1、煙臺大學畢業論文（設計）第一章 緒 論1.1課題背景 洗衣機是一個在家庭中不可缺少的家用電器，發展非常的快，全自動式的洗衣機因為使用方便得到了大家的青睞，全自動就是進水、洗滌、漂洗、甩干等過程自動完成，控制器通常設幾種不同的洗滌程序，對于不同的衣物可供用戶進行選擇。通過發展，洗衣服的性能將會不斷提高，不斷完善。 自動式洗衣機由于有對衣物磨損小、洗滌量大、節水等特點，所以越來越得到廣大家庭的青睞，而且隨著社會的不斷進步和生活水平的不斷提高，人們對于自動式洗衣機的功能多樣化及操作簡單化和操作簡單化也提出了更高要求。為了適應這些變化，全自動式洗衣機控制器已由機械化和混合式逐步過渡到了全電子控制。 單

2、片機又稱微控制器，又稱嵌入式控制器。而現在的智能家電所有的都是采用微控制器來實現的，所以家用電器是單片機應用領域最多的。它是家用電器實現智能化的心臟以及大腦。 由于家用電器體積很小，因此要求控制器的體積以便能夠嵌入到其機構之中。而家用電器的品種過多，功能差異很大，所以還要要求其控制器有靈活的控制功能。單片機以其小的體積及編程靈活性從而產生多種控制功能，因此完全能夠滿足家用電器的需求。 單片機是一種單芯片的形態，面向控制對象是嵌入式計算機系統。它的出現以及發展使計算機的技術從通用型的數值計算領域進入到了智能化控制領域，從這之后，計算機技術在兩個領域通用計算機領域以及嵌入式計算機領域得到了重要的發

3、展，并且正在深深改變著我們社會。 本設計的目的是以單片機作為主控制器，擴展必要外部電路，并設計一個洗衣機控制電路，來實現對洗衣機各種功能控制，也將單片機原理等計算機技術應用到實際生活中，最重要的是將課本上的東西實際化。 1.2 單片機型號的選擇 單片機的型號選擇是基于控制系統的功能、目標、可靠性、性價比、速度和精度等來決定的。根據本課題，單片機的型號選擇主要從下面兩點考慮：不僅要有較強的抗干擾能力。而且要有較高的性價比。ATMEL公司推出的89系列單片機中典型產品AT89C51具有較高的性價比。本課題采用ATMEL公司生產的AT89C51是系統的核心部件,AT89C5不僅硬件結構非常簡單，而且

4、功能強、價格低、性價比高，符合本課題的要求。 1.2.1 89系列單片機簡述 89系列單片機是以8031作為核心構成的。因此，它和8051系列單片機是相兼容。這個系列對于以8051為基礎的系統來說，是比較容易取代和構造的，因此對于熟悉8051的人來說，用ATMEL公司的89系列單片機來取代以8051為中心的系統設計是比較輕松的。 89系列單片機共有7種型號，分別是AT89LV51，AT89C51，AT89C52， AT89C2051，AT89C1051，AT89LV52，AT89S8252。在這之中AT89LV51和AT89LV52分別為AT89C51和AT89C52的低電壓產品，電壓可以低至

5、2.7V。而AT89C1051及AT89C2051是抵擋型的低電壓產品。它們只有20根引腳，最低電壓也是2.7V。1.2.2 AT89C51單片機介紹 AT89C51是一個高性能、低電壓8位單片機并含有4K字節的可反復擦寫的程序存儲器以及128字節的存取數據存儲器，這種器件用ATMEL公司的不容易丟失、高密度存儲技術來生產，而且能與MCS-51系列的單片機相兼容。片內不僅含有8位中央處理器，而且含有閃爍存儲單元，有較強功能的AT89C51單片機則被應用到控制領域之中。 功能特性: AT89C51會提供下面的功能標準：4K字節存儲器、128字節存取數據存儲器，32個I/O接口，2個16位的定時/

6、計數器，1個兩級中斷結構和1個串行數據通信口以及片內震蕩器、時鐘電路。同時，AT89C51還能夠進行0HZ的靜態邏輯操作功能，而且支持兩種節電模式。閑散方式用來停止中央處理器的工作，并且能夠允許存取數據存儲器、定時/計數器、串行數據通信口以及中斷系統來繼續工作。掉電方式則保存存取數據存儲器的內容，而震蕩器會停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個復位為止。AT89C51有三種封裝方式，分別是DIP封裝、PLCC封裝及POFP/TOFP封裝，如下圖1-1所示 圖1-1 89C51封裝圖各引腳說明： VCC、GND：單片機電源輸入引腳 VCC為+5V引腳，VSS為接地線引腳 P0口：P0口是8位

7、漏極開路雙向I/O口，也就是地址/數據總線復用口。當作為輸出口的時候，一個管腳就能夠驅動8個TTL電路。當“1”被寫入P0口的時候，每個管腳就能夠作為高阻抗輸入端口。P0口還能在訪問數據存儲器或程序存儲器的時候來轉換地址和數據總線復用，并同時激活內部的上拉電阻。P0口在閃爍編程的時候，P0口就會接收指令，而在程序校驗時，則會輸出指令，但需要接電阻。 P1口：P1口是帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可同時驅動4個TTL電路。通過對端口寫“1”，并通過內部的電阻把端口拉到高電平，此時當作輸入口。由于內部有電阻，某個引腳就會被外部信號拉低并輸出一個電流。當閃爍編程時和程序校驗時，P

8、1口就會收到低8位地址。 P2口：P2口是內部含有8位雙向I/O口，P2的緩沖級可以驅動了4個TTL電路。并對端口寫“1”，并會通過內部的電阻把端口拉高到高電平，此時，可用于輸入口。因為內部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部的程序存儲器以及16位地址的外部數據存儲器時，P2口就會送出高8位的數據地址。在訪問8位地址的外部的存儲器時，在整個運行期間P2口線上的內容不變。在閃爍編程以及校驗時，P2口會接收高位地址以及其它的控制信號。 P3口：P3口是內部含有電阻的8位雙向I/O口，因此P3口輸出緩沖能夠驅動4個TTL電路。當對P3口寫入如“1”時，它們就會被內部電阻拉高到高

9、電平并同時當作輸入端的時候，當P3口被外部拉低的時候就會被用作電阻輸出電流。 P3口不僅能夠作為一般的I/O口，最為重要的是它的第二功能，如表1-1所示：表1-1 P3的第二功能P3口引腳第二功能說明P3口引腳第二功能說明P3.0RXD串行數據接收口P3.4T0計數器0計數脈沖輸入P3.1TXD串行數據發送口P3.5T1計數器1計數脈沖輸入P3.2INTO外部中斷0輸入P3.6WR外部數據存儲器寫選通信號P3.3INT1外部中斷1輸入P3.7RD外部數據存儲器讀選通信號P3口還能夠接收一部分用于閃爍存儲器編程以及程序校驗時的控制信號。RST：復位輸入引腳。當震蕩器工作的時候，RET引腳就會出現

10、兩個機器周期以上的高電平并將使單片機復位。 ALE：當訪問外部程序存儲器以及數據存儲器的時候，ALE就會輸出脈沖并會用于鎖存地址的低8位bytes。即使當不訪問片外存儲器，ALE當以時鐘震蕩頻率的1/16輸出了固定的脈沖信號時，所以它可用于輸出時鐘以及定時用。需要我們注意是：當訪問外部的數據存儲器時就會跳過一個ALE脈沖的時候時以及閃爍存儲器編程的時候，當然這個引腳還還將會用于輸入編程脈沖。如果必要，可對特殊寄存器區中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個位置后只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被應用。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機執行外部程 序時，應設置ALE無效。PSEN：程序

11、儲存允許輸出是片外存儲器的讀選通信號，當AT89C51由片外存儲器讀指令的時候，每個機器周期就會有兩次PSEN有效，也就是輸出了兩個脈沖。在此期間，每當訪問片外的數據存儲器的時候，有效的這兩次PSEN 信號就不出現。EA/VPP：外部訪問允許。欲使中央處理器僅僅訪問片外的存儲器，而EA端必須要保持著低電平。最要注意的是：一旦加密位被編程了，這時當復位的時候內部就會鎖存EA端的狀態。如果EA端成為高電平的時候，CPU就會執行內部存儲器之中的指令。每當閃爍存儲器要編程時，該引腳就會加上一個+12V的允許電壓VPP，但這也必須是該元件也使用一個12V的編程電壓VPP。 XTAL1：接外晶體其中一個引

12、腳。在單片機的內部，它就是構成片內震蕩器以及反相放大器的輸入端。當采用外部震蕩器的時候，該引腳就會接受來自震蕩的信號，也就是把這個信號接到內部的時鐘發生器的輸入端。 XTAL2：接外部晶體的另外一個引腳。在單片機的內部，它就是上面震蕩器的反相放大器輸出端。每當用外部振蕩器的時候，這個引腳就應該懸浮并且不連接。時鐘震蕩器：AT89C51之中用于構成內部的震蕩器高增益的反相放大器，而引腳XTAL1以及XTAL2分別為該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自然震蕩器。 外接石英晶體及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構成并聯震蕩電路。對外接電容C1，C

13、2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩定性、起振的難易程序及溫度穩定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF±10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF±10PF。用戶也可以采用外部時鐘。當采用外部的時鐘的電路如下圖所示。在這種情況下，外部的時鐘脈沖應該接到XTAL1的端口上，也就是內部的時鐘發生器輸入端，而XTAL2應該懸空。但因為外部的時鐘信號是用一個2分頻的觸發器后然后作為內部的時鐘信號，因此對于外部的時鐘信號所占的空比因為沒有特殊的要求，但最小的高電平的持續時間以及最大的低電平的持續時間應該符合產品的技術條件要求

14、。 閑散節電模式：AT89C51應該有兩種可用的軟件編程的省電的模式，它們就是是閑散模式以及掉電的工作模式。當這兩種方式是通過控制專用的寄存器PCON中的PD以及IDL位來通過實現的。PD也就是掉電模式，每當PD=1的時候，就激活掉電的工作模式，每當單片機進入了掉電的工作狀態。IDL就是閑散的等待方式，每當IDL=1的時候，就會激活閑散的工作狀態，然后單片機就會進入睡眠的狀態。如果需同時要進入了兩種的工作模式，也就是PD以及IDL同為1時，則應該先激活了掉電模式。然后在閑散的工作的模式狀態，這時中央的處理器CPU就會保持睡眠的狀態，從而所有的片內的外設仍會保持著激活的狀態，這種的方式將會由軟件

15、而產生。同時，片內的存取存儲器以及所有的特殊的功能寄存器內容就會保持不變。閑散模式應該由任何的允許中斷請求或者硬件的復位終止。終止閑散的工作模式方法會有兩種，一種是任何的一條被允許的中斷事件要被激活，然后IDL也被硬件完全清除，并馬上終止了閑散的工作模式。程序將會首先來影響中斷，一旦進入了中斷的服務程序，并執行完了中斷服務的程序后，將會緊隨著RETI指令，下一條需要執行指令就應該是使單片機馬上進入了閑散的工作模式，而那一條指令的后面一條指令。二就是用硬件復位也可以將閑散的工作模式而終止。特別需要要注意的是：而當由硬件復位來終止閑散的工作模式時，中央處理器通常應該是從激活的空閑模式從那條指令下一

16、條就開始繼續來執行程序，如果要完成內部的復位操作，而硬件復位的脈沖應該要保持著2個機器周期有效，而在這樣的情況下，片內就會禁止中央處理器來訪問片內的RAM，從而允許訪問其他端口，為避免有可能對于端口產生意外寫入：就會激活閑散的模式下那一條指令的后面那條指令不應該為一條對于端口以及外部的存儲器寫入指令。掉電模式：當在掉電的模式下，振蕩器就會停止工作，而進入掉電的模式指令為最后被執行指令，片內的RAM以及特殊的功能的寄存器內容將會在中指的掉電的模式前就被凍結。而退出掉電的模式唯一的方法為硬件復位，復位之后將會從最新定義的全部的特殊的功能寄存器但不會改變RAM中的內容，在VCC恢復到正常工作電平前，

17、復位應無效切必須保持一定時間以使振蕩器從新啟動并穩定工作。 表1-2閑散和掉電模式外部引腳狀態模式程序存儲器ALEP0P1P2P3閑散模式內部11數據數據數據數據閑散模式內部11浮空數據地址數據掉電模式外部00數據數據數據數據掉電模式外部00數據數據數據數據程序存儲器加密：AT89C51可以對于芯片的3個加密的位LB1，LB2，LB3來進行編程（P）或不編程（U）得到如下表所示： 表1-3 AT89C51的編程以及不編程的功能程序加密位保護類型1UUU沒程序的保護功能2PUU禁止從片外的程序存儲器之中來執行MOVC的指令來讀取內部的程序存儲器內容3PPU除了上面表功能外，還禁止程序校驗4PPP

18、除了上面的功能外，同時禁止外部執行當LB1被編程時，在復位期間，EA端的電平被鎖存，如果單片機上電后一直沒有復位，鎖存起來的初始值是一個不確定數，這個不確定數會一直保存到真正復位位置。為了使單片機正常工作，被鎖存的EA電平與這個引腳當前輯電平一致。機密位只能通過整片擦除的方法清除。 第二章 系 統 設 計2.1 智能洗衣機的功能要求 1.完成一次洗衣過程需要的動作有： (1)進水動作:在洗滌時，洗衣機盛水桶內的水量必須達到所設定的水位要求。洗衣機的進水和水位判斷是通過水位開關和進水閥的通斷來控制的。當盛水桶內的水未到設定水位之時，單片機的程序將會控制著進水閥的閉合，開始注水，當桶內的水位到了設

19、定水位后，水位開關就會受壓閉合，程序就進入了下一步的洗滌處理。如果在打開了進水閥之后20分鐘之內不能夠進水，則會發出出錯報警，用戶則要關閉了洗衣機的電源，在進行了相關的檢查之后才能夠重新開機。 (2)洗滌動作：洗滌動作開始后，電機周期性的“正轉停止反轉停止”。不同的洗衣過程電機進行的上述周期性動作的時間是不同的。洗滌過程中，若遇到水位開關斷開或用戶要求重新選擇水位，則要停止洗滌動作并打開進水閥直至水位滿足要求再繼續。在洗滌動作的左后15秒，電機還要快速的進行周期性轉動，避免衣物打成一團。 (3)排水動作：進入脫水動作前應先排水。為了避免空排水會造成的時間的浪費和排水沒完從而帶水造成了對于電機損

20、害。而且洗衣機能根據實際的水位以及對排水的時間進行了控制。假設排水從開始到水位壓力得斷開時候所需要時間為D ，那么總排水時間應為2D+T（T如取60秒，則總排水時間就不應該大于了190秒）。因此，開始排水后，控制程序并同時啟動了計時器就會在D秒之后假若收到了水位開關斷開信號，則再排水D+T時間后，就應該結束了排水并進入到脫水動作。假若D大于65秒，則說明排水的系統有了故障，則洗衣機就會停止動作，同時蜂鳴報警，并提醒用戶應該排除故障后繼續。需要注意的是排水結束后排水開關還是打開的。(4)脫水動作：排水結束進入后脫水動作，脫水是通過電機的正轉來實現的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開

21、，才使得脫水時的電機正轉速度不同于洗滌時的電機正轉速度。進行脫水時若遇到洗衣機蓋打開，就應該暫停了脫水并發出報警，直到用戶合上了桶蓋之后，才能繼續脫水。當脫水結束之后，就發出報警，并自動關閉進水閥。 (5)不平衡脫水修正動作:脫水處理時，電機就要進入高速正轉，假若此時侯的衣物偏向一側，脫水洗衣桶就會因為離心作用，在很短的時間碰撞了安全開關的裝置，并使安全的開關來產生瞬時關閉及斷開，如果要實行脫水的不平衡的修正。如果進行了脫水的不平衡的修正，洗衣機就會停止了脫水，并自動插入“進水洗滌1分鐘排水”的動作，通過這一動作衣服就會調整到了洗衣桶的中心位置。并在同一的脫水的過程中，假設連續的修正3次仍然沒

22、脫水平衡，就會進行報警，等用戶打開了洗衣機并將衣物放均勻并蓋上了桶蓋，方可再繼續來脫水。(6)其他動作：進行洗衣時要顯示剩余的時間，控制電路還配有啟動/停止、電源、標準、輕柔、快速、水位選擇等按鈕。2.控制功能 （1）洗滌按鈕 標準：洗滌12分鐘，漂洗5分鐘，2次；脫水3分鐘；輕柔：洗滌3分鐘，漂洗3分鐘，2次；脫水2分鐘；快速：洗滌4分鐘，漂洗1分鐘，2次；脫水2分鐘。（2）洗滌時，洗衣指示燈LED1閃爍，漂洗的時候，漂洗時指示燈亮LED2亮；脫水時，脫水的指示燈LED3亮。 （3）有啟動/停止按鈕功能：第一次啟動，標準洗滌；工作時按此按鈕停止，再按則恢復工作；含電源開關。洗滌：正轉3.0秒

23、停止1.0秒反轉3.0秒停止1.0秒。漂洗：正轉22秒停8秒-反轉22秒停8秒。（4）有水位檢測電路 （5）進、排水系統故障自動診斷功能。洗衣機在金水或排水過程中，若在一定時間范圍內進水或排水未能達到預定的水位，就說明進、排水系統有故障，此故障由控制系統測知并通過警告程序發出警告信號，提醒操作者進行人工排除。（6）脫水期間安全保護和防振動功能 2.2設計總體框圖 主控制系統運用的是AT89C51單片機，它要控制的對象包括：進水閥、排水閥、電機。這些被控對象需要根據不同洗衣的程序來改變它們不同的工作狀況以及工作的時間的，當進水閥及排水閥控制如果需水位檢測，并需顯示出不同工作狀態以及運行的時間。當

24、發光的二極管來說明洗滌速度及脫水速度；而按鍵是來操控程序運行及設定洗滌速度及脫水速度，而蜂鳴器是來實行程序的運行提示以及故障報警。下面是洗衣機控制電路系統框圖： LED顯示電路復位電路827989C51電磁閥電機時鐘按鍵輸入安全開關雙向可控硅驅動電路模數轉換電路電源模塊水位傳感器 圖2-1洗衣機控制電路系統框圖 （1）各框圖的作用包括： 單片機電路 單片機電路是程序控制的中心它把計算機的各種功能電路都集成在一塊芯片上，主要包括中央處理器CPU、程序存儲器ROM、數據存儲器RAM、輸入/輸出接口電路及計時、分頻、掃描、定時、時間設定等電路，ROM內已固化了洗衣機操作程序、單片機根據輸入指令和檢測

25、信號，調出內部相應的操作程序，通過電路處理后，輸出各種電路控制信號，使洗衣機自動完成程序操作過程。如果單片機自身出故障、或控制電路傳送給單片機的信息不正確，洗衣機就不能正常工作。 直流電源電路 這是為單片機及其外圍控制電路提供曉以電壓直流電源的電路，它將輸入的220V交流電經過變壓、整流、濾波、穩壓后，變為穩定的低壓直流電，送給單片機、可控硅觸發電路、顯示電路等。 復位電路 此電路的作用是復位。在單片機接上電源以后，或電源出現過低電壓時，將單片機存儲器復位，使其各項參數處于初始位置，即處于開機時的標準程序狀態，以消除由于某種原因的程序紊亂。 時鐘電路 由晶振元件與單片機內部電路組成，產生的振蕩

26、頻率為單片機提供時鐘信號，供單片機信號定時和計時。 按鍵輸入電路 按鍵開關按一定的矩陣排列，當按鍵被按動時，其接通的信號將輸送到單片機。單片機對應地調出內部軟件進行工作，使洗衣機進入相應的洗滌程序。 顯示電路 顯示電路由發光二極管按一定的矩陣排列而成，它是程序控制系統向用戶直接觀察到洗衣機的工作狀態的窗口。預設工作程序時，可根據指示燈的閃亮來判斷洗衣機是否接受了指令；還可以通過批示燈的顯示來判斷洗衣機工作是否正常。 負載驅動電路 該電路多由雙向可控硅及觸發電路組成。雙各可控硅作為無觸點開關控制電機等負載的通斷及運行。單片機根據按鍵輸入指令或接收到的檢測信號，輸出相應的控制信號，控制可控硅觸發電

27、路的導通，使電機等負載得電運轉。 報警電路 此電路在洗衣機中起提示和報警的作用。根據程序安排和軟件設置，當洗衣完成后，洗衣機將發出音樂以提示用戶洗衣完成。 水位開關和安全開關電路 水位電路和安全開關電路由傳感器監測，其通斷狀態由電路輸送給單片機。由單片機進行指令控制.第三章 硬件設計3.1 晶閘管驅動控制電路 晶閘管驅動控制電路的作用是控制洗衣機的進水閥、排水閥和電機的正反轉，以完成洗衣機的進水、排水、以及驅動洗衣機洗衣功能。如下圖所示為晶閘管驅動控制電路，如圖所示，單片機I/O口與芯片ULN2803相接并把信號放大了之來后控制晶閘管導通及關斷圖3-1晶閘管驅動電路圖當洗衣機的檢測完成之后或手

28、動的設置完成后，這時進水閥就會打開，如果水位的檢測電路測出水位到了原定的高度之后，那么進水閥久關閉，然后停止了進水。當進水的過程中，假如進水閥開了超過了15分鐘而水位檢測的電路仍沒有檢測出水位到了原定高度，那么洗衣機就會報警而且會暫停了放水，然后等待著故障被排除。假如沒有了故障，當水位到了預定的高度之后那么關閉了進水閥，然后啟動了電機并開始了洗滌。那么洗滌技術之后排水閥就會打開，從而進入了脫水動作。ULN2803芯片簡介： 表3-1工作電壓及工作環境圖額定值符號值單位輸出電壓V050V輸入電壓V130V集電極電流-連續LC500mA基極電流-連續LB25mA工作環境溫度范圍LA0至+7。C保存

29、溫度范圍Tstg-55至+150。C結溫TJ125。CULN2803為高電壓的大電流的八達林頓的晶體管的陣列：該陣列系列的八達林頓的晶體管為低邏輯點評數字電路（如TTL、CMOS）及大電流的高電壓的要求的燈及繼電器、打印機和其它類似的負載間接口理想的器件。表3-2 ULN2803電氣特性圖特性符號最小值典型值最大值單位輸出漏電流（2.11）V0=50VLCEX-100A集電極-發射極飽和電壓（圖2.12）（LC=350，LB=500AVCE-1.11.6V輸入電流-導通狀態（圖2.13）V1=3.85VLy(on)-0.821.25mA輸出電壓-導通狀態（圖2.14）VCE=2.0Vl（on）

30、-1.3V輸入電流(2.15）LCE=2.0Ll(off)50100-mA3.2鍵盤輸入及顯示電路 1.鍵盤實質上就是一組按鍵開關的集合。通常，按鍵所用的開關為機械彈性開關，鍵盤輸入的特點 利用機械觸點的合、斷來作用工作。鍵盤電路的特點：一是隨機性，系統操作人員對鍵盤的操作是隨機的，所操作的鍵也是隨機的；二是抖動性，這是鍵盤機械特性來決定的。那么根據上面兩個的特點就可以得到了以下接口的設計原則。（1） 鍵盤電平及系統總線相電平兼容。 （2）單片機想要能有效地抑制了鍵盤抖動。單片機對抖動的抑制大多數是通過軟件來實現的。 （3）單片機系統想要能夠實現了對鍵盤地有效的控制。而單片機的系統的鍵盤接的口

31、目的就是為了來控制鍵盤的，然而鍵盤地電路則不能夠影響總線。2.LED顯示原理 LED顯示器是由發光二極管組成，用來顯示特定字段的顯示器。發光二極管根據制造材料的不同，可發出紅.黃.藍.紫等各種單色光，LED顯示器可以有多種形式，常見的有7段字形和“米”字形兩種。LED的每條線段可以是一個*或幾個）發光二極管。LED 7段數碼管根據其內部LED的連接方法不同，有共陰極和共陽極兩種接法，如圖3-2所示。在共陰極接法中，當某一段發光二極管輸入為高電平時，該發光二極管亮，反之則熄滅。而在共陽極接法中，剛好與共陰極接法相反。 圖3-2 共陰極與共陽極圖只要使不同段的發光二極管發光，即可改變所顯示的數字和

32、字母。每一個數字都對應有一個特定的字型碼，如下表所示： 表3-3 二極管數字對應字型碼顯示字 符gF E d c B a 字型碼共陰極共陽極0 0 1 1 1 1 1 1 3F C010 0 0 0 1 1 0 06 F9 2 1 0 1 1 0 1 1 5B A43 1 0 0 1 1 1 1 4F B04 1 1 0 0 1 1 0 66 99 5 1 1 0 1 1 0 1 6D 926 1 1 1 1 1 0 1 7D 827 0 0 0 0 1 1 1 07 F88 1 1 1 1 1 1 1 7F 809 1 1 0 1 1 1 1 6F 90A 1 1 1 0 1 1 1 77

33、88B 1 1 1 1 1 0 0 7C 83C 0 1 1 1 0 0 1 39 C6D 1 0 1 1 1 1 0 5E A1E 1 1 1 1 0 0 1 79 86F 1 1 1 0 0 0 1 71 8E半導體數碼管不僅具有工作電壓低、體積小、壽命長、可靠性高等優點，而且響應時間短（一般不會超過0.1us）,亮度也比較高，但它的缺點是工作電流比較大，每一段的工作電流在10mA左右，數碼管引腳圖如下圖所示： 圖3-3數碼管引腳圖在微型計算機控制系統中，常用的顯示方法有動態顯示和靜態顯示兩種。動態顯示就是單片機定時的對顯示模塊件進行掃描。顯示模塊件分時工作，每次只能有一個器件工作，但由于

34、人視覺的暫留現象，所以仍感覺所有的器件都在顯示。動態顯示的優點是使用的器件少、耗電量低、價格低。但它占用機時長，只要單片機不執行程序，就立刻停止顯示，這是此種顯示方法的缺點，靜態顯示就是從單片機的一次的輸出顯示之后。從而就能夠保持著這個顯示的結果，一直到了下次送新顯示碼停，。而且這種顯示用機時間少，而且顯示可靠，所以在工業控制工程中得到了廣泛應用。靜態顯示方法的缺點是使用元件多，且線路比較復雜，因而成本比較高。但是，隨著大規模集成電路的發展，目前已經研制出具有多種功能的顯示模塊件，用起來比較方便。比較兩種顯示方法的優缺點決定采用靜態顯示方案。鍵盤輸入及顯示電路如下所示圖3-4 鍵盤輸入電路圖3

35、-5顯示電路3.3水位檢測電路 3.3.1 LM1042液位檢測器 LM1042使用熱阻探針技術來測量非可燃性液體的液面高度，它能提供一正比于液位高度的輸出，可進行單次或重復測量，所有控制熱阻探針、檢測熱阻探針的短路和開路所需的監控電路都集成在LM1042芯片內部。此外該芯片還可采用其它傳感器信號或線性輸入作為輸入信號。 該器件采用16腳DIP封裝。芯片的主要特點如下：1、集成有熱阻探針的控制電路； 2、可以選擇熱阻或線性信號作為輸入； 3、可單次測量或重復測量； 4、電源或控制輸入端具有50V的瞬態電壓保護電路； 5、在復位時切換，延時功能可避免瞬態信號的影響； 6、可在4080的工作溫度范

36、圍內工作。 7、具有探針短路、開路檢測功能； 8、電源范圍7.518V； 9、內部有電源調節器； LM1042的主要電氣性能參數見表3-4所列表3-4 LM1042的主要電性能參數符號參數條件最小值典型值最大值單位電源電壓7.51318V電源電流35mA調節電壓5.655.96.2V調節電壓穩定度=13V0.5%探針電流參考電壓2.10 2.252.40V鋸齒波定時153142ms316ms鋸齒波定時1.41.752.1s鋸齒波定時穩定度5%鋸齒波電阻315.0啟動輸入邏輯高電平1.7V啟動輸入邏輯低電平0.5啟動輸入電流=100nA啟動輸入電流=0V300nA最大輸入電壓=600-0.3-0

37、.3最小輸入電壓0.2探針1增益腳7電壓80-250mV10.15探針1增益非線性-202%1腳偏移5mV探針2增益腳7電壓240-1.57mV3.4探針2增益非線性-20.22%7腳偏移5mV輸入阻抗5M探針1輸入電壓范圍=9-18V=7.5V1153.5VV探針1開路閥值5腳處-0.85-0.6-0.35V探針1短路閥值0.350.60.85V14腳輸入泄漏電流腳14電壓4V2.0nA1腳輸入泄漏電流腳1電壓300mV1.55.0nA重復周期=22uF9.11736S電容放電時間=22uF135Ms記憶電容值0.47uF輸入電容值0.47uF3.3.2 LM1042的引腳功能 液位檢測芯片

38、LM1042的引腳圖如圖3-6所示。各引腳功能描述如下：圖3-6 LM1042引腳圖1腳：熱阻探針輸入，內接放大器，在探針開始測量時被箝位到低電平。2腳：器件接地端。 3腳：連接到外部PNP晶體管的發射極，為熱阻探針提供200mA的固定電流，芯片內部的參考源使該端的電壓維持在比電源端低2V的電平上。4腳：連接到外部PNP晶體管的基極上；5腳：接熱阻探針以便對之進行開路和短路檢測；6腳：電源端Vs，電壓范圍7.518V，可承受50V的瞬時電壓；7腳：第二熱阻探針輸入或其他線性信號輸入，輸入電壓范圍為15V，探針增益可通過10腳進行調整； 8腳：探針選擇與控制端。如果該端加邏輯低電平，探針1被選中

39、并啟動定時周期，隨后低電平被鎖定直到測量結束。在該端為低電平時，根據9腳的狀態，探針1進行一次測量或重復測量；如果在探針1的測量周期外該端輸入為邏輯高電平則選中探針2進行測量 9腳：重復振蕩器的定時電容器在該腳與地之間連接。當探針1的測量周期被啟動時，2A的電流對定時電容充電，直到電壓值為4.3V。如果該端接地，重復振蕩器被禁止。在8腳為低電平時，只允許探針1進行一次測量； 10腳：可在該端與地之間接一電阻以改變探針2的輸入放大器增益。此增益在該端開時為1.2，在該端對地短路時為3.4。可通過電阻分壓網絡把直流偏置調整為VREG或地電平； 11腳：電壓調整輸出，應將該端連接到15腳以構成完整的

40、電壓調整控制環路。使15腳電壓保持恒定6V； 12腳：在該端與地之間連接一電容，用以設定探針1測量的定時周期；13腳：在該端與地之間連接一電阻以設定12腳的充電電流，電阻值應介于3k到15k之間，典型值為12k； 14腳：在該端與探針電壓端11腳之間連接一具有低漏電流的電容，作為探針1測量時的記憶電容器，該電容的典型值為0.1F(不大于0.47F)。對于長記憶保持時間，該端的內部泄漏電流最大為2nA； 15腳：此端為內部電壓探針器的反饋輸入，通常連接到11腳。可在該端串接一電阻以調節調整電壓輸出值； 16腳：探針1和探針2的線性電壓輸出端，能夠提供±10mA的啟動電流。該端可通過一6

41、00的測量儀表連接到VREG端。 3.3.3 ADC0809 A/D轉換器是一個能把輸入的模擬電壓及電流都變成了與它相成正比數字量，就是能把被操控的對象的各種的模擬信息都變成了計算機就可以識別了數字信息。雖然A/D轉換器的種類有很多，但時通常能分為四種：計數器式的A/D轉換器及雙積分式的A/D轉換器及逐次逼近式的A/D轉換器和并行A/D轉換器。ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。主要特征：分辨率為8位;轉換時間為100us;單一+5V供電，模擬電壓輸入0+5V之間;有八路模擬輸入通道;功耗為15mw.其引腳圖如下圖所示： 圖3-7ADC0809引腳圖引腳說明： IN0IN7：8條模擬量輸入頻道。ADC0809的信號輸入模擬要求:一個極性,電壓范圍是0 - 5 V,如果該信號太小,必須大;輸入模擬在轉換過程應該是相同的,如果模擬變化太快,需要增加輸入采樣保持電路之前。ALE:地址門閂允許輸