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文檔簡介
1、<p> 基于單片機消毒柜控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p> 內(nèi)容摘要:當前,在世界范圍內(nèi),一個以微電子技術(shù),計算機和通信技術(shù)為先導(dǎo),以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。為使我國盡快實現(xiàn)經(jīng)濟信息化,趕上 發(fā)達國家水平,必須加速發(fā)展我國的信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)。而計算機技術(shù)怎樣與實際應(yīng)用更有效的結(jié)合并有效的發(fā)揮其作用是科學界最熱門的話題,也是當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。本文主要介紹了一個來用AT
2、89C51 單片機制作的消毒柜控制電路。它主要包括供電電源電路、上電復(fù)位電路、晶振電路、開關(guān)控制電路、電熱管電路、報警電路等部分。文中對各電路的結(jié)構(gòu)及工作原理作了詳盡的介紹。電路運行后,能自動定時控制消毒柜電熱管的加電和斷電,適時有效地完成對柜內(nèi)餐具或其它物品的消毒工作。具有電路簡單、制作容易、使用靈活等優(yōu)點。通過改電路,可以進一步了解到單片機電路的應(yīng)用擴展功能和指令應(yīng)用技巧。 &l
3、t;/p><p> 關(guān)鍵詞:單片機 單門 消毒板</p><p> Based on SCM alexipharmic ark control design</p><p> Abstract: At present, worldwide, with microelectronics technology, a computer and communicati
4、on technology as the forerunner, take the information technology and the information industry as the center of information revolution is in the ascendant. In order to make our country as quickly as possible economic info
5、rmatization, catch up with the developed countries, we must accelerate the development level of our country's information technology and information industry. But how computer technology </p><p> Keywor
6、ds: SCM ChanMen Disinfection board</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 前言1</b></p><p> 1.1 課題的背景和意義1</p><p> 1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展方向1</p>
7、<p> 1.3 本文主要的研究內(nèi)容2</p><p> 2 系統(tǒng)的組成及工作原理2</p><p> 2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求2</p><p> 2.2 系統(tǒng)組成框圖2</p><p> 2.3 系統(tǒng)工作原理3</p><p> 3 硬件電路設(shè)計3</p><p
8、> 3.1 方案論證3</p><p> 3.2 方案確定5</p><p> 3.3 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計5</p><p> 3.4 溫度轉(zhuǎn)換與放大電路6</p><p> 3.4.1 電橋電路7</p><p> 3.4.2 測量放大電路9</p><p>
9、3.5 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路11</p><p> 3.6溫度控制電路12</p><p> 3.7 顯示模塊13</p><p> 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計14</p><p> 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計原理14</p><p> 4.2 主程序設(shè)計15</p><p> 4.3 中斷服
10、務(wù)程序設(shè)計16</p><p> 4.4 系統(tǒng)子程序設(shè)計16</p><p> 4.4.1 溫度采樣及濾波子程序17</p><p> 4.4.2 顯示處理子程序18</p><p> 4.4.3 消毒子程序18</p><p> 4.4.4 保溫子程序19</p><p>
11、; 4.4.5 停止子程序20</p><p> 4.4.6 鍵盤處理子程序21</p><p> 5 調(diào)試與結(jié)果分析22</p><p> 5.1 硬件調(diào)試22</p><p> 5.2 軟件調(diào)試23</p><p> 5.3 調(diào)試結(jié)果23</p><p><b&
12、gt; 6 總結(jié)24</b></p><p><b> 參考文獻36</b></p><p> 基于單片機消毒柜控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b> 前言</b></p><p> 1.1 課題的背景和意義</p><p> 隨著科技的進步,社
13、會的發(fā)展,測溫控溫儀器的廣泛應(yīng)用,智能控溫已經(jīng)成為當今控制系統(tǒng)的主要方向,特別近年來溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在人們生活的各個方面,但溫度控制卻是一個一直未開發(fā)的領(lǐng)域,卻是與人們息息相關(guān)的。</p><p> 而該設(shè)計是設(shè)計一個消毒柜,其實就是設(shè)計一個智能的溫度控制系統(tǒng),消毒柜主要通過加熱到一個指定溫度,對衛(wèi)生潔具進行高溫消毒,消毒柜就是把高溫控制在一個指定的范圍內(nèi),維持一定時間,殺滅細菌,極大的增強了人們的飲食衛(wèi)生
14、,大大降低了疾病的傳染,為提高人們的健康起了重要的作用。</p><p> 1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展方向</p><p> 基于國內(nèi)外對消毒柜的研究大體可以分為三個方向:首先是基于溫度控制,通過對溫度的控制來達到消毒的目的,它分為高溫型電子消毒柜殺菌和低溫型消毒柜,其次就是市場上的一些通過臭氧消毒,最后就是通過紫外線來消毒的消毒柜。</p><p> 這
15、三類消毒柜其中高溫消毒柜高溫型電子消毒柜殺滅細菌的效果好,升溫速度較快,用時短,一次消毒的時間一般不會超過25分鐘,同時,在消毒的過程中不產(chǎn)生氣體,所以容易被用戶接受。高溫型電子消毒柜適用于鋁、不銹鋼、陶瓷、玻璃制成的餐具、茶具,但是不適于消毒不耐熱的塑料、漆、木、竹制品,選購的時候要考慮這一點。一般家中電子消毒柜耗電功率多在600-700瓦之間,每次消毒耗電相對低溫型多一些。</p><p> 低溫型消毒柜殺
16、菌消毒時間較長,一次消毒時間大概需要60分鐘才能完成,若柜門密封不好,會有少量臭氧的氣味逸出。但是適用任何材料,包括塑料制成的奶瓶奶嘴、茶具和餐具都可以進行消毒殺菌。低溫型電子消毒柜耗電量一般都比較小,家中使用的消毒柜多在200瓦以下,價格相對比較便宜。</p><p> 根據(jù)中國預(yù)防醫(yī)學科學院消毒研究中心測試數(shù)據(jù)表明:消毒柜內(nèi)部溫度必須達到125℃,而且需要持續(xù)保持10分鐘,才能把對人身體有害的病菌殺死。由于
17、這個原因,只有單一遠紅外線消毒功能的消毒柜中不適宜存放塑料器皿,因為要想在消毒柜內(nèi)達到125℃,無論是采用石英管還是電熱絲發(fā)熱,發(fā)熱元件附近的溫度肯定會高于125℃,塑料容器在長時間的烘烤之下,很容易發(fā)生變形。</p><p> 縱觀國所有的消毒柜產(chǎn)品,其發(fā)展方向就是系統(tǒng)采用微電腦控制,VFD動態(tài)顯示當前系統(tǒng)工作情況和其他參數(shù),同時采用數(shù)碼控制定時開關(guān)、自動除臭等,采用高新納米磁性門封材料、排氣孔特別設(shè)有防蟲網(wǎng)
18、,有效杜絕二次污染的消毒柜等?! ?lt;/p><p> 1.3 本文主要的研究內(nèi)容</p><p> 本文主要研究基于89C51單片機控制的消毒框系統(tǒng),設(shè)計中前端溫度采集電路采用的是鉑熱電阻PT-100為基礎(chǔ)的電橋電路,然后經(jīng)過放大電路,將采集的數(shù)據(jù)送單片機處理并在7279模塊中顯示出來。</p><p> 本設(shè)計是最適合老百姓的,有良好的人機對話界面,有簡單
19、的按鍵操作,動態(tài)可調(diào)的工作參數(shù),都是十分人性化的。相對于其他的那些消毒柜,本設(shè)計很容易實現(xiàn),成本低,一切按照工業(yè)設(shè)計的流程進行的,對于工業(yè)生產(chǎn)有很大的意義。</p><p> 本設(shè)計使用的是單片機智能控制,高效并安全地實現(xiàn)溫度的精確控制,相比起來有更大的優(yōu)勢。而且本設(shè)計還提供了為了讓系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作的外圍電路,比如上電復(fù)位與系統(tǒng)復(fù)位相結(jié)合等,它為整個消毒柜系統(tǒng)的正常工作提供了有力的保證。[1]</p>
20、;<p> 2 系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p> 2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求[2]</p><p> A. 設(shè)置三個功能鍵:消毒、保溫、停止;</p><p> B. 按下消毒鍵,加熱裝置進行加熱,當溫度達到125度時,停止加熱,其加熱的時間可通過鍵盤設(shè)定;</p><p> C. 按下保溫鍵,在50度以下接通加熱
21、器,達到70度關(guān)閉,一直持續(xù)工作,其加熱的時間可通過鍵盤設(shè)定;</p><p> D. 按下停止鍵,就停止工作;</p><p> E. 采用的是PT-100鉑熱電阻測溫,A/D轉(zhuǎn)換采用的是ADC0809;</p><p> F.采用的是7279芯片管理鍵盤顯示。</p><p> 2.2 系統(tǒng)組成框圖</p><
22、;p> 圖2.2-1 系統(tǒng)組成框圖</p><p> 2.3 系統(tǒng)工作原理[3]</p><p> 本次設(shè)計采用鉑熱電阻PT-100溫度傳感器實現(xiàn)從溫度到電阻值的轉(zhuǎn)換,PT-100的溫度每上升1度,其阻值就增大0.38歐姆,電橋?qū)T-100電阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓變化、再經(jīng)集成運放TL084放大成0-5V的電壓(值不會超過5Ⅴ),然后經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字的信號送8
23、9C51單片機系統(tǒng), 89C51單片機對所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)濾波、變換等處理后送入7279顯示模塊中進行顯示,從而完成對溫度的采集。89C51單片機再對鍵盤的掃描結(jié)果和即時溫度值的處理,實現(xiàn)對溫度的控制,系統(tǒng)設(shè)計了加熱,保溫,停止三鍵,按下加熱功能鍵時,單片機控制加熱器,開始進行加熱,當溫度到達125度時停止加熱,按下保溫鍵時,溫度小于50度,加熱器開始加熱,溫度超過70度,停止加熱,當按下停止鍵時,一切程序停止運作。在此基礎(chǔ)上,設(shè)置了一個校
24、時鍵,當按下校時鍵時,無論加熱器加熱與否,要到達設(shè)定的時間才停止工作。如此達到實驗要求。完成實驗。</p><p><b> 3 硬件電路設(shè)計</b></p><p><b> 3.1 方案論證</b></p><p> 方案一:本方案采用的是新型的溫度傳感器LM35構(gòu)成前端溫度傳感電路,LM35輸出可以從0度開
25、始,該器件采用的是塑料封裝TO992,工作的電壓4~30V。LM35前端電路直接與ADC0809溫度采樣電路相連接。系統(tǒng)采用的是以51單片機為核心的微電腦控制,主要通過單片機啟動ADC0809電路,對前端電路直接進行采樣,得到采樣的數(shù)字值由單片機將其經(jīng)數(shù)學變換處理,轉(zhuǎn)換成真正的溫度值。</p><p> 鍵盤控制則采用的是以HD7279為核心的鍵盤顯示電路,由它來控制消毒、保溫、停止等功能,并設(shè)置校時鍵,隨時設(shè)
26、置當前工作狀態(tài)和需要保持的時間。7279鍵盤顯示電路帶有8個數(shù)碼管,用來顯示當前系統(tǒng)工作情況,如倒計時時間,實時溫度等。加熱器與單片機用繼電器來隔開,繼電器用來智能控制消毒柜的加熱。</p><p> 本方案的特點是:前端溫度電路直接采用LM35溫度傳感器,具有轉(zhuǎn)換速度快,靈敏度高的特點,但是測量精度不夠,抗干擾性能差的,受工作環(huán)境因素的影響較大。</p><p> 方案一電路原理圖如
27、下所示:</p><p> 圖3.1-1 方案一電路原理圖</p><p> 方案二: 在此次實驗中也可以采用鉑熱電阻溫度傳感器PT-100,由含鉑熱電阻PT-100為橋臂的電橋,過程中其溫度的變化將引起PT-100電阻值的改變,最終轉(zhuǎn)變成電壓的變化,但電橋輸出的電壓最多只能有幾十毫伏,所以必須經(jīng)ICL7650放大后才能輸出0~5V的電壓,達到實驗所要求的電壓,再經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換
28、成8位數(shù)字信號送至單片機。</p><p> 單片機開發(fā)系統(tǒng)對所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波、變換等處理后送到7279進行顯示,以實現(xiàn)對溫度的測量。測量出即時溫度值之后要進行的就是根據(jù)溫度的值和7279對鍵盤的掃描結(jié)果進行相應(yīng)的處理,比如加熱、保溫、停止等,這些就需要靠軟件程序來輔助完成,還要通過加熱裝置來進行相應(yīng)的操作,從而完成此次設(shè)計的要求。加熱器是由單片機控制,安全管理加熱器的啟動與停止,加熱裝置將單片機核心系統(tǒng)與
29、加熱器隔離,防止加熱器的高溫對系統(tǒng)造成損傷,起到了以小電流控制大電流而安全控制的作用。</p><p><b> 3.2 方案確定</b></p><p> 由于設(shè)計要求最高的溫度需要達到了125℃,而LM35系列傳感器達不到要求的這個溫度,而且價格也高。所以不采用這一方案。而在實驗中已經(jīng)采用過方案二,并且成功的測量出了溫度值,因此對用PT-100測溫的性能及參
30、數(shù)都比較了解,做起來也是得心應(yīng)手,對整個電路如何調(diào)試,分析,工作原理都比較熟悉,就算是出現(xiàn)了什么問題也能很好的得到解決,所以我最終決定采用方案二。</p><p> 3.3 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計</p><p> 主控機系統(tǒng)采用了Atmel 公司的89C51 單片機,它包含有128 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器,內(nèi)置4K的電可擦除FLASH ROM,可以進行重復(fù)的編程,大小可以滿足主控機軟件系統(tǒng)設(shè)計
31、,故不必再擴展程序存儲器。復(fù)位電路和晶振電路是89C51 工作所需的最簡的外圍電路。</p><p> 單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖3.3-1所示。</p><p> 89C51 的復(fù)位端是一個史密特觸發(fā)輸入,高電平有效,而系統(tǒng)中的時鐘接口和CAN 總線接口的復(fù)位信號都是低電平有效。在復(fù)位電路中,按一下復(fù)位開關(guān)就使在RS端出現(xiàn)一段時間的高電平,經(jīng)過74LS14 的一次反相整形,提供給單片機
32、復(fù)位端。再經(jīng)過一次反相整形,通過I/ORST 端提供給外部接口電路。外接12M 晶振和兩個20P 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時鐘電路。</p><p> 圖3.3-1 單片機最小系統(tǒng)電路圖</p><p> 3.4 溫度轉(zhuǎn)換與放大電路</p><p> 溫度轉(zhuǎn)換與放大電路模塊如圖3.4-1所示,它主要由電橋電路和放大電路構(gòu)成。</p><p&g
33、t; 本電路主要采用的是以PT-100為核心的電橋電路,將當前溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化,從而造成電橋的不平衡,使得電橋輸出在一定范圍的微小且精確電壓,再由放大電路對這個微小電壓進行放大,放大之后才送到ADC0809的IN0口進行采樣轉(zhuǎn)換。[4]</p><p> 圖3.4-1 溫度轉(zhuǎn)換與放大電路</p><p> 3.4.1 電橋電路</p><p>
34、 電橋電路如圖3.4.1-1中所示,電橋電路中采用的是PT-100鉑熱電阻作為一條橋臂,構(gòu)成溫度傳感器,PT-100鉑熱電阻是利用阻值隨溫度而變化的特性來測量溫度,PT-100的溫度每上升1度,其阻值相應(yīng)增大0.38歐姆,且在0℃~500℃范圍內(nèi)的電阻溫度曲線的線性度都比較好。消毒柜要求的溫度范圍是0-130℃之間,在這范圍之內(nèi)PT-100的線性度是最好的,它有很好的穩(wěn)定性和測量精度,測溫范圍比較寬。[5]</p><
35、;p> 圖3.4.1-1 電橋電路</p><p> 鉑熱電阻與溫度之間的關(guān)系近似線性關(guān)系如下:</p><p> 在-200℃~ 0℃范圍,溫度為t℃時的阻值Rt的表達式為:</p><p><b> (3.4.1-1)</b></p><p> 在溫度為0℃~ 650℃范圍內(nèi):</p>
36、<p><b> (3.4.1-2)</b></p><p><b> 式中的分度常數(shù)為:</b></p><p> A=3.96847×(1/℃) ,B=-5.847×(1/℃),C=-422×(1/℃)</p><p> 是在0℃時阻值為100Ω。下面列出鉑熱電阻在0℃~
37、 100℃時的電阻值:</p><p> 表3.4.1-2 鉑熱電阻與溫度之間的關(guān)系表</p><p><b> 電橋計算:</b></p><p><b> (3.4.1-3)</b></p><p> 設(shè) ?。?00Ω) </p><p><b&g
38、t; (3.4.1-4)</b></p><p> 當T=0℃時, 即,電橋處于平衡 </p><p> (3.4.1-5) </p><p><b> T>0℃時 ∵<<</b></p><p> ∴ (3.4.1-6)</p><
39、p> 取T=100℃時,=138.5Ω,=10K,=100Ω,VDD = 12V</p><p><b> (3.4.1-7)</b></p><p> 所以,當溫度T變化在0~100℃時,△U的變化范圍是 0~45.7mV。</p><p> 3.4.2 測量放大電路</p><p> 三運放結(jié)構(gòu)的測
40、量放大器由兩級組成,兩個對稱的同相放大器構(gòu)成第一級,第二級為差動放大器—減法器,如圖3.4.2-1所示。</p><p> 圖3.4.2-1 測量放大電路</p><p> 設(shè)加在運放A1同相端的輸入電壓為V1,加在運放A2同相端的輸入電壓為V2,若A1、A2、A3都是理想運放,則V1=V4, V2=V5 </p><p>&
41、lt;b> (3.4.2-1)</b></p><p><b> (3.4.2-2)</b></p><p><b> (3.4.2-3)</b></p><p> 所以,測量放大器第一級的閉環(huán)放大倍數(shù)為: </p><p><b
42、> (3.4.2-1)</b></p><p> 整個放大器的輸出電壓為:</p><p><b> (3.4.2-2)</b></p><p> 為了提高電路的抗共模干擾能力和抑制漂移的影響,應(yīng)根據(jù)上下對稱的原則選擇電阻,若取R1=R2,R4=R6,R5=R7,則輸出電壓為:</p><p>
43、<b> ?。?.4.2-3)</b></p><p> 第二級的閉環(huán)放大倍數(shù):</p><p><b> ?。?.4.2-4)</b></p><p> 整個放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)為: </p><p><b> (3.4.2-5)</b></p><
44、p> 若取Rk=R5=R6=R7,則Vo=V6-V3,Af2=-1</p><p><b> ?。?.4.2-6)</b></p><p> 由上可看出,改變電阻RG的大小,可方便的調(diào)節(jié)放大器的增益,在集成化的測量放大器中,RG是外接電阻,用戶可根據(jù)整機的增益要求來選擇RG的大小。</p><p> 此外,由上述推導(dǎo)可見,輸出電壓V
45、o與輸入電壓的差值是正比,所以在共模電壓作用下,輸出電壓Vo為0,這是因共模電壓作用在RG的兩端不會產(chǎn)生電位差,故RG上不存在共模分量對應(yīng)的電流,也就不會它的輸出,即使共模輸入電壓發(fā)生了變化,也不會引起輸出。因此,測量放大器具有比較高的共模抑制能力,通常選取R1=R2,其目的是為了抵消A1和A2本身共模抑制比不等造成的誤差和克服失調(diào)參數(shù)及其漂移的影響。</p><p> 然而,對高流共模電壓,一般接法的測量放大
46、器不能完全抑制,在實際應(yīng)用中,常采用驅(qū)動屏蔽技術(shù)來克服高流共模電壓的影響。</p><p> 3.5 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路</p><p> 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路是以ADC0809為核心的A/D轉(zhuǎn)換電路,如圖3.5-1所示。</p><p> 圖3.5-1 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路</p><p> 在使用ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時,應(yīng)注意以下問題:&l
47、t;/p><p> A. ADC0809 的零點不用調(diào)整。滿刻度調(diào)整時,先給輸入端加入電壓,使?jié)M刻度所對應(yīng)的電壓值是:</p><p><b> ?。?.5-1)</b></p><p> 式中 VIN+表示實際輸入電壓值;</p><p> Vmax表示輸入電壓的最大值;</p><p>
48、Vmin表示輸入電壓的最小值;</p><p> 當輸入電壓與VIN+值相當時,調(diào)整VREF2端電壓值使輸出碼為FEH 或者FH。</p><p> B. 參考電壓的調(diào)節(jié)。在使用A/D 轉(zhuǎn)換器時,為保證其轉(zhuǎn)換精度,要求輸入電壓滿量程使用。如輸入電壓動態(tài)范圍較小,則可調(diào)節(jié)參考電壓,以保證小信號輸入時ADC0809 芯片8位的轉(zhuǎn)換精度。</p><p> C. 接
49、地。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接,否則干擾很嚴重,以至影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準確性。A/D、D/A及取樣保持芯片上都提供了獨立的模擬地(AGND)和數(shù)字地(DGND)的引腳。在線路設(shè)計中,必須將所有的器件的模擬地和數(shù)字地分別連接,然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點上相連。</p><p> 其中:Vin(+)為模擬電壓輸入端,A-GND為模擬地,作為輸入模擬電壓和基準電壓基地端的接地參考點。VREF 為基準
50、電壓輸入端,接MC1403提供穩(wěn)定的參考電壓。WR和RD接89C51 的讀寫端。ADC0804在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的工作過程:采集數(shù)據(jù)時,首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令,在該指令執(zhí)行過程中,微處理器在控制總線的同時產(chǎn)生CS、WR 低電平信號,啟動A/D 轉(zhuǎn)換器工作,ADC0804經(jīng)100us 后將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存于輸出鎖存器,并在等待轉(zhuǎn)換結(jié)束后,通知微處理器可來取數(shù)。微處理器立即執(zhí)行輸入指令,以產(chǎn)生CS、RD低電平信號到ADC08
51、04 相應(yīng)引腳,將數(shù)據(jù)取出并存入存儲器中。整個數(shù)據(jù)采集過程中,由微處理器有序的執(zhí)行若干指令完成。</p><p> 本次設(shè)計在AD 采樣部分電路設(shè)計沒有選用中斷方式,因為在加熱裝置選取的部分,選用的為小功率加熱器,在一定時間內(nèi)溫度的變化不是很明顯。在本系統(tǒng)實時要求不是很高情況下,采用延時方式對系統(tǒng)執(zhí)行速度影響不是很大。</p><p> 3.6 溫度控制電路</p>&
52、lt;p> 圖3.6-1 溫度控制電路</p><p> 本設(shè)計采用的是單片機利用PWM波來控制加熱的溫控電路,其電路圖如圖3.6-1所示,由兩級三極管放大電路組成,第一級放大采用9014三極管,其放大倍數(shù)可達1000以上,而第二級采用大功率的達林頓管TIP122,當P1.4腳輸出低電平時,三極管導(dǎo)通,控制加熱器進行加熱[6]。</p><p> TIP122是大功率三極管,
53、當Vce=3V,Ic=0.5A時,其放大倍數(shù)為Hfe=1000。其等效電路見圖3.6-2。</p><p> 圖3.6-2 TIP122等效電路</p><p><b> 3.7 顯示模塊</b></p><p> 圖3.7-1 HD7279的管腳圖</p><p> HD7279是一種管理鍵盤和LED顯示器
54、的專用智能控制芯片。HD7279的管腳圖如圖3.7-1。</p><p> DIG0~DIG7和SA~SG是64鍵盤的列線和行線端口,完成對鍵盤的監(jiān)視,譯碼和鍵值的識別。在8×8陣列中每個鍵的鍵碼是用十六進制表示的,可用讀鍵盤數(shù)據(jù)指令讀出,其范圍是00H~3FH。 HD7279與微處理器僅需4條接口線,其中CS為片選信號(低電平有效)。當微處理器訪問HD7279(讀鍵號或?qū)懼噶睿r,應(yīng)將片選端置為低電
55、平。DATA為串行數(shù)據(jù)端,當向HD7279發(fā)送數(shù)據(jù)時,DATA為輸入端;當HD7279輸出鍵盤代碼時,DATA為輸出端。CLK為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時鐘輸入端,時鐘的上升沿表示數(shù)據(jù)有效。KEY為按鍵信號輸出端,在無鍵按下時為高電平;而有鍵按下時此引腳變?yōu)榈碗娖讲⑶乙恢北3值芥I釋放為止。</p><p> RC引腳用于連接HD7279的外接振蕩元件,其典型值R=1.5kΩ,C=15pF。RESET為復(fù)位端。該端口由
56、低電平變成高電平并保持25ms即復(fù)位結(jié)束。通常,該端口接+5V即可。DIG0~DIG7分別為8個LED管的位驅(qū)動輸出端。SA~SG分別為LED數(shù)碼管的A段~G段的輸出端。DP為小數(shù)點的驅(qū)動輸出端。HD7279片內(nèi)具有驅(qū)動電路,它可以直接驅(qū)動1英寸及以下的LED數(shù)碼管,使外圍電路變得簡單可靠。A-G和DP為顯示數(shù)據(jù),分別對應(yīng)7段LED數(shù)碼管的各段。當對應(yīng)的數(shù)據(jù)位為‘1’時,該段點亮,為‘0’時則不亮。此指令靈活,通過造字形表,可以顯示用戶
57、所需的字符。字形碼表如表3.7-2所示:</p><p> 表3.7-2 7279字形表</p><p> HD7279鍵盤顯示電路如圖附錄2。</p><p><b> 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p> 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計原理[7]</p><p> 本程序中使用T0定
58、時器啟動A/D轉(zhuǎn)換0809,用T0產(chǎn)生100ms的定時,晶振為6MHz,記數(shù)脈沖周期T=2us,設(shè)定時初值為X,(2^16-X)*2us=100ms,X=3CB0H,所以TH0=3CH,TL0=0B0H。用INT1中斷處理,當0809轉(zhuǎn)換完成后,從P0口讀數(shù)、再轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)、送顯緩區(qū)、再根據(jù)鍵盤掃描的結(jié)果對溫度值進行比較判斷,當按下的鍵是加熱功能鍵時,系統(tǒng)要控制加熱器,開始加熱,當溫度到達125度時停止加熱,當按下保溫鍵時,當溫度低于
59、50度時,加熱器開始加熱,當溫度高于70度,停止加熱,當按下停止鍵時;一切動作停止。通過在主程序里面設(shè)立標志,中斷程序查詢標志的方法實現(xiàn)溫度與按鍵的統(tǒng)一和“同步”,實時的控制加熱器的工作,以達到人們所要求達到的效果。</p><p> 4.2 主程序設(shè)計[8]</p><p> 主程序主要完成初始化、顯示處理、送7279顯示、鍵盤掃描以及鍵處理等功能,其中初始化又涉及內(nèi)存單元,顯緩區(qū)
60、,堆棧,及各寄存器的初始化,其流程框圖見圖4.2-1。</p><p> 圖4.2-1 主程序框圖</p><p> 4.3 中斷服務(wù)程序設(shè)計[8]</p><p> 中斷服務(wù)程序先保護現(xiàn)場后,再完成溫度的采集與濾波,和加熱器的控制,定時時間的控制,定時時間采用倒計時方式,使得定時時間易于控制。中斷服務(wù)程序流程框圖如圖4.3-1。</p>&
61、lt;p> 圖4.3-1 中斷服務(wù)程序流程框圖</p><p> 4.4 系統(tǒng)子程序設(shè)計</p><p> 本軟件設(shè)計中,系統(tǒng)子程序的設(shè)計是整個程序設(shè)計的重中之重,子程序以模塊化的方式實現(xiàn)各個獨立功能,再通過主程序來調(diào)用功能子程序,使整個程序?qū)崿F(xiàn)完整的功能。</p><p> 4.4.1 溫度采樣及濾波子程序</p><p>
62、; 溫度采樣及濾波子程序是先啟動ADC0809并延時后對0通道采樣,采樣十次后,將采樣值存放于以50H為首址的內(nèi)存單元中。采樣完成后,調(diào)用濾波子程序,先去最大值,去最小值,再求平均值,從而得到比較準確的采樣值。其流程框圖如圖4.4.1-1所示。</p><p> 圖4.4.1-1 采樣濾波子程序流程框圖</p><p> 在濾波程序中,利用冒泡法,逐個比較找出最大值與最小值并去掉,
63、將各個值移位到50H~57H中,再將50H~57H的8個采樣值相加,求平均值,保存到5AH中,至此就得到了比較準確,消除了干擾后的穩(wěn)定的溫度采樣值。</p><p> 4.4.2 顯示處理子程序[9]</p><p> 顯示處理主要完成將要顯示的字符查表得到其字形碼后送到7279顯示模塊顯示出來。7279采用串行接口,每發(fā)送一位都要延時,且要對其初始化后才可能正確地顯示。</p
64、><p> 顯示處理子程序流程框圖如圖4.4.2-1所示。</p><p> 圖4.4.2-1 顯示處理子程序流程框圖</p><p> 4.4.3 消毒子程序</p><p> 消毒子程序主要是將消毒標志置為1,將保溫標志置為0,再點亮消毒指示燈,判斷計時時間到達否,到達則關(guān)加熱器,沒到則開加熱器。消毒子程序流程框圖如圖4.4.3-1
65、所示。</p><p> 圖4.4.3-1 消毒子程序流程框圖</p><p> 4.4.4 保溫子程序</p><p> 保溫子程序主要用于當用戶按下保溫鍵時對系統(tǒng)進行保溫。先點亮保溫指示燈,置保溫標志為1,再判斷倒計時是否到0,若沒到則再檢測當前系統(tǒng)的溫度是否在50-70度之間,大于70度時關(guān)加熱器,小于50度時開加熱器。若倒計時歸零時,直接停止保溫,其
66、流程框圖如圖4.4.4-1所示。</p><p> 圖4.4.4-1 保溫子程序流程框圖</p><p> 4.4.5 停止子程序</p><p> 停止子程序主要在用戶按下停止鍵以后被調(diào)用,停止子程序運行后將消毒、保溫標志置零,將消毒、保溫指示燈熄滅,關(guān)閉加熱器,再讓鍵盤重新顯示PGOOD。其流程圖如圖4.4.5-1所示。</p><
67、p> 圖4.4.5-1 停止子程序流程框圖</p><p> 4.4.6 鍵盤處理子程序</p><p> 鍵盤處理主要是不斷的掃描7279模塊中的鍵盤,若有鍵按下時,則根據(jù)得到的鍵值查表求出其鍵號,將鍵號存放于寄存器ACC中供主程序處理。其流程圖如圖4.4.6-1所示。</p><p> 圖4.4.6-1 鍵盤處理子程序流程圖</p>
68、;<p> 5 調(diào)試與結(jié)果分析</p><p><b> 5.1 硬件調(diào)試</b></p><p> A. 根據(jù)設(shè)計的方案,按照詳細電路圖,開始進行組裝調(diào)試。分模塊進行電路的連接,并且每連接一級電路檢測一下,再去連接其他電路。按照設(shè)計的電路圖,依次將其它部分連接好,用電壓表檢測各級輸出無誤后確定整個電路連接正確再進行下面的操作,看是否達到了所期
69、望的要求效果,從而實現(xiàn)硬件方面的連接。</p><p> B. 檢測7279鍵盤顯示模塊,因為通過鍵盤顯示,可以直觀的知道程序是否基本運行正常,是否按時預(yù)定的顯示。</p><p> C. 電橋的調(diào)零與調(diào)滿。先斷開電橋電路與放大電路的連接,調(diào)節(jié)電橋的變阻器,使得A點電壓為零,調(diào)零后保持電橋中的電位器固定不動,再接上放大電路,調(diào)節(jié)放大電路中的變阻器RG到一定值,使得B點電壓為一整數(shù)值如5
70、.0V。重復(fù)調(diào)零與調(diào)滿2-3次,使得溫度測量更加準確。調(diào)零與調(diào)滿完成后,電壓變化與溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系就確定了。</p><p><b> 5.2 軟件調(diào)試</b></p><p> A. 排除硬件故障后開始對程序進行調(diào)試,調(diào)試軟件時采取的是分步測試后再集成測試的原則,將鍵掃程序輸入單片機開發(fā)系統(tǒng),運行后按開發(fā)系統(tǒng)上的鍵盤,看顯示數(shù)碼管能否顯示所按鍵的鍵號。在此基礎(chǔ)上
71、,將完整的程序輸入單片機開發(fā)系統(tǒng),運行后用示波器觀察89C51的P1.0端的信號是否會隨按鍵而發(fā)生由高電平向低電平的跳變,若有跳變說明軟件調(diào)試成功。</p><p> B. 用手握住PT-100鉑熱電阻使得溫變化,觀察7279模塊是否能實時顯示當前溫度。測試發(fā)現(xiàn),72797能實時顯示溫度,但顯示的溫度閃爍太快,難以分辨,主要原因為測量電路有干擾,在不改變硬件電路情況,在采樣程序中加入濾波功能,每次采樣十個點,去
72、除最大值、最小值,再求平均值,從而消除了不穩(wěn)定因素,使溫度變化較為穩(wěn)定,測量準確度得以擔高。</p><p> C. 調(diào)試倒計時功能時,調(diào)試發(fā)現(xiàn)秒減為00時,再減1就出現(xiàn)亂碼,一旦出現(xiàn)亂碼,說明時鐘出錯,定時功能就不能正常實現(xiàn),即使定時時間已到,系統(tǒng)也不會執(zhí)行相應(yīng)的動作。分析原因,得出結(jié)論:60秒倒計時完成后秒應(yīng)該再次恢復(fù)初值59,這樣才能繼續(xù)倒倒計時。</p><p><b>
73、; 5.3 調(diào)試結(jié)果</b></p><p> 經(jīng)過詳細的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試之后,系統(tǒng)工作正常,7279模塊8位數(shù)碼管前三位實時顯示當前溫度在000-150范圍內(nèi),第四位顯示“-”,后四位倒計時顯示分和秒。按下“消毒鍵”時,系統(tǒng)接通加熱器,點亮加熱指示燈,當溫度到達到125度時,停止加熱;按下“保溫鍵”,當溫度低于50度時,系統(tǒng)啟動加熱,當溫度高于70度時,系統(tǒng)停止加熱;按下“停止鍵”時,系統(tǒng)回
74、到初始狀態(tài)。</p><p> 若按下“校時鍵”,輸入2位數(shù)字后,再按“確認鍵”,則系統(tǒng)啟動定時,倒計時顯示當前時間,當時間走到00.00時,系統(tǒng)復(fù)位,停止消毒/保溫。</p><p><b> 6 總結(jié)</b></p><p> 畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工
75、作能力的具體訓(xùn)練和考察過程,隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新月異,單片機已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域,</p><p> 回顧起此次單片機畢業(yè)設(shè)計,我仍感慨頗多,的確,從選題到定稿,從理論到實踐的日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學到很多很多的的東西,同時不儀可以鞏固了以前所學過的知識,而且學了很多在書本所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是非常重要的,只是理論知識是遠遠不夠的,只有
76、把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。在設(shè)計的過程中遇到問題可以說是困難重重,畢竟這樣的設(shè)計做的少,難免會遇到過各種各樣的問題,同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,比如說不懂一些元器件的使用方法,對單片機編程掌握得不好等等。</p><p> 通過本次畢業(yè)設(shè)計我逐漸掌握了用單片機進行
77、實際產(chǎn)品的開發(fā)的基本過程,加強了模塊化設(shè)計思想的培養(yǎng),進一步熟悉了單片機編程,同時也增加了對本專業(yè)的興趣,培養(yǎng)了實際操作和編程技能,為今后走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b> 附錄1:電路原理圖</b></p><p> 附錄2:HD7279鍵盤顯示電路</p><p><b> 附錄3:源程序</b&g
78、t;</p><p> ORG 0000H ;主程序入口地址</p><p> LJMP MAIN_1 ;跳入主程序</p><p> ORG 000BH ;中斷入口地址</p><p> LJMP INT_T0
79、 ;跳入中斷子程序 </p><p> MAIN_1:MOV SP,#67H ;堆棧段地址</p><p> MOV R7,#50H </p><p> MOV R0,#20H</p><p> M_0: CLR A</p><p><b> M
80、OV @R0,A</b></p><p><b> INC R0</b></p><p> DJNZ R7,M_0 ;清工作單元</p><p> ACALL CHUSHI;調(diào)用初始化子程序</p><p> MOV TMOD,#01H;定時器T0</p&g
81、t;<p> MOV TL0,#0B0H</p><p> MOV TH0,#3CH ;定時器賦初值</p><p> MOV IE,#82H;開中斷</p><p> CLR P1.6 ;指示燈初始化</p><p> CLR TR0 ;不啟動定時</
82、p><p> MAIN_2:ACALL DIR_0 ;調(diào)顯示處理子程序</p><p> LCALL DIR ;調(diào)顯示程序</p><p> LCALL HOT_NOT ;調(diào)溫度控制子程序</p><p> LCALL A_D ;調(diào)采樣子程序&
83、lt;/p><p> LCALL KEY ;調(diào)鍵盤掃描程序</p><p> CJNE A,#0FFH,M_1 ;判斷是否有鍵按下,若有則跳</p><p><b> M_1</b></p><p> SJMP MAIN_2 ;跳轉(zhuǎn)到MAIN
84、_2 </p><p> M_1: CJNE A,#0AH,M_2 ;判斷鍵號是否與0A相等,不相則轉(zhuǎn)M_2</p><p> M_2: JNC M_3 ;鍵號大于0A轉(zhuǎn)M_3</p><p> ACALL SKEY ;小于則調(diào)用數(shù)鍵處理程序</p
85、><p> SJMP MAIN_2 ;跳轉(zhuǎn)到MAIN_2</p><p> M_3: CJNE A,#0AH,M_4 ;判斷鍵號是否與0A相等,不</p><p><b> 等則轉(zhuǎn)M_4</b></p><p> ACALL MKEY_1 ;調(diào)用定時鍵子
86、程序</p><p> SJMP MAIN_2 ;跳轉(zhuǎn)至MAIN_2</p><p> M_4: CJNE A,#0BH,M_5 ;判斷鍵號是否與0B相等,不</p><p><b> 等則轉(zhuǎn)M_5</b></p><p> ACALL MKEY_2
87、;相等則調(diào)用確定鍵子程序</p><p> SJMP MAIN_2 ;跳轉(zhuǎn)到MAIN_2</p><p> M_5: CJNE A,#0CH,M_6 ;判斷鍵號是否與0C相等,</p><p><b> 不等則轉(zhuǎn)M_6 </b></p><p> ACALL XIAODU
88、 ;若相等則跳轉(zhuǎn)到消毒子程序 </p><p> SJMP MAIN_2 ;跳轉(zhuǎn)到MAIN_2 </p><p> M_6: CJNE A,#0DH,M_7 ;判斷鍵號是否與0D相等,不</p><p><b> 等則跳轉(zhuǎn)到M_7</b></p><
89、;p> ACALL BAOWEN ;若相等則調(diào)用保溫子程序</p><p> SJMP MAIN_2 跳轉(zhuǎn)到MAIN_2 </p><p> M_7: CJNE A,#0EH,M_8 ;判斷鍵號是否與0E相等,不</p><p><b> 等則轉(zhuǎn)到M_8 </b>&
90、lt;/p><p> ACALL STOP ;調(diào)用停止子程序</p><p> M_8: SJMP MAIN_2 ;跳轉(zhuǎn)到MAIN_2</p><p> A_D: MOV R0,#50H ;建立存放采樣值單元首地址</p><p> MOV R7,#0AH
91、 ;采樣次數(shù)</p><p> MOV DPTR,#0A000H ;0通道地址</p><p> LP7: MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換</p><p> MOV R6,#1EH </p><p> DJNZ R6,$ ;延時1
92、20微秒</p><p> MOVX A,@DPTR ;采樣</p><p> MOV @R0,A ;采樣值放R0所指單元 </p><p> INC R0 ;修改地址</p><p> DJNZ R7,LP7 ;采樣10次<
93、;/p><p> ACALL FMAX ;調(diào)用去最大值子程序 </p><p> ACALL FMIN ;調(diào)用去最小值子程序</p><p> ACALL AVG ;調(diào)用求平均值子程序 </p><p> MOV A,5AH ;濾波值存放
94、于A中</p><p> MOV B,#100 ;最高溫度設(shè)為100度</p><p> MUL AB ;0到100顯示</p><p><b> MOV A,B</b></p><p> MOV 60H,A ;采集的溫度值存放于A中</p>
95、;<p> LCALL ER_SHI ;二進制轉(zhuǎn)化為十進制</p><p> RET ;返回</p><p> ER_SHI: MOV A,60H ;溫度值送A</p><p> MOV R0,#42H ;顯緩區(qū)首地址</p
96、><p> MOV R7,#3 ;循環(huán)次數(shù)為3</p><p> LP: MOV B,#0AH ;10送寄存器B</p><p> DIV AB </p><p><b> XCH A,B</b></p><p>&
97、lt;b> MOV @R0,A</b></p><p><b> XCH A,B</b></p><p> DEC R0 ;修改指針</p><p> DJNZ R7,LP ;循環(huán)3次</p><p><b> RET<
98、;/b></p><p> FMAX: MOV R7,#09H ;循環(huán)次數(shù)為9</p><p> MOV R0,#50H ;濾波值放入以50H為首的單元</p><p> LP11: MOV A,@R0 ;取第一個數(shù)放A中</p><p> INC R
99、0 ;指向第二個數(shù)</p><p> CLR C ;清進位標志</p><p> SUBB A,@R0 ;第1、2個數(shù)比較</p><p> JC DONE ;若小于則轉(zhuǎn)到DONE</p><p> MOV A
100、,@R0 </p><p> DEC R0 ;修改指針</p><p> XCH A,@R0 ;交換</p><p><b> INC R0</b></p><p><b> MOV @R0,A</b></
101、p><p> DONE: DJNZ R7,LP11 ;循環(huán)比較</p><p> RET ;子程序結(jié)束</p><p> FMIN: MOV R7,#08H ;去最小值程序</p><p> MOV R0,#50H ;取數(shù)
102、</p><p> LP1: MOV A,@R0 ;第1個數(shù)放入A中</p><p> INC R0 ;地址加1</p><p> CLR C ;清借位</p><p> SUBB A,@R0 ;比較
103、第1、2個數(shù)</p><p> JNC DONE1 ;A中數(shù)大,沒借位轉(zhuǎn)</p><p> MOV A,@R0 ;大數(shù)放A中</p><p> DEC R0 ;地址減1</p><p> XCH A,@R0 ;大數(shù)放
104、A中</p><p> INC R0 ;地址再加1</p><p><b> MOV @R0,A</b></p><p> DONE1: DJNZ R7,LP1 ;記數(shù)值不為零,繼續(xù)比較</p><p><b> RET</b>
105、;</p><p> AVG: MOV R7,#08H ;求平均值子程序</p><p> MOV R6,#03H</p><p> MOV R0,#50H ;取數(shù)</p><p> MOV R3,#00H ;清存放和的單元</p><
106、;p> MOV R4,#00H</p><p> LP2: MOV A,@R0 ;取第1個數(shù)</p><p> ADD A,R4 ;把第1個數(shù)放R4中</p><p> MOV R4,A ;4中放和的底位</p><p><b
107、> MOV A,R3</b></p><p> ADDC A,#00H ;加進位 </p><p> MOV R3,A ;和放入R3中</p><p> INC R0 ;地址加1 </p><p> DJNZ R7,
108、LP2 ;記數(shù)器不為零,循環(huán)</p><p> LP3: MOV A, R3</p><p><b> RRC A</b></p><p><b> MOV R3,A</b></p><p><b> MOV A,R4</b></
109、p><p><b> RRC A</b></p><p><b> MOV R4,A</b></p><p> DJNZ R6,LP3</p><p> MOV 5AH,R4</p><p><b> RET </b></p>&
110、lt;p> CHUSHI: CLR P1.0 </p><p> MOV R6,#0CH</p><p><b> DJNZ R6,$</b></p><p> MOV A,#0A4H </p><p> ACALL STFS</p>
111、;<p><b> MOV R6,#2</b></p><p> DJNZ R6,$</p><p> SETB P1.0</p><p> MOV 43H,#0AH ;查"-"字符</p><p> MOV 44H,#0BH
112、;查"good"字符</p><p> MOV 45H,#0AH</p><p> MOV 46H,#0DH</p><p> MOV 47H,#0EH</p><p> MOV 35H,#60H ;初始化定時單元</p><p> CLR P1.5
113、 ;初始化加熱指示燈</p><p><b> RET</b></p><p> DIR_0: JB 01H,D_1 ;顯示處理</p><p> JNB 02H,D_1</p><p><b> CLR 02H</b></p>
114、<p> MOV R0,#44H</p><p><b> MOV A,35H</b></p><p> ACALL A_R0</p><p><b> MOV A,31H</b></p><p> ACALL A_R0</p><p> D_1:
115、 RET</p><p> A_R0 : MOV R2,A</p><p><b> SWAP A</b></p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV @R0,A</b></p><p><b> INC R0<
116、/b></p><p><b> MOV A,R2</b></p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV @R0,A</b></p><p><b> INC R0</b></p><p><b>
117、RET</b></p><p> SKEY: JNB 01H,S_2</p><p> MOV R0,22H</p><p> MOV @R0,A ;A中放鍵值</p><p> INC 22H ;指向下一個數(shù)碼管</p><p>
118、MOV A,22H </p><p> CJNE A,#46H,S_1 </p><p> S_1: JC S_2</p><p> MOV 22H,#44H</p><p> S_2: RET </p><p> STOP: CLR TR0
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