1 概述

gms87c1404是韓國(guó)hynix半導(dǎo)體公司（前身是韓國(guó)現(xiàn)代半導(dǎo)體公司）采用cmos技術(shù)生產(chǎn)的8位單片機(jī)，它具有功耗低、速度高等特點(diǎn)，并具有豐富的片內(nèi)資源。gms87c1404采用28腳封裝，有23個(gè)i／o口。由于該單片機(jī)的性價(jià)比高，因此，近兩年來在國(guó)內(nèi)家電行業(yè)中獲得了越來越多的應(yīng)用。

筆者依據(jù)gms87c1404的特點(diǎn)和干洗機(jī)中自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)了一個(gè)基于gms87c1404的干洗機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在使用了一段時(shí)間后獲得了滿意的效果。

2 gms87c1404的特點(diǎn)

圖1是gms87c1404的引腳圖。它的主要特點(diǎn)如下：

●內(nèi)帶4krom和192字節(jié)在片ram（包括堆棧）；
●8mhz時(shí)的指令周期為0．25μs；
●工作電壓范圍為2．5～5．5v；
●具有8位雙向多功能i／o口，可直接驅(qū)動(dòng)led顯示；
●內(nèi)含8位a／d轉(zhuǎn)換器；
●內(nèi)含1個(gè)8位時(shí)間間隔定時(shí)器；
●內(nèi)含4個(gè)8位定時(shí)／計(jì)數(shù)器；
●內(nèi)含2個(gè)10位高速pwm模式；
●內(nèi)含watchdog定時(shí)器；
●帶有1個(gè)8位spi串行接口；
●具有12個(gè)中斷源；
●具有1個(gè)可編程蜂鳴器驅(qū)動(dòng)口；
●可支持省電模式stop；
●可選用rc振蕩。

gms87c1404中的四個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器不僅可以作為四個(gè)8位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器使用，同時(shí)通過對(duì)定時(shí)方式寄存器tm0、tm1和tm2、tm3中有關(guān)位的設(shè)置還可以使它們工作在如下7種定時(shí)方式：

（1）8位計(jì)數(shù)器和8位捕捉方式；
（2）8位捕捉方式和8位比較輸出方式；
（3）8位定時(shí)／計(jì)數(shù)10位pwm方式；
（4）16位定時(shí)器方式；
（5）16位計(jì)數(shù)器發(fā)生；
（6）16位捕捉方式；
（7）16位比較輸出方式。

另外，除了t0、t1、t2、t3四個(gè)定時(shí)器以外，gms87c1404還有一個(gè)時(shí)間間隔定時(shí)器bitr，該時(shí)間間隔定時(shí)器只要一上電就一直運(yùn)行而不能停止。它的時(shí)鐘源可以是rc振蕩器也可以是主振經(jīng)分頻后的信號(hào)。只要對(duì)ckctlr寄存器中的btcl位進(jìn)行置1操作，就可以使bitr清零并重新向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)計(jì)到ff并溢出后，芯片中的計(jì)數(shù)器／定時(shí)器便產(chǎn)生bit中斷。因此，它可以作為在stop方式下的片內(nèi)喚醒定時(shí)器使用，同時(shí)也可以作為watchdog定時(shí)器使用或其它定時(shí)器使用。

gms87c1404中共有12個(gè)中斷，分別為4個(gè)外部中斷、4個(gè)定時(shí)中斷、adc中斷、wdt中斷、bit中斷和spi中斷。這些中斷中的每一個(gè)都具有各自的優(yōu)先級(jí)，并且中斷可以嵌套。

gms87c1404的蜂鳴器輸出功能使得用戶可以方便地選用無源蜂鳴器，該器件通過rbfun和bur寄存器的設(shè)置可以使rb1腳輸出交替變化的方波以用于驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。其方波的頻率為：

其中的分頻系數(shù)和bur的值均可以由bur寄存器來確定。
除了片內(nèi)所具有的watchdog電路外，電源跌落檢測(cè)（pfd）電路是gms87c1404的又一個(gè)獨(dú)特之處。對(duì)pfdr寄存器進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置可以使其在vdd上的電壓下降到2．5～3．5v的范圍內(nèi)，或使用2．0～3．0v電壓范圍內(nèi)的保持時(shí)間超過50ns。通過該電源跌落檢測(cè)電路還可以使mcu復(fù)位。跌落的電壓是在otp編程時(shí)由config寄存器的pfd位決定的。正是這一特點(diǎn)提高了gms87c1404的抗干擾和抗死機(jī)的能力。

gms87c1404的指令系統(tǒng)共有202條指令，其功能極為豐富。它不但包括了乘法和除法指令，同時(shí)還具有7條16位運(yùn)算操作比較指令，這七條比較指令分別為addwdp、cmpwdp、decwdp、incwdp、ldyadp、styadp和subwdp。通過這些指令可大大簡(jiǎn)化復(fù)雜和多字節(jié)的運(yùn)算編程操作，提高編程的效率。

3 干洗機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

干洗機(jī)是通過液泵將洗滌劑加入到內(nèi)桶中的衣物里并通過內(nèi)桶或外桶之間低速交替的正反轉(zhuǎn)動(dòng)使洗滌劑與衣物上的油漬污漬充分作用、分解后再經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)甩掉被分解和多余的洗滌劑，然后通過蒸餾烘干來完成衣物的干洗過程。其中低速轉(zhuǎn)換的時(shí)間、高速甩干的時(shí)間和烘干的時(shí)間及烘干的溫度對(duì)被洗衣物的干洗效果至關(guān)重要，因此，這些環(huán)節(jié)不但要給予控制，而且要能預(yù)置、調(diào)節(jié)和存儲(chǔ)記憶。圖2是干洗機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的電原理框圖。

該干洗機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)以gms87c1404為核心元件，通過鍵盤和vfd（熒光數(shù)碼顯示）屏來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。其外部輸入信號(hào)包括溫度、門控和過載信號(hào)。其中溫度信號(hào)直接經(jīng)gms87c1404中的a／d轉(zhuǎn)換處理后可在vfd屏上顯示出來；而門控和過載信號(hào)實(shí)際上是開關(guān)量信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)兩路光耦隔離后進(jìn)入gms87c1404。gms87c1404根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)和外部輸入的信號(hào)再經(jīng)程序處理后由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)9只繼電器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)干洗機(jī)低速電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)、液泵電機(jī)、高速電機(jī)（高速1、高速2）、加熱烘干電熱器、風(fēng)機(jī)電機(jī)、蒸餾閥門以及冷卻水閥門的控制，并對(duì)各執(zhí)行部件之間復(fù)雜的邏輯關(guān)系和相互制約關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。同時(shí)，在運(yùn)行過程中，還需要對(duì)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間、高速甩干時(shí)間和烘干時(shí)間采用倒計(jì)時(shí)方式進(jìn)行顯示，當(dāng)烘干的溫度超過35度時(shí)自動(dòng)打開冷卻水，以減緩烘干溫度的上升速度，當(dāng)烘干溫度超過設(shè)定溫度時(shí)則關(guān)閉電加熱器。電路中的eeprom選用24c01并通過二線i2c協(xié)議和gms87c1404進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)置參數(shù)的