电路中常用它作为驱动继电器的芯片，其芯片内部做了一个消线圈反电动势的二极管。ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡。ULN2003可以驱动7个继电器,具有高电压输出特性，并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的额定集电极电流是500mA，达林顿对管还可并联使用以达到更高的输出电流能力。