《单片机原理及应用》消毒柜控制电路的设计

单片机原理及应用课程设计报告书-消毒柜控制电路的设计1 课程设计报告书 消毒柜控制电路的设计 课题名称 姓 名 学 号 电气工程及其自动化 专 业 指导教师 机电与控制工程学院 年 月 日 2 填 写 说 明 1、正文部分: (1) 标题与正文格式定义标准如下: 一级标题:1.标题 1 二级标题:1.1 标题 2 三级标题:1.1.1 标题 3 四级标题:1.1.1.1 标题 4 (2)表格:尽可能采用三线表。 (3)图形:直接插入的插图应有图标、图号，不能直接插入的图应留出插图空位。图中文字、符号书写要清楚，并与正文一致。 (4)文字表述:要求层次清楚，语言流畅，语句通顺，无语法和逻辑错误，无错字、别字、漏字。文字的表述应当以科学语言描述研究过程和研究结果，不要以口语化的方式表达，报告中科技术语和名词应符合规定的通用词语，并使用法定计量单位和标准符号。 2、参考文献: (1)数量要求:参考文献只选择最主要的列入，应不低于 5 种。 (2)种类要求:参考文献的引用，可以是著作M、论文J、专利文献P、会议论文等。 (3)文献著录格式及示例。参考文献用宋体五号字。 1 作者. 书名M. 版次. 出版地: 出版者, 出版年: 起止页码 (著作图书文献) 2 作者. 文章名J. 学术刊物名称. 年. 卷(期): 起止页码 (学术刊物文献) 示例: 1王社国，赵建光。基于 ARM 的嵌入式语音识别系统研究 J。微计算机信息，2007，2-2:149-150. 3、附录或附件:(可选项) 重要的测试结果、图表、设计图纸、源程序代码、大量的公式、符号、照片等不宜放入正文中的可以附录形式出现。 4、如果需要可另行附页粘贴。 3 任 务 书 基于单片机的消毒柜控制电路的设计 设计一台消毒柜控制系统， 要求: (1)显示消毒柜温度，保持时间。 (2)可以键盘设定消毒柜温度，定时时间。 (3)可以实现实时中断功能。 (4)消毒后自动关机。 (5)测温误差:0.5 ?c。 (6)定时误差:20s/月 4 目 录 1、绪论 2、方案论证(规划、选定) 3、方案说明(设计) 4、硬件方案设计 5、软件方案设计 6、调试 7、技术小结(结束语) 8、参考文献 9、附录(源程序代码、电路图等) 5 1. 绪论 该课题是设计一个消毒柜其实就是设计一个智能的温度控制系统，消毒柜主要通过加热到一个指定温度，对餐具等卫生洁具进行高温消毒，消毒柜将高温控制在一个指定的范围内，并维持一定时间，杀灭细菌，极大地增强了人们的饮食卫生，大大降低了疾病的交叉传染，为提高人们的身体健康起了重要的作用。 本文主要介绍了一个基于 AT89C51 单片机制作的消毒柜控制电路。它主要包括供电电源电路、上电复位电路、晶振电路、开关控制电路、显示电路等部分。文中对各电路的结构及工作原理作了详尽的介绍。电路运行后，能自动定时控制消毒柜的加电和断电，适时有效地完成对柜内餐具或其它物品的消毒工作。具有电路简单、制作容易、使用灵活等优点。通过该电路，可以进一步了解到单片机电路的应用扩展功能和指令应用技巧。 本文的消毒柜控制系统就是为了人们日常生活中的餐具消毒而设计的，采用微电脑控制技术，精确地控制消毒柜内的温度和加热时间，很大程度上改善了人们的饮食卫生，提高了人们的生活水平。本设计采用 DS18B20 温度传感器采集实时温度，通过 DQ 口送 51 单片机系统，实现模拟温度值的采集、转化、输出数字值，然后51 单片机对采集的数据处理后送液晶显示电路，实时动态地显示当前的温度及倒计时时间。对温度的控制主要由单片机内部三种中断方式来控制启动和停止。 。 6 2、方案论证 2(1 系统设计要求 2.1.1 显示消毒柜温度，保持时间。 2.1.2 可以键盘设定消毒柜温度，定时时间。 2.1.3 可以实现实时中断功能。 2(2 系统组成框图 DS18B20 液晶屏显示 单片机 键盘控制 发光二极管显示 图 2.1 系统组成框图 2(3 系统工作原理 该系统是基于 AT89S51 单片机的温度控制的且实现通过高温来杀灭病毒的消毒柜系统，该系统主要三大部分组成。第一部分是由温度传感器 DS18B20 采集实时温度转换成数字信号;第二部分的电路是由键盘控制消毒的定时和启停;第三部分是液晶显示屏的显示部分。 AT89S51 单片机对键盘的扫描结果和即时温度值的处理，实现对温度的实时控制，系统设计了启动设定定时时间，设置定时时间，中断控制定时，共四个键，按下启动设定定时时间功能键即确定开始温度增减按钮时，单片机加热时间可通过温度加减按钮设定，开始加热，启动定时器中断控制，当温度加热设定时间到后停止加热。 2(3 系统工作论证 通过对系统控制要求的研究，确定了控制系统的基本框图，针对其基本原理进行了分析说明，此方案能满足消毒柜控制系统的基本要求。 7 3、方案说明 3.1 DS18B20 一线总线温度传感器 特点: 体积小安装方便; 可联网,方便分散点测量; 三线?二线式连接方式; 测量范围-55?+125?; 3.2 AT89C51 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51 单片机是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能CMOS 8 位单片机，具有丰富的内部资源:4kB 闪存、128BRAM、32 根 I/O 口线、2个 16 位定时/计数器、5 个向量两级中断结构、2 个全双工的串行口，具有4.25,5.50V 的电压工作范围和 0,24MHz 工作频率，使用 AT89C51 单片机时无须外扩存储器。因此，单片机最小系统为晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 3.3 1602 液晶显示 首先是 1602 液晶的管脚，总共有 16 个管脚，其中有三根是电源地、电源正、还有事对比 度的调整电压;还有两根是 LCD 背光的正、负极。重要的是决定 led 指令的三根管脚吗，分别是 RS、 R/W、E(一般接单片机的 P2.0P2.2)，剩下的八根式数据线分别为 DB0DB7(一般接单片机的 P0 口)。 8 4、硬件方案设计 4.1 系统硬件结构框图 二极管亮灭 51 实时温度，定时时间， 单 LCD 液晶 温度上下片显示屏 限 机按 键 DS18B20 图 2 系统硬件结构框图 4.2 单片机最小系统设计 单片机采用的是 ATMEL 公司的 AT89S51 芯片该款芯片是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有 4K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S51 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S51 具有以下标准功能: 4k 字节Flash，128 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，两个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S51 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，9 振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 4K 字节在系统可编程 Flash AT89S51。 单片机最小系统电路图如图 3.2 所示。 图 3.2 单片机最小系统电路图 4.3 DS18B20 控制电路 通过 P3.4 口与 DQ 的连接实现 51 单片机与温度传感器 DS18B20 的连通工作。 10 4.4 键盘控制电路 该键盘接口电路通过按键控制定时和中断。 本模块通过编制程序，扫描键盘，来比对键盘的值，来设置四个功能键。 4.5 LCD 液晶显示电路 通过 P0 口控制液晶显示的输入。P0 口必须外接上拉电阻。通过 P2 口的低三位控制 RS,RW,E 三个功能控制引脚，从而控制液晶显示屏 LCD 的工作。 11 5、软件方案设计 5.1 系统软件设计原理 本程序设计根据通过温度传感器采样来的温度值，经过内部转化为二进制数字量，再通过 51 单片机控制输出至 LCD 液晶显示屏，然后调用显示程序进行温度的事实显示。 对于各个功能键的程序是从 P0 口读数、再转换成十进制数、送显缓区、再根据键盘扫描的结果对温度值进行比较判断，当按下的键是加减功能键时，系统要控制加热的时间可进行调节。开始加热后，通过定时器控制加热时间到的中断，当加热时间由设定值减至 0 时停止加热，键盘显示实时温度。通过在主程序里面设立标志，该程序是通过延时的方法来确保温度转换为显示数据实现温度与按键的统一和“同步”，实时的控制加热的工作，以达到人们所要求达到的效果。 12 5.2 主程序流程图 开始 系统初始化 显示屏初始 中断初始 定时初始 键盘设置与液晶屏显示 定时未到，继续判断 判断定时 定时到 工作 图 3 主程序流程图 5.3 系统子程序设计 本软件设计中，系统子程序的设计是整个程序设计的重中之重，子程序以模块化的方式实现各个独立功能，再通过主程序来调用功能子程序，使整个程序实现完整的功能。 按键处理子程序， DS18B20 温度采样子程序，温度采样转化子程序，显示处理子程序。 13 6、调试 6.1 硬件调试 6.1.1.由于本次课