基于单片机的模拟烘手器设计.doc

信息职业技术学院 毕业设计说明书(论文) 设计题目: 基于单片机的模拟 烘手器设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 2 学 号: 07 姓 名: 指导教师: 二一年九月十日 四川信息职业技术学院毕业设计任务书四川信息职业技术学院毕业设计任务书 学 生 姓 名 学号 7 班级应电 08-2专业应用电子技术 设计（或论文）题目基于单片机的模拟烘手器设计 指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式 备 注 工程师工程系应用电子技术 设计（论文）内容： 1.模拟烘手器设有凉风档、热风档； 2.模拟烘手器设有三个风速档； 3.电路复位时显示“0000” ； 4.完成电路设计方案的选择； 5.单元电路的设计； 6.整机电路的原理分析； 7.设计仿真与调试。 进度安排（时间具体到周）： 第 23 周：消化课题，查找资料，选择参考方案； 第 45 周：确定设计方案并熟悉部分器件的用途； 第 67 周：查找资料，进行单元电路的设计； 第 89 周：分析电路原理，完成设计过程，撰写初稿； 第 1011 周：按毕业论文的各项要求，整理论文； 第 1213 周：修改、完善论文，检查定稿； 第 14 周：制作答辩 ppt，准备答辩； 第 15 周：答辩。 主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)： 1 余锡存.单片机原理及接口技术.陕西:西安电子科技大学出版，2000 2 康华光.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社，2002 3 华永平.电子线路课程设计.福建:东南大学出版社，2004 4 林春方.电子线路学习指导与实训.北京:电子工业出版社，2004 5 杨宝清.实用电路手册.北京:机械工业出版社，2002 6 余载泉.protel 实战演练.北京:人民邮电出版社，2000 审 批 意 见 教研室负责人： 年 月 日 备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 目 录 摘 要 1 第 1 章 绪论 2 第 2 章 整体设计方案 3 2.1 方案选择 3 2.2 方案论证 4 第 3 章 硬件设计 5 3.1 单片机系统介绍 5 3.2 时钟电路及复位电路 7 3.2.1 时钟电路.7 3.2.2 复位电路.8 3.3 显示电路 9 3.4 红外检测电路 .10 3.5 热释检测电路 .10 3.6 按键电路 .11 3.7 加热及风控电路 .11 3.8 整机工作原理 .12 第 4 章 软件设计 .14 4.1 主函数流程图 .14 4.2 按键检测模块 .15 4.3 驱动模块 .15 4.4 中断模块 .16 第 5 章 系统的仿真 .18 5.1 模拟烘手器 keil软件的仿真 .18 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) i 5.1.1 keil 的介绍 .18 5.1.2 模拟烘手器的 keil 仿真.18 5.2 模拟烘手器protenus软件的仿真 18 5.2.1 protenus 的介绍 .18 5.2.2 模拟烘手器的 protenus 仿真.19 5.3 仿真结果 .19 总 结 .24 参考文献 .25 附录 1 整机原理图26 附录 2 元器件明细表27 附录 2 源程序28 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 0 页 共 36 页 摘 要 对于一台全自动的模拟烘手器而言，首先要能完成冷风、热风的烘手功能；同时 还要根据用户的不同要求设置几种不同的烘手程序；还要考虑是否检测到信号的输入 输出情况等。采用 at89c52 芯片为核心元件，与红外检测模块、热释检测模块、显示 模块、按键模块、加热及风控模块等构成模拟烘手器系统。利用了单片机的时钟电路、 复位电路、检测电路、驱动电路、显示电路设计的模拟烘手器，并采用 c 语言编程， 具有实时显示烘手器的各种工作状态的特点。设计的模拟烘手器主要功能有六项：冷 风风速一挡功能设置、冷风风速二挡功能设置、冷风风速三挡功能设置、热风风速一 挡功能设置、热风风速二挡功能设置以及热风风速三挡功能设置。烘手器具有风量大、 噪音小、灵敏度高、使用方便、反映迅速和安全等特点。 关键词关键词 模拟烘手器；at89c52；c 语言 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 1 页 共 36 页 第 1 章 绪论 随着科学技术的迅速发展，电子技术突飞猛进，人们生活水平日益增长，对生活 的要求也越来越高。而新时代的新产品将逐渐的替代落后的产品。在如今的社会，逐 渐的开始实现绿色、环保、卫生、安全的的美好城市。为了大家的安全健康着想，设 计出一款多功能化的烘手器已成为必要，比如许多宾馆和饭店等公共场合安装了自动 烘手器，它能够在不需要手接触的情况下将手烘干，使用方便，杜绝接触性细菌感染。 家庭要是安装上一个也是很实用的，不过市面上的绝大多数产品都是采用普通数字器 件例如：ne555，ne567，cd4069 等构成。其电路经过发射、接收、放大、整形、控制 五个过程。但目前市场上的烘手器的功能少、性能低、灵敏度低、可靠性差、电路安 装调试不方便，在许多方面还不能达到人们的需求。这就意味者设计者们应该有更高 的专业和技术水平，能够提出更多更好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实， 设计出更节能、功能更全面、体积更小、控制力更强的烘手器。为此，特设计了一款 基于单片机的模拟烘手器，再配合常用的电吹风就能轻松制作出一台自动烘手器。其 除了具有以上功能外还伴有显示功能。 该产品具有风量大、噪声小、灵敏度高、使用方便、反映迅速和安全等特点，在 当今，它是一个先进和理想的卫生清洁器具。当您洗手后，将双手伸在烘手器的出风 口下，烘手器会自动送出舒适的暖风，迅速使您的双手去湿变干，而当您把手一离开 烘手器出风口时它又自动停风关机。 因此，设计出基于单片机的模拟烘手器并对系统物理结构进行优化，很有城市的 “模型”味。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 2 页 共 36 页 第 2 章 整体设计方案 2.1 方案选择 方案一：采用单片机设计，以 at89c52 芯片为核心元件，由时钟模块、复位模块、 红外检测模块、热释检测模块、显示模块、按键模块、加热及风控模块七部分组成， 如图 2-1 所示。 c p u 控 制 系 统 时钟模块 复位模块 显示模块 红外检测模块 热释检测模块 加热及风控模块 按键模块 图 2-1 方案一 红外检测模块和热释检测模块主要用来检测是否有人手的伸入，将光信号和热释 信号转为电信号，送往 cpu 控制系统。时钟模块是为控制系统产生工作所需要的时钟 信号。复位模块是使控制系统恢复到一个确定的初始状态。按键模块是通过检测是否 有按键按下，改变 i/o 接口状态。显示模块是将经过控制系统处理后的信号实时的显 示在数码管上。加热及风控模块是在控制系统的驱动下，进行加热、风控功能的运行。 此方案电路连接简单、功能多、易于实现等特点。 方案二：由红外线发射模块，红外线接收模块，时间延迟模块，烘手器开关模块 和电源模块五部分构成的，如图 2-2 所示。 红外线发射电路是利用红外线发光管发射脉冲，从而实现电路对人体的感应。红 外线接收电路是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信 号，同时对其进行放大。时间延迟电路是利用单稳态电路的特性，实现对自动干手器 开关打开时间的控制。自动干手器电路是利用电磁阀作为自动干手器的开关，从而可 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 3 页 共 36 页 以通过按按键开关对干手器进行控制。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电 源。但此电路复杂、功能少、不易于多次维修。 红外线发 射模块 红外线接 收模块 时间延迟 模块 烘手器开关 模块 电源模块 图 2-2 方案二 2.2 方案论证 从以上两种方案中看出，方案一采用了 cpu 控制系统、显示模块、红外检测模块、 热释检测模块等，而方案二不同于方案一，采用了红外发射模块、时间延迟模块、烘 手器开关模块、电源模块等。方案二的电路复杂、功能少及精度低，因此这种功能的 烘手器已经不能满足于人们的需求了。随着社会的需要，多功能化、智能化、多样化、 自动化的产品需求越来越多，而在方案二中，存在很多不足，例如：电路需要充电、 延时、整流、滤波等，才能将烘手器功能全过程的进行；另外，也要用到一些相关的 芯片，如 ne555、cd4069 等。若采用方案二，需耗费的资本多，投入大，而且不能多 次维修，容易毁坏。但在方案一中，只需要一个芯片，也就是具有 cpu 控制系统的单 片机。它具有结构简单、多次擦除、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等特点。 为此利用单片机具有的特点，将检测到的信号输入输出，并通过按键控制直接实现了 烘手器的多功能化。因此在本次的设计中，考虑到设计电路的性能、成本还有功能的 需要，我们选择方案一。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 4 页 共 36 页 第 3 章 硬件设计 3.1 单片机系统介绍 at89c52 是美国 atmel 公司生产的低电压，高性能 cmos8 位单片机，片内含 8kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（perom）和 256bytes 的随机存取数据存储器 （ram） ，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 mcs-52 指令 系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（cpu）和 flash 存储单元， 功能强大，适用于许多较为复杂控制应用场合。 因此，在众多的芯片中，我们将选择 89c52，因为它具有众多芯片中的优点：支持 并行写入，同时需要 vpp烧写高压；89c52 电源范围宽达 4.55v；89c52 系列支持最 高高达 24mhz 的工作频率；市场价格比其他 atmel 系列便宜；向下兼容 89c51，就是说 用 89c52 可以替代 89c51 使用，同样的程序，运行结果相同；具有抗干扰性；烧写寿 命长。就目前中国市场应用的情况来看，at89c52 有更大的市场地位与实用价值，所以 我选择了 at89c52 单片机芯片进行本课题的设计。 1.at89c52 单片机的结构 在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括 cpu、存储器、 可编程 i/o 口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。 图 3-1 89c52 单片机组成框图 2.at89c52 管脚说明 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 5 页 共 36 页 atmel 公司的 at89c52 是一种高效微控制器。采用 40 引脚双列直插封装形式。 at89c52 单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功 能。外形及引脚排列如图 3-2 所示。 图 3-2 at89c52 外形及引脚排列图 rst：复位输入。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效， 用以完成单片机的复位初始化操作。 /vpp：当保持低电平时，对 rom 的读操作限定在外部程序存储器；而当eaea 信号为高电平时，对 rom 的读操作上从内部程序存储器中，因此该引脚与+5v 电源ea 连接。 xtal1 和 xtal2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，两引脚用于外接石英 晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于连接外部时钟脉冲信号。 p0 口：p0 口为一个 8 位漏级开路双向 i/o 口，每脚可吸收 8ttl 门电流。当 p0 口 的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。p0 能够用于外部程序数据存储器，它可以 被定义为数据/地址的第八位。 p1 口：p1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p1 口缓冲器能接收输出 4ttl 门电流。p1 口管脚写入 1 后，使驱动电路的场效应管截止，处于高阻态，然后通 过缓冲器进行输入操作。p1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上 拉的缘故。 p2 口：p2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 口缓冲器可接收，输出 4 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 6 页 共 36 页 个 ttl 门电流，当 p2 口被写 1 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此 作为输入时，p2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 p3 口：p3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 i/o 口，可接收输出 4 个 ttl 门电 流。当 p3 口写入 1 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部 下拉为低电平，p3 口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。p3 口也可作为 at89c52 的一些特殊功能口，如表 3-1 所示。 表 3-1 p3 端口引脚兼用功能表 p3 引脚 兼用功能 p3.0 串行通讯输入（rxd） p3.1 串行通讯输出（txd） p3.2 外部中断 0（int0） p3.3 外部中断 1（int1） p3.4 定时器 0 输入(t0) p3.5 定时器 1 输入(t1) p3.6 外部数据存储器写选通 wr p3.7 外部数据存储器写选通 rd 3.2 时钟电路及复位电路 3.2.1 时钟电路 1.石英晶体振荡器 石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成 大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，在它的两个对应面上涂敷银层作 为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体 谐振器，简称为石英晶体或晶振。 石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点。随着电视技术的发展，近来彩 电多采用 500khz 或 503khz 的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源，经 1/3 的分频得 到 15625hz 的行频，其稳定性和可靠性大为提高。而且晶振价格便宜，更换容易。 2.时钟电路的构成 89c52 单片机内有一个高增益反相放大器，其频率范围为 1.2mhz12mhz，xtal1 和 xtal2 分别为放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式或外部方式产生。在 本次设计中采用的是内部方式。如图 3-3 所示。 在 xtal1 和 xtal2 引脚上外接定时元件，就能构成自激振荡电路。定时元件通常 采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。电容器 c1 和 c2 主要起频率微调作用，电 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 7 页 共 36 页 容值可选取为 30pf 左右或 40pf 左右。 通过以上元器件连接，就构成了时钟电路，这样就能够用于产生单片机工作所需 要的时钟信号。 图 3-3 89c52 内部方式时钟电路 3.2.2 复位电路 无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。单片 机复位时是 cpu 和系统中的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状 态开始工作，例如复位后 pc=0000h，使单片机从程序存储器的第一个单元取指令执行。 单片机复位条件是：必须使 rst 加上持续两个机器周期（即 24 个脉冲振荡周期） 以上的高电平。若时钟频率为 12mhz，每个机器周期为 1us，则需要加上持续 2us 以上 的高电平。 单片机的复位有上电复位和按钮手动复位两种。在本次设计中，我们选择的是按 键复位电路，如图 3-4 所示。 图 3-4 复位电路 按键复位电路的工作原理：当按下复位按键时，rst 端产生高电平，使单片机复位 后，片内 ram 内容不变。另外，在复位有效期间（即高电平），89c51 单片机的 ale 引 脚和引脚均为高电平，且内部 ram 不受复位的影响。如果采用上电复位方式的psen 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 8 页 共 36 页 话就得先下电，再上电才能起到重新复位的作用，采用这种方式比较繁琐。所以在复 位电路设计中我选择了上电按键复位电路。 3.3 显示电路 在单片机应用系统中，对于系统的运行状态和运行结果，通常都需要直观显示出 来。单片机应用系统中最常用的显示器有 led 和 lcd 两种。这两种显示器都可以显示 数字、字符及系统的状态，led 和 lcd 数码显示最为普遍，本设计采用的是更为环保的 4 位 led 显示器，如图 3-5 所示。 图 3-5 显示电路 4 位数码管动态显示原理与实现： p0.0-p0.6 端口接动态数码管的字形码笔段，p2.0-p2.3 端口接动态数码管的数位 选择端。4 位数码管的 8 个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp “的同名端连在一起，另外为 每个数码管的公共极 com 增加位选端控制电路，位选端由独立的 i/o 线控制，当单片 机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出 字形，取决于单片机对位选端控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打 开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。就使各个数码管轮流受控显 示，这就是动态显示原理。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 12ms，由 于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮， 但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动 态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 i/o 口，而且功耗更低。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 9 页 共 36 页 3.4 红外检测电路 红外检测电路的设计主要有 7406、电阻、npn 型晶体管、按键（代替光电传感器） 等相关元器件组成，如图 3-6 所示。（本次设计中此处电路用开关代替） 图 3-6 红外检测电路 红外检测电路的原理与实现： 接通电源，通过光电传感器检测是否有手伸入，进行判断，将光信号转化为电信 号，并通过相关元器件通过 p3 口输入，从而使电机运行。 3.5 热释检测电路 热释检测电路主要由热释传感器、充电电路、放大电路、整流电路、滤波电路、 稳压电路七部分组成，如图 3-7 所示。（本次设计中此处电路用开关代替） 图 3-7 热释检测电路 热释检测实现原理： 当人手进入探测区域内，通过热释传感器，将感应到的热释信号，转为电信号， 通过四级放大电路放大信号；另一方面通入电源，进行整流、滤波、稳压，给热释检 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 10 页 共 36 页 测提供电压。在电路中有两种供电方式，一种是使用三端稳压电路；另一种是采用充 电电路。充电电路主要是用在供电不足，或者停电的情况下，使热释检测电路能正常 运行。 3.6 按键电路 按照键盘与单片机的连接方式可分为独立式键盘与矩阵式键盘。在本次设计中使 用的是独立式键盘，如图 3-8 所示。 图 3-8 按键电路 按键电路的原理与实现： 逐位查询每根 i/o 端口线的输入状态，如果某一根 i/o 端口线的输入为低电平， 则可确认该 i/o 端口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。 3.7 加热及风控电路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 11 页 共 36 页 图 3-9a 加热及风控电路 加热及风控电路主要由晶体管型光电耦合器、电风扇、加热丝、继电器等元器件 组成，如图 3-9a 所示。 （在本次电路设计中此处用两个 led 灯代替,其中 d1 是加热丝， d2 是电风扇，如图 3-9b 所示。 ） 图3-9b 加热及风控电路 加热及风控电路的原理与实现： 闭合开关 s3、s4，加上电源，电路开始工作：当选择热风档时，由光电耦合器产 生感应，继电器开关闭合，加热丝开始加热，风扇开始转动，按下不同的开关按键， 调节风扇的风速，使其风速逐渐的增加，而热能逐渐增大，所得的热风风速就逐渐的 增加；但当选择冷风档时，继电器开关闭合，加热丝停止工作，风扇开始转动，按下 不同挡数的开关按键，调节风速，使其风速逐渐的增加，所得的冷风风速就逐渐的增 加。(在本次电路设计中：加热时，d1 会亮，d2 会根据选择不同风速开关进行闪烁； 停止加热时，d1 会灭，d2 会根据选择不同风速开关进行闪烁。) 3.8 整机工作原理 本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统的七个模块为：显示模块、按键 控制模块、红外检测模块、热释检测模块、按键模块、加热及风控模块（原理图见附 录一） 。 u1为at89c52单片机。c1，r3和复位按钮button组成手动电平复位；c1，c2以及晶 振y1组成时钟电路；d1、d2led灯分别代替加热丝和风扇，其负极端接与p3口，p3口设 置为输出状态，当p3口为0时，d1、d2发黄光。按键红外检测开关代替红外检测电路， 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 12 页 共 36 页 按键热释检测电路代替热释检测电路，分别接到p3口上。在单片机的控制下，检测开 关高电平有效，而在低电平是无效的，并在信号来时开始检测。两个检测信号同时检 测到信号时，数码管显示“1111” 。因此，在工作时，当接通电源或k7按下即电路复位 时，系统处于初始状态，数码管显示“0000”；当系统在无效工作状态，即热释检测 电路和红外感应检测电路均没有检测到信号或者只有一个检测电路检测到信号时，显 示“0000”；当烘手器有效工作时，即热释检测电路和红外感应检测电路同时检测到 信号时，显示“1111” 。 （即一通电，无信号和无热释，显示0000；有信号和热释，显 示1111。 ）在有信号输入，数码管显示为1111的情况下，由设置的按键状态从p1口输入 控制单片机，在从单片机输出信号控制p2口、p3口得到模拟烘手器所需要的工作状态。 具体输出工作状态如表3-2所示。 表3-2 模拟烘手器工作状态表 烘手器工作状态 风速挡热风冷风显示 d1d2 无 信 号 或 断 电 无效无效无效 0000 不亮不亮 有效有效有效 1111 不亮不亮 按下 l001 不亮亮闪烁比较快（高速） 一挡 按下 h001 亮亮闪烁比较快 (高速) 按下 l002 不亮亮闪烁快（中速） 二挡 按下 h002 亮亮闪烁快（中速） 按下 l003 不亮亮闪烁慢（低速） 有 信 号 或 复 位 三挡 按下 h003 亮亮闪烁慢（低速） 通过以上的设计，将以上的各个硬件连接起来就能完成整个电路的工作原理。此 次采用单片机设计的模拟烘手器，具有风量大、灵敏度高、使用方便、反映迅速和安 全等性能，另外具有可靠性高，可操作性强，扩展功能强，能够完全实现多功能化模 拟烘手器的功能。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 13 页 共 36 页 第 4 章 软件设计 硬件平台结构一旦确定，大的功能框架即形成。软件在硬件平台上构筑，完成各 部分硬件的控制和协调。系统功能是由软硬件共同实现的，由于软件的可伸缩性，最 终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。因此，软件是本系统的灵魂。软件采用 模块化设计方法，不仅易于编程和调试，也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。 同时，对软件进行全面测试也是检验错误排除故障的重要手段。因此，在这里我们选 用了移值性好、结构清晰、能进行复杂运算的 c 语言来实现编程。 软件总体设计方案：当有人把手伸入到烘手器的出风口时，红外检测电路感应到 红外线，开启开关，进行红外检测，风控开始工作 ，热释检测电路开始检测，进行热 风加热和冷风的调节，达到吹出冷风、热风及风速快慢的功能。整个软件由主程序和 子服务程序构成。设计程序包括：延时程序、按键检测程序、驱动程序、中断函数五 个部分组成。设计程序框图如图 4-1 所示。 主函数 延时程序中断函数 驱动程序 按键检测程序 图 4-1 设计程序框图 4.1 主函数流程图 主函数主要完成各部分软件控制和相互之间的协调。本系统主程序模块主要完对 系统的初始化，主要包括：电机启动初始化、热释及红外检测初始化、定时器的启动 以及根据所需的功能进行相应的操作。主程序比较简单，初始化完成后，调用按键扫 描程序，取得键值，并根据当前系统状态调用相应的子程序。其流程图如图 4-2 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 14 页 共 36 页 开始 初始化 循环检测 有效工作状态下 显示 0000显示 1111启动电机启动延时 无效工作状态下 图 4-2 主函数程序流程图 4.2 按键检测模块 键盘是人机进行交互的重要接口之一。用户通过按键对单片机控制系统下达命令， 单片机对按键译码获得相应的键值，并执行相应的命令程序。键盘部分的软件实现主 要是指对单片机进行编程，从而成功地读取键盘值，实现相应的功能。单片机对键盘 控制，将模拟烘手器处于不同的工作状态。其流程图如图 4-3 所示。 开始 热风有效冷风有效一挡有效二挡有效三挡有效确定有效 cpu 控制系统 k1=0ok=0k5=0k4=0k3=0k2=0 图 4-3 按键流程图 4.3 驱动模块 驱动模块主要完成主函数发出的命令，驱动所要运行的加热及风控功能。其主要 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 15 页 共 36 页 流程是经过检测信号，得到信号，驱动数码管显示、加热丝加热、风控进行吹风，并 根据按键模块的选择不同，进行驱动不同的冷风、热风及风速挡，开始运行冷风、热 风，风速 1、2、3 档的功能。其驱动模块流程如图 4-4 所示。 开始 循环检测 l001=0? 关闭风控及加热 检测信号是否有？ 打开加热及风控 h003=0? l002=0? l003=0? h001=0? h002=0? 图 4-4 驱动模块工作流程图 4.4 中断模块 中断模块分为两个中断：定时器中断 t1 和定时器中断 t0。定时器中断主要完成定 时器的初始化，程序间的切换。定时器中断 t0 主要完成对内部中断。定时器中断 t1 是串行发送中断标志，主要完成对按钮开关进行中断的。当达到一定的时间或者有其 它异常时，产生中断。其流程图如图 4-5 所示。 n y n n n n yy y y y y n n 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 16 页 共 36 页 开始 循环检测 启动 k3=0? l001l002l003h001h002h003 k1=0k2=0 k5=0? k4=0? k3=0?k5=0? k4=0? 图 4-5 外部中断 1 流程图 y n n yyyyy n nn n 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 17 页 共 36 页 第 5 章 系统的仿真 5.1 模拟烘手器 keil 软件的仿真 5.1.1 keil 的介绍 keilc51 是美国 keil software 公司出品的 51 系列兼容单片机 c 语言软件开发系 统，与汇编语言相比，c 语言在功能上结构性、可读性、可维护性有明显的优势，因而 易学易用。keilc51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 keilc51 生成的目标代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在 开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 5.1.2 模拟烘手器的 keil 仿真 运行程序，查找语法错误，按照错误提示修改程序，直到 0 错误 0 警告为止，程 序语法调试成功，生成 hex 文件。其程序调试结果如图 5-1 所示。 图 5-1 程序调试结果 5.2 模拟烘手器 protenus 软件的仿真 5.2.1 protenus 的介绍 proteusisis 是英国 labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于 windows 操作系统上，可以仿真、分析(spice)各种模拟器件和集成电路。该软件的特 点是：实现了单片机仿真和 spice 电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路 仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、rs232 动态仿真、i2c 调试器、spi 调试 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 18 页 共 36 页 器、键盘和 lcd 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发 生器等。支持主流单片机系统的仿真。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具 有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态， 因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试 环境。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和 spice 分析于 一身的仿真软件，功能极其强大。 5.2.2 模拟烘手器的 protenus 仿真 仿真步骤如下： 1.打开 proteus 软件。 2.单击 component（元件）按钮,然后单击 p，弹出元件选择对话框(pick devices)。 3.为了快速查找元件，直接在搜索框中输入要查找的元件名称，可以不用输入全 称，只需输入开头几个字母就可以筛选出所需的元件。 4.在 pick devices 对话框内输入 at89 再在里面查找选择 at89c52，再点击 ok， at89c52 元件就放在 pick devices 内，要用元件时直接点击 pick devices 内的 at89c52，再在 proteus 界面上点击就会出现该元器件。 5.同上面的操作再选出设计所需的所有元器件。 6.根据原理图放置元器件，调整元器件位置再连线并完成仿真原理图。 5.3 仿真结果 把编写好的程序放入仿真软件中，结合硬件电路进行调试与运行。在仿真软件中 按下开始按钮，数码管显示当前“0000”初始化。即当接通电源或复位时，模拟烘手 器处于初始状态，或当模拟烘手器在无效工作状态时（无效工作状态即是红外检测电 路和热释检测电路在均没有检测到信号时或者只有一个检测信号时） ，数码管显示 “0000” ，仿真图如图 5-2 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 19 页 共 36 页 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阴数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300 c1 1uf c2 1nf c3 1nf r3 10k x1 crystal 图 5-2 模拟烘手器无效无信号仿真图 当模拟烘手器在有效工作状态下，按照任务要求，依次调试，其工作状态如下： （1）当依次把 lfeng 挡、feng1 挡、ok 键按下时，数码管显示为 l001,灯泡 d1 不 亮，d2 闪烁比较快。 （此处代替风控的风速为高速）仿真图如图 5-3 所示。 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阴数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300 c1 1uf c2 1nf c3 1nf r3 10k x1 crystal 图 5-3 模拟烘手器显示 l001 的仿真图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 20 页 共 36 页 （2）当依次把 lfeng 挡、feng2 挡、ok 键按下时，数码管显示为 l002,灯泡 d1 不 亮，d2 闪烁快。 （此处代替风控的风速为中速）仿真图如图 5-4 所示。 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阴数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300 c1 1uf c2 1nf c3 1nf r3 10k x1 crystal 图 5-4 模拟烘手器显示为 l002 的仿真图 （3）当依次把 lfeng 挡、feng3 挡、ok 键按下时，数码管显示为 l003,灯泡 d1 不 亮，d2 闪烁慢。 （此处代替风控的风速为低速）仿真图如图 5-5 所示。 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阴数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300 c1 1uf c2 1nf c3 1nf r3 10k x1 crystal 图 5-5 模拟烘手器显示为 l003 的仿真图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 21 页 共 36 页 （4）当依次把 hfeng 挡、feng1 挡、ok 键按下时，数码管显示为 h001,灯泡 d1 亮， d2 闪烁比较快。 （此处代替风控的风速为高速）仿真图如图 5-6 所示。 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阴数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300 c1 1uf c2 1nf c3 1nf r3 10k x1 crystal 图 5-6 模拟烘手器显示为 h001 的仿真图 （5）当依次把 hfeng 挡、feng2 挡、ok 键按下时，数码管显示为 h002,灯泡 d1 亮， d2 闪烁快。 （此处代替风控的风速为中速）仿真图如图 5-7 所示。 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阴数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300 c1 1uf c2 1nf c3 1nf r3 10k x1 crystal 图 5-7 模拟烘手器显示为 h002 的仿真图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 22 页 共 36 页 （6）当依次把 hfeng 挡、feng3 挡、ok 键按下时，数码管显示为 h003,灯泡 d1 亮， d2 闪烁慢。 （此处代替风控的风速为低速）仿真图如图 5-8 所示。 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a b a b c d c d xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp2 respack-8 共阳数码管 凉风热风风挡一风挡二风挡三确认 红外感应开关 d1 led-yellow d2 led-yellow 加热风控 热释感应 r1 300 r2 300