1、东 北 石 油 大 学 课 程 设 计课 程 单片机课程设计 题 目 基于单片机的洗衣机控制系统 院 系 电气信息工程学院测控技术与仪器系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2013 年 7 月 8 日东北石油大学课程设计任务书课程 单片机课程设计 题目 基于单片机的洗衣机控制系统 专业 姓名 学号 一、任务以 AT89C51 单片机为控制核心，利用独立键盘、LED 显示电路、直流电机等部分模拟一套完整的洗衣机模型控制系统。二、设计要求1 利用独立键盘模拟洗衣机操作按钮，K1 为设置洗衣操作时间， K2 为电机启动按钮，当 K2 按下后，电机正转 30 秒后，反转 30 秒后，反复执行此
2、操作到洗衣操作时间结束。2 利用 LED 显示单元，显示时间信息。3 基本电路包括：单片机最小系统、电机驱动电路、LED 显示电路等。4 提交设计报告、电路图及程序源码。三、参考资料1 张毅刚.单片机原理及应用M. 北京：高等教育出版社.2003:160-190.2 李光飞.单片机 C 程序设计实例指导M.北京:北京航天航空大学出版社.2005.9.3王晓娟.单片机原理及应用系统设计.M.北京:机械工业出版社.2012.84 韩全立，赵德申 .微机控制技术及应用M北京:机械工业出版社.2003.65. 周润景.基于 Proteus 的电路与单片机仿真系统设计与仿真M. 北京:北京航空航天大学出
3、版社. 2005.76 万光毅.单片机实验与实践教程M. 北京：北京航空航天大学出版社.2005.1.完成期限 2013.7.1 - 2013.7.10 指导教师 专业负责人 2013 年 6 月 29单片机课程设计目 录第 1 章 绪论 .11.1 什么是单片机 .11.2 单片机的结构 .11.3 AT89C51 单片机的引脚功能 .11.4 本设计任务 .5第 2 章 总体方案论证与设计 .62.1 总体硬件组成框图 .6第 3 章 系统硬件设计 .83.1 显示电路与按键控制设计 .83.2 电动机的控制电路 .83.3 硬件总体电路设计 .8第 4 章 系统的软件设计 .104.1
4、主程序设计 .104.2 显示程序设计 .114.3 电机程序设计 .11结 论 .12参考文献 .13附录 1 仿真效果图 .14附录 2 程序 .15单片机课程设计1第 1 章 绪论1.1 什么是单片机单片机即单片微型计算机。 （Single-Chip Microcomputer ） ，是 集 CPU 、RAM 、ROM 、定时器、计数器和多种接口于一体的微控制器。这样所组成的芯片级芯片级微型计算机称为单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ） ，简称位单片微机或单片机。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。由于单片机的硬件结构与指令系统都
5、是按工业控制要求设计的，常用于工业的检测、控制装置中，因而也称为微控制器或嵌入式控制器。单片机按用途可分为通用型和专用型两大类，按内部数据通道的宽度又可分为位、位、位及位。而 51 单片机是各单片机中最有代表性的一种 1。1.2 单片机的结构AT89C51 芯片内部集成了 CPU、RAM 、ROM、定时/ 计数器和 I/O 口等各功能部件，并由内部总线把这些部件连接在一起。AT89C51 单片机内部包含以下一些功能部件：(1) 一个 8 位 CPU；(2) 一个片内振荡器和时钟电路；(3) 4KB 的 ROM(4) 128x8 字节内部 RAM；(5) 可寻址 64KB 的外 ROM 和外 R
6、AM 控制电路；(6) 两个 16 位定时/计数器；(7) 21 个特殊功能寄存器；(8) 4 个 8 位并行 I/O 口，共 32 条可编程 I/O 端线；(9) 一个可编程全双工串行口；(10) 5 个中断源；1.3 AT89C51 单片机的引脚功能AT89C51 单片机一般采用双列直插 DIP 封装，共 40 个引脚，图 1-2 为单单片机课程设计2片机引脚排列图。40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。图 1-2 单片机引脚排列图1.3.1 电源(1)VCC（40 脚）芯片电源，接+；(2)VSS（GND20 脚）接地端。1.3.2 时钟XTAL1（19 脚）
7、 、XTAL2（18 脚）晶体振荡电路反相输入端和输出端。使用内部振荡电路时外接石英晶体如图 1-32。图 1-3 晶体振荡电路单片机课程设计31.3.3 控制信号引脚线控制线共有 4 根，其中 3 根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。（1）ALE/PROG（30 脚）地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲。ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址。AT89C51 在并行扩展外存储器（包括并行扩展 I/O 口）时，P0 口用于分时传送低 8 位地址和数据信号，且均为二进制数。那么如何区分是低 8 位地址还是 8 位数据信号呢？当
8、 ALE 为高电平时，P0 口传送的是低 8 位地址信号；ALE 为低电平时， P0 口传送的是 8 位数据信号。在 ALE 信号的下降沿，锁定P0 口传送的内容，即低 8 位地址信号 3。PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。PSEN（29 脚）外 ROM 读选通信号。80C51 读外 ROM 时，没个机器周期内 PSEN 两次有效输出。PSEN 可作为外 ROM 芯片输出允许 OE 的选通信号。在读内 ROM 或读外 RAM 时，PSEN无效。PSEN 可驱动 8 个 LSTTL 门电路。 (3) RST/Vpd（9 脚）复位/备用电源。
9、正常工作时，RST （Reset）端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，80C51 芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU 从 0000H 开始执行指令。 8051 的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图 14 上电自动复位电路 和图 15 手动复位电路。图 1-4 上电自动复位电路 图 1-5 手动复位电路 Vpd 功能：在 Vcc 掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由 Vpd 向片内供电，以保持片内 RAM 中的数据不丢失 4。单片机课程设计4(4) EA/VPP（31 脚） 内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源。EA 功能：正常工
10、作时，EA 为内外 ROM 选择端。AT89C51 单片机ROM 寻址范围为 64KB，其中 4KB 在片内，60KB 在片外。当 EA 保持高电平时，先访问内部 ROM，但当 PC（程序计数器）值超过 4KB（0FFFH ）时，将自动转向执行外 ROM 中的程序。当 EA 保持低电平时，则 CPU 只访问外ROM，当 EA 为高电平时，则 CPU 要先对内部 ROM 访问,然后自动延至外部超过 4KB 的 ROM。Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚用于施加编程电源 Vpp。1.3.4 输入/输出引脚（I/O 口线）(1)P0 口（3239 脚）8 位双
11、向 I/O 口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展 I/O 口) 时, P0 口可用作双向 I/O 口。在并行扩展外存储器 (包括并行扩展 I/O 口) 时, P0 口可用于分时传送低 8 位地址(地址总线 )和 8 位数据信号(数据总线) 。 P0 口能驱动 8 个 LSTTL 门。 （2）P1 口（ 18 脚）8 位准双向I/O 口(“准双向 ”是指该口内部有固定的上拉电阻)。 P1 口能驱动为 4 个LSTTL 门。(3) P2 口（2128 脚）8 位准双向 I/O 口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展 I/O 口)时, P2 口可用作双向 I/O 口。在并行扩展外存储器 (包括并行
12、扩展 I/O 口 )时, P2 口可用于传送高 8 位地址(属地址总线) 。P2 口能驱动 4个 LSTTL 门。引脚上拉电阻同 P1 口。在结构上，P2 口比 P1 口多一个输出控制部分 5。(4) P3 口（1017 脚）8 位准双向 I/O 口。可作一般 I/O 口用,同时P3 口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线) 。P3 口驱动能力为 4 个 LSTTL 门。 P3 口第二功能如下 :P3.0RXD:串行口输入端;P3.1TXD:串行口输出端;P3.2INT0:外部中断 0 请求输入端;P3.3INT1:外部中断 1 请求输入端P3.4T0:定时/计数
13、器 0 外部信号输入端;单片机课程设计5P3.5T1:定时/计数器 1 外部信号输入端;P3.6WR:外 RAM 写选通信号输出端 ;P3.7RD:外 RAM 读选通信号输出端。上述 4 个 I/O 口,各有各的用途。 在不并行扩展外存储器(包括并行扩展 I/O口)时, 4 个 I/O 口都可作为双向 I/O 口用。在并行扩展外存储器 (包括并行扩展I/O 口)时, P0 口专用于分时传送低 8 位地址信号和 8 位数据信号,P2 口专用于传送高 8 位地址信号。P3 口根据需要常用于第二功能,真正可提供给用户使用的I/O 口是 P1 口和一部分未用作第二功能的 P3 口端。1.4 本设计任务
14、单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的，所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小，故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。而家用电器品种多，功能差异也大，所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能，完全可以满足家用电器的需求。单片机主要用于计算机外设、实时控制、仪器仪表、通信和家用电器等各个领域，是计算机技术和电子技术的综合性应用，在不同应用场合其技术要求各不相同，因此设计方法和研制的步骤不完全一样。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指 MCU
15、、存储器、I/O 接口和外设等物理器件的有机组合。软件是指系统监控程序的总称。在开发的过程中，它们的设计不能完全分开，二者需要互相配合、不断调整才能组成高性能的应用系统。单片机应用系统的开发包括系统总体设计、硬件设计、软件设计、系统调试等几个阶段，它们有时交叉进行。单片机课程设计6第 2 章 总体方案论证与设计本系统采用单片机 AT89C51 为洗衣机的控制核心，系统主要包括状态显示模块、电机驱动模等。洗涤时间需要显示出来，我们需要选择显示状态的器件。有 LED 数码管和LCD 液晶显示可供我们选择。LCD 是液晶显示器英文名称的缩写，液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利
16、用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特征，达到白底黑字或黑底白字显示的目的。LCD 有明显的优点：工作电流小其功耗很低；尺寸小；字迹清晰、美观、使人舒服；寿命长，使用方便且能够显示四行汉字，更加人性化的特点。液晶动态显示功能强大，可以实现多种信息的显示，提供了一个友好的用户界面，使系统更加直观，人性化。但是 LCD 液晶显示器价格贵，且占 I/O 端口比较多LED 数码管实际上是由七个发光管组成 8 字形构成的，加上小数点就是 8个。这些段分别由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。LED 数码管的主要特点如下：(1) 编程容易，硬件电路调试简单。 (2)能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与 CMOS、 ITL 电路兼容。 (3)发光响应时间极短(01s)，高频特性好，单色性好，亮度高。 (4)体积小，重量轻，抗冲击性能好。 (5)寿命长，使用寿命在 10 万小时以上，甚至可达 100 万小
