电饭煲单片机智能控制系统-毕业论文

扬州市职业大学电气与汽车工程学院 毕业设计 (论文) 作作 者者: 学学 号：号： 专专 业业:汽车与电气工程学院 题题 目目:电饭煲单片机智能控制系统 指导者：指导者： 评阅者：评阅者： 2016 年 5 月 毕业设计（论文）评语 评阅者评语： 评阅者(签字)： 2016 年 5 月 13 日 答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会负责人(签字)： 2016 年 5 月 14 日 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要 如今随着经济、社会、技术的发展，越来越多的人们追求一种智能化的生活， 谁都想要更多的智能家电在我们的家中使用。比如：上午你要上班，晚上 11 点 回来的你已经精疲力竭，你只需轻轻一按，明日清晨，智能电饭煲已经把粥煮好 了。 要求设计电饭煲系统，要求要有预约煮饭、定时煮饭的功能并且可以在 24 小时内实现预约电饭煲蒸煮饭（粥） 。 本课题主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计，硬件电路主要包括 主控制器、显示电路等，主控制器主要采用单片机 STC89C52、显示电路采用 4 位共阴极的 LED。系统程序主要包括主程序、显示程序和定时程序等。本设计采 用 STC89C52 单片机，要求定时时间和实际时间相同通过光耦驱动电路控制电饭 煲的工作。 关键词关键词 单片机；智能；程序；光耦；驱动 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 29 页 目 录 1 绪论1 1.1 智能家电概述 1 1.2 主要内容 2 1.2.1 设计任务 2 1.2.2 设计内容 2 第二章 设计分析.3 2.1 设计要求.3 2.2 总体设计 3 2.3 系统方案选择 4 2.3.1 键盘选择.4 2.3.2 MUC 的选择.4 2.3.3 信号的选择 5 2.4 软件开发语言选择 5 3.电路主要器件性能6 3.1.1 STC89C52RC 单片机介绍6 3.1.2 单片机端口结构及工作原理 .8 3.1.3 控制信号引脚介绍 10 3.3 74LS245 芯片.13 3.4 MOC3020 芯片13 4.电路硬件设计.14 4.1 电源电路 14 4.1.1 电源电路的工作原理 14 4.1.2 电源电路硬件构成.15 4.2 显示电路 16 4.2.1 数码管显示电路工作原理.16 4.2.2 数码管显示电路.18 4.3 功率控制电路19 4.3.1 单片机控制大功率电路工作原理 19 4.3.2 单片机控制大功率电路.19 4.4 附属电路20 4.4.2 蜂鸣器的设计20 4.4.3 工作指示电路工作原理及构成.21 5.软件设计.22 5.1 程序设计流程图 .22 结论.25 致谢.26 参考文献.27 附录一：硬件电路原理图.28 附录二：源程序代码.29 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 2 页 共 29 页 1 1 绪论绪论 1.11.1 智能家电概述智能家电概述 首先，智能这不是个科学术语，人们将智能定义为具有部分或很多智慧特征的能 力称为智能，这种智能是相对于我们人类的。感知、思考、判断、学习、还有执行的 过程就是我们人类智能的表现。 随着时代的进步，生活条件的提高，人们对于居家生活的家电的便捷性、安全系 数、科技含量等各方面的要求也越来越高，于是就有了智能家电的诞生。 其实，智能家电对我们来说一点都不陌生，早期时电熨斗其实就有了智能化的特 点了。但是那时候智能化的特征和特点都比较低，所以那时候也没有那概念。然而现 在随着传感技术、芯片技术等迅速发展，从那开始正真意义上的智能就进入了我们的 生活。 从第一个电饭煲到现在已几十年的历史了，现在人们煮饭已经离不开电饭煲了， 其已经成为现代必要的家电之一。随着技术，电饭煲的发展，从刚开始发明电饭煲到 现在它经历了很多技术的革新，首先是机械控制，这种控制方法具有结构简单，技术 门槛低，价格低廉等优点，但也有单一的功能。其后是电子式，再是微电脑，电磁电 饭煲和微压力电饭煲是现在的主流生产的电饭煲，但这两样目前由于成本高所以市场 还没打开相信以后技术会使制造成本大幅下降，之后普通家庭也能享受。今天，我们 正走在智能的大道上，电脑芯片及网络技术已经开始走向成熟与完美，成本的大幅降 低，这将为我们的设计提供了很好的平台，我们应该有理由也肯定，智能家电已经成 为我们生活的主流，是我们现代化生活不可或缺的东西了。正因为人们的生活水平在 不断的被提高，人们对电饭煲智能化的需求也增加了。随着科技的快速发展，正在被 不断研究深入的单片机应用的技术，同时传统控制技术也被带动起来，并日益更新。 如今随着经济、社会、技术的发展，越来越多的人们追求一种智能化的生活，谁都想 要更多的智能家电在我们的家中使用。比如：上午你要上班，晚上 11 点回来的你已经 精疲力竭，你只需轻轻一按，明日清晨，智能电饭煲已经把粥煮好了。 我设计的智能电饭煲系统有 24 小时预约煮饭功能，你可以轻松快捷并且方便的去 操纵它的预约煮饭的时间，而且简单通俗易懂，这大大节约了你的时间，也不用去刻 意的等待饭好没好，只需轻轻按下就能预约。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 3 页 共 29 页 1.21.2 主要内容主要内容 1.2.11.2.1 设计任务设计任务 要求设计电饭煲系统，要求要有预约煮饭、定时煮饭的功能并且可以在 24 小时内 实现预约电饭煲蒸煮饭（粥） 。 1.2.21.2.2 设计内容设计内容 本设计采用了比 AT89C51 更强大的 STC89C52RC 单片机、74LS245 和 moc3020 光电耦合器等其他元器件一起制作电饭煲的智能控制系统，主要分为：4 章有设计分析、 电路主要器件性能、电路硬件设计和电路软件设计。 （1）硬件部分 硬件电路包括主控制器，驱动电路，键盘电路，光耦合器电路，显示电路等，主 控制器主要使用了STC89C52RC 单片机、.驱动电路采用 74LS245、.显示电路采 用 4 位共阴极的 LED 以动态扫描法只读显示。键盘电路、驱动电路、显示电路和主控 制器一起实现电饭煲 24 小时的定时预约煮饭的功能。 （2）软件部分 软件主要有四大部分组成：设置当前时间程序、设置定时时间程序、中断控制程 序和扫描显示程序。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 4 页 共 29 页 2 2 设计分析设计分析 2.12.1 设计要求设计要求 该设计在自动化控制和实时微控制器定时电路的作品为基础的理论原则进行。它 需要键盘输入定时和长距离精确计时功能；在实时时钟工作下，当到达定时时间时该 控制电路会完成电饭煲的自动给电功能和机械动作功能，并且按照使用者预先设定的 时间来完成规定的任务，从而达到智能实时控制的目的。 2.22.2 总体设计总体设计 本设计为基于单片机的智能电饭煲控制设计，其工作原理控制核心是 STC89C52 单片机，它带有定时功能的实时时钟为基础，和光电耦合器进行电气隔离，来完成单 片机对大功率高压电气进行控制。其工作原理图如图 2.1 所示： 显示电路 STC89C52 按键电路 上电复位电路 晶振电路 电源电路 220V 控制电路 机械控制电路 光耦 光耦 图 2.1 系统工作原理图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 5 页 共 29 页 图 2.1 为电饭煲工作原理框图，为单片机提供稳定的 5V 直流电压是电源电路，为 单片机 STC89C52 提供基准时钟的是上电复位电路，使得程序和控制系统在运行时能保 持同步；显示与按键电路和人机交互的作用是相同的。电饭煲外面的具体的按键就是 让人参与功能按键的选择，当您按下按钮的时候，它就执行了相应的功能。 2.32.3 系统方案选择系统方案选择 2.3.12.3.1 键盘选择键盘选择 独立式键盘：单片机控制系统，最多只需要几个功能键时，您就可以使用独立式 按键的结构了。独立的装置，每个键盘按键都是独立的，在每个键的一端接地，每个 键占据一个 I / O 端口线。工作的每个键都不会影响其他的 I / O 口线的状态下，一 个键是在低电平有效的输出，以保证断开时有一个高电平输出，在各键访问的输出围 绕 10K 欧左右的上拉电阻。独立式键盘电路简单，易于编程，但它所需的 I/O 口线较 多，当需要多个按键时可能造成 I/O 线资源短缺，所以，在按键较多的情况下不采用。 矩阵键盘（行列式键盘）：矩阵键盘是由行和列线组合而成，一个按键一端接行 线，列线的另一端，行、列线不相交。其特征在于占用的 I/O 端较少,软件结构复杂。 适用于按键较多的场合。 本设计中键盘的作用是提供时间的设定和模式的选择，只需几个键就行，所以 选择独立式键盘来当做本设计的键盘。 2.3.22.3.2 MUCMUC 的选择的选择 一、ROM/EPROM/FLASH 存储器在 8031 单片机内是没有的，使用时应需外加存储器， 也就是说，程序需要烧写到另外的一个存储芯片上，这两个芯片必须同时出现才能使 用。 二、STC89C52 单片机是低功耗、高性能的 CMOS 8 位微控制器。它有 8K 的可编程 FLASH 存储器。经典的 MCS-51 内核正是 STC89C52 使用的，但这个微控制器做了很多的 改变使得它比 51 单片机的功能更强大了。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 6 页 共 29 页 综合单片机的性能，本设计采用后者，因为使用后者写程序更方便，功能更强大。 2.3.32.3.3 信号的选择信号的选择 本设计有两种数据需要显示，一种是时间信号，另一种则是信号灯状态显示信号。 前者可用于液晶显示器可以选择数字显示，你也可以用数字显示，但成本比液晶数字 显示更多的要高，所以在这里选用液晶并不经济。信号灯状态显示可以选用 LED，LED 不仅亮度高，寿命长，而且成本低。 2.42.4 软件开发语言选择软件开发语言选择 一、汇编语言是一个助记符词语来表示机器指令的符号语言，是最接近机器代码 的语言。其主要优点是体积小，执行率高，但在复杂的程序，相对大量的高级语言代 码及汇编语言的制备取决于特定处理器体系结构是不通用的，它不可以直接在不同的 处理器架构结构之间移植。 二、C 语言是一种结构化的高级语言。它的优点是可读的，便于移植，代码开发周 期少量短，是广泛使用的计算机语言。缺点是资源密集型，高效率没有汇编高。 对于目前普遍使用 8bitMCU 的，其内部的 ROM，RAM 等资源是有限的，如果你用 C 语言，C 语言编译器指令，它会成为一个很大的机器码，很容易出现 ROM 空间不够，堆 栈溢出等问题。有的厂家可能无法提供单片机 C 编译器和汇编语言，对应的指令机器 代码来执行什么操作的每一步都清楚，并且程序大小和堆栈调用是容易控制的情况下， 这是比较容易因此，要调试的汇编语言源代码的设计。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 7 页 共 29 页 3.3.电路主要器件性能电路主要器件性能 3.1.13.1.1 STC89C52RCSTC89C52RC 单片机介绍单片机介绍 美国宏晶公司为了让电子集成度能够进一步提高，同时为了满足各类电子爱好者 的需要，经过研究开发于是生产出了 STC89C52RC 单片机，该单片机不同于先前控制芯 片是：性能更加强大、功耗也大大降低、处理速度也变得异常的快速，由于本次设计 的电饭煲留下了较大的开发潜力，所以 STC89C52RC 控制器也成为了本次首当其选。 STC89C52RC 单片机它采用了 Flash 存储技术，大大的减少了单片机制作原材料成本， 并且在软件系统的兼容方面它很好的与之前的的单片机能够实现兼容，它程序的写入 与消除采用了电可擦写的技术，能够对程序进行成千上万次的进行消除与写入，由于 这一方便的特性，成为了广大电子爱好者的首选控制器，同时也为嵌入式控制设计提 供了廉价而方便的选择。下面简介下 STC89C52 单片机的各端口的作用与它的特性。 主要特性如下： （1） 加强型 89C52 单片机，拥于 2 个时钟机器周期，分别为：6 与 12 可供使用 者选择使用。 （2） 工作电压：6V2.7（5V 单片机） （3） 全静态工作时，工作频率在：0HZ24MHZ （4） 用户应用程序空间为 8K 字节 （5） 片内拥于 512Kb RAM 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 8 页 共 29 页 ， 图 3.1 STC89C52 单片机引脚图 （6） 共拥有输入/输出口 32 个，分别为 P0、P1、P2 和 P3 口 ，其中 P0 口作为 扩展接口时候不需要上拉电阻，当作为双向输入/输出口时需接上拉电阻。 （7） ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，通过 P3.1/P3.0 接口对外 部的程序进行直接输入，能够快速的将程序进行存储，并不需要其他的程序下载器。 （8）拥有 EEPROM 功能 （9）用于看门狗程序 （10）拥有两个 16 位的定时器与计数器 （11）拥有 5 个中断源，和两级优先级中断。在 Power Down 模式可由外部中断低 电平触发中断方式来叫醒 （12）拥有一个全双工的异步通信端口，可较快的与外部计算机进行数据交换。 （13）工作的温度范围大致在-40到+85之间。 （14）抗干扰能力强拥有 ESD 保护，可轻松的通过外部脉冲干扰。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 9 页 共 29 页 3.1.23.1.2 单片机端口结构及工作原理单片机端口结构及工作原理 P0 端口是由一个与门电路、一个非门电路、锁存器、输入缓冲器、及场效应 管驱动电路构成。所以可以说 P0.X 引脚即可以是 P0.0 到 P0.7 的任意一位，所以在 P0 口有 8 个接口。 P0 口是一个 8 位双向三态输出/输入接口，如图 2.6（a），P0 口其中一位的电路 图。P0 口在作用下可以有两个作用，它能够作为数据的传输接口也可以作为地址寻址 使用，在与外部的数据存储接口连接时可以作为 8 位的 I/O 接口使用，同时它还可以 寻址低 8 位的寻址地址。当它作为 I/O 接口，当做漏极开路接口时，用来使 CMOS 电路 驱动时，需要在外部加上拉电阻。当它需要向内部输入数据时候，要先将它的锁存端 置“1”这时它的 MOS 管两端都需要处于关断的状态，而此时的引脚出所处的状态为 “浮空”的状态，此时才能使数据在正确的状态下输入控制控制器中。由于该种的输 入特性，所以被称做准双向口。当它被作为地址数据接口使用时就不可以作为通用输 入/输出口使用了。 （a）P0 口位结构 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 10 页 共 29 页 （b）P1 口位结构图 （c）P2 口位结构图 （d）P3 口位结构图 图 3.2 输入输出口位结构图 P1 端口（P1.0-P1.7）： P1 口是专給用户所使用的双准向的输入/输出接口，如下图 2.6（b)所示，它与 P0 口之间有着较大的不同，由于它的内部存在着上拉电阻，故并不需要再外界上拉电阻。 所以 P1 口的每一个 I/O 端口均可以独立的进行定义。所以该接口既可作为 8 位的并行 I/O 输出口，还可以作为 8 位 I/O 端。由于这种特性 CPU 既可以对该端口进行字节的处 理，还可以进行位的处理。当作为输入端口的时候需将个位的锁存器预先置为“1”。 P2 端口（P2.0-P2.7）： P2 口同 P1 口相同也是准双向的 I/O 接口，如下图 2.6（c）所示，在作用上 P2 口 可以作为通用的输入/输出接口，在作用方面它与 P0 口相同，当做外部存储器，此时 不能作为通用的输入/输出口使用，由于 P2 口给出的是高 8 位的地址。在外接存储数 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 11 页 共 29 页 据之时，如若 P2 口要作为通用输入/输出接口，那么就需要 P0 口送出的地址为低 8 位， 且 RAM 小于 256B，此时 R0 与 R1 作为间接寄存器，P2 口便可作为通用 I/O 接口。假如 RAM 大于 256B，就一定要用 16 位寄存器 DPTR 作间址寄存器，并且 P2 口能在一定限度 内当一般 I/O 使用。 P3 端口（P3.0-P3.7）： P3 口是一个 8 位的双准向输出/输入接口，如图 2.6（d）所示。它拥有许多的功 能它与 P1 口一样拥有着相同的功能，可以作为一般的双准向 I/O 口，能够对位数据与 字节数据都可以进行处理。也可以作为 8 位的 I/O 的输出接口，独立的作为串行 I/O 数据接口。 P3 端口用于一些特殊功能，具体的第二功能定义表 21。 表 P3 端口第二功能 图 2.3 P3 端口引脚第二功能表图 P0P3 端口的负载能力及接口要求 P0 口共有 8 个 I/O 接口，它的任意一个输出口可以驱动 8 个逻辑门输入，由于开 漏级电路，所以他驱动的电路需外界上拉电阻，若作为数据存储口时则无需接上拉电 阻 P1、P2、P3 的输出口内部均接有外接的电阻，所以它的每位输出口都可以驱动 4 个逻辑门电路。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 12 页 共 29 页 3.1.33.1.3 控制信号引脚介绍控制信号引脚介绍 /Vpp 端口： 当端接高电平时，CPU 只访问片内 Flash ROM 并执行内部存储器的数据； 当输入数据端接低电平时，CPU 只访问片外 ROM 并执行片外程序存储器中的指 令，而不管是否有片内程序存储器内部数据存在; 当端保持电平端（接 VCC 端）时，CPU 则执行内部存储的数据，而不管外部数 据的变化。 RESET 端口： RESET 是单片机置“0”信号端口，这个信号输入端口对高电平有效，当该端口被 置“1”时便可以对单片机内部数据进行复位。 端口： 程序存储数据可以输出信号端，当从片外对单片机输入指令，每次只有两个周期 是有效的，但如果访问的是外部数据时，该两次信号就不会出现。 ALE/端口： 地址锁存的允许信号端，每当单片机上电工作后，ALE 端口便会不断地向外输出正 脉冲信号，其频率为振荡器频率的六分之，在 CPU 访问外部数据的时候，ALE 作为低 8 位对信号进行控制。 在通常情况下不对片内数据进行访问的时候，ALE 也可以输出六分之一的正脉冲， 所以 ALE 既可以作为输出时钟又可以作为定时信号。 3.23.2 复位电路设计复位电路设计 系统是不可能一直完美的运行而不出现错误的，而一旦出现错误很容易导致死机 等情况的发生，为了能使系统能够可靠的运行，减少错误对整体的影响，这时候便需 要一个复位电路的存在，它的作用便是当系统在运行的过程中如果发生的错误或者无 限循环时能使系统重新回到轨道上 。c52 单片机中，只需在复位 REST 端保持一个两个 机械周期的高电平，但是考虑到现实的情况：由于一些物理原因，导致电源接通后不 可能瞬间稳定电压，所以复位的时长都会稍稍的长一些，大约是在 8ms 以上 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 13 页 共 29 页 3.33.3 时钟电路设计时钟电路设计 如图 3-5 所示，采用十二兆赫兹的石英晶体以及电容容量为三十皮伐的电容为 系统时钟，这样能极大的保证振荡器的稳定。 图 3.2 时钟电路图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 14 页 共 29 页 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 15 页 共 29 页 3.33.3 74LS24574LS245 芯片芯片 74LS245 是一种三态双向 8 路同相总线收发器，74LS245 芯片通常适用于双向传 输，并驱动数据和缓冲。内部结构如图 3-4 所示： 图 3.4 74LS245 内部结构图 由此可见，16 个双向传送的数据端组成了该收发器，即 A1A8，B1B8，另外有 两个控制端 DIR 方向控制端，使能端 OE，该芯片的功能如表 3-5: 表 3-5 74LS245 的真值表 3.43.4 MOC3020MOC3020 芯片芯片 MOC3020 芯片是将电信号转换为光然后在转换为电信号的转换器件。该元器件是有 两部分组成一个是发光源和另一个则是受光器，把这两部分组合在同一个密闭的壳内， 然后用绝缘透明体隔离这两部分。发光源的管脚为输入端，受光器的管脚为输出端。 光电耦合器在市场上的种类繁多，常见的就有，例如，光电二极管型的、光敏电阻型 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 16 页 共 29 页 等众多种类，在需要时可以选择合适的光电耦合器去实现电-光-电的转换。另外，光 电耦合器使发光源发光只需在输入端加电信号，光的亮度可以调节这取决于其激励电 流的大小，然后光照到受光器后，光电效应，这就是电光电的转换过程。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 17 页 共 29 页 4.4.电路硬件设计电路硬件设计 4.14.1 电源电路电源电路 4.1.14.1.1 电源电路电源电路的工作原理的工作原理 电气设备对电源电路的前提便是可以供应持续稳定还有满足要求负载的电力， 所以在电气设计中会把电源电路单独作为一个设计模块进行设计，在单片机的设计 中，要求在电源中应尽可能的减少纹波，其电源电压要恒定不变，且其复位电路要即可 靠又要稳定不变。所以这个设计必要弄一个稳压直流电源给光耦合器和单片机供给电力， 其工作的原理是将供电局供给的电压经变压器转换为交流电。再对输入的交流电经过桥 堆进行整流，然后通过电容滤波，稳压器对电压进行稳压，使后续电路的电压恒定为 +5V，然后电路板通电,说明该模块可以正常的工作。 这设计运用了 LM7812 和 LM7805 其 2 个用作电源的关键器件。关键电源器件 LM7805 和 LM7812 这两个同一系列的三端稳压集成电路与它形成所需的最小电源的外部 组件，以及内部电路的过电流保护电路过热和调节，使用可靠，方便，而且便宜。 如图 4-1 为 7805 和 7905 工作电路图： 图 4.1 三端稳压电路的应用电路图 VV + _ + _ io 12 IN(TAB)2OUT3 LM7812 V V + _ + _ io 12 1 IN 1 OUT 3 LM7805 2 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 18 页 共 29 页 4.1.24.1.2 电源电路硬件构成电源电路硬件构成 在本设计中，电源电路是变压器 JP；桥式整流器 D1；滤波电容；集成稳 压块 LM7805 及 LM7812 两个稳压管组成，其工作的原理为经过变压器降压把 220V 的电 压传到次级线圈，然后其输出的电压为 24v 的交流电。然后经过桥式整流电路，成为 不稳定的直流电压，然后经过滤波电路，在经过集成电压稳压器使电压稳定，最后输 出+5V。和+12V 直流电压,提供给整个电路。+5V 为单片机、光耦器和 74LS245 等提供 工作电压，+12V 为隔离电路提供工作电压，其电源电路如图 4-2 所示： 图 4.2 系统工作电源电路图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 19 页 共 29 页 4.24.2 显示电路显示电路 4.2.14.2.1 数码管显示电路工作原理数码管显示电路工作原理 1. “数码管”又称为 LED 数码显示器，其显示原理是将一个十进制数分为 7 段，每一 段就是一个发光二极管总共有 7 个，然后用程序控制这 7 个发光二极管来使 7 个发光 二极管显示一个十进制数。图 4-3（a）为所示为数码管的外形结构。 图 4.3 7 段 LED 显示器图 LED 显示器的特点是：简单明了、工作电压低（1.53V） ，BS202 每段最大电流约 为 10mA，体积小、寿命长、反应速率快、色彩丰富(有红、绿、黄等色)、工作稳定且 可靠。 2. LED 数码显示器的接口方法与电路 （1）LED 数码显示的接口方法 LED 数码管显示器和单片机有 2 种接口方式，一种以硬件为主，一种以软件为主。 硬件为主的接口方式如图 4.4 所示： 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 20 页 共 29 页 ST C8 9C 52 驱动电路 图 4.4 LED 数码管常用驱动电路图 （2）驱动器：LED数码管显示是单片机时钟输出系统中常见的应用。运用这个LED模块,用 起来非常方便，因为它本身有LED显示和它的驱动电路组成，所以常用这种模块。其他 设计中都运用单片机LED驱动器和数码管的办法，在此设计中运用了数码管驱动 74LS245。此数码管驱动器，用的是直接运用片选在单片机端口上，构成了一个集成电 路的组件。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 21 页 共 29 页 4.2.24.2.2 数码管显示电路数码管显示电路 此显示电路数据是在P0口输出由4个共阴极数码管和74LS245芯片组合而成，经过 74LS245芯片后直接到数码管管脚A到DP端口上，然后4个数码管选择P2口的低电平，进 行显示。其电路如图4-5所示： 图 4.5 数码管显示电路图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 22 页 共 29 页 4.34.3 功率控制电路功率控制电路 4.3.14.3.1 单片机控制大功率电路工作原理单片机控制大功率电路工作原理 单片机不能直接驱动高电压的大功率负载，所以在 2 者中间加了光耦驱动器，来 实现光电隔离，可以使系统的安全性增加和减少外界电压对系统的影响。系统工作电 路如图 4-6 所示： 单片机 光耦驱动 器 高电压大功 率负载 图 4-6 功率控制电路图 4.3.24.3.2 单片机控制大功率电路单片机控制大功率电路 两个个光耦合器分别接在了单片机的 P2.1 和 P2.0 端口上，当单片机预定的时间 结束，时此 P2.0 和 P2.1 端口会产生两个低电压使 MOC1 和 MOC2 两个光耦合器工作， MOC1 控制 220V 电压的导通，当光耦 1 工作时 4、6 脚成低阻状态时，内部的过零检测 电路使光耦输出一个高电压来触发双向可控硅使其导通，在一直保持高电平的同时双 向可控硅一直工作来完成对电饭煲的电源打开。Rk3 和 ck 为滤波电路，减少高压对双 向可控硅影响。另一个光耦控制机械部分的工作，使电饭煲的工作开关打开,从而来控 制电饭煲的实时控制。功率控制部分由如图 4-7 所示： 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 23 页 共 29 页 图 4.7 功率控制电路图 4.44.4 附属电路附属电路 4.4.14.4.1 蜂鸣器的设计蜂鸣器的设计 正常工作下单片机引脚 P1.7 为低电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器是不会响的， 当单片机到达了预定的时间后蜂鸣器需要提醒我们时，引脚 P1.7 电压由低变高电平， 蜂鸣器有电流通过，就发出了警报声，R0 为限流电阻。如图 4-10 所示是其工作电路图： 图 4.10 系统讯响电路图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 24 页 共 29 页 4.4.24.4.2 工作指示电路工作原理及构成工作指示电路工作原理及构成 当电路正常工作的时候，stc89c52 单片机里的程序将会被执行，所以这个设计是 电路能否工作就是看内部的程序是否执行了，这就是为什么在电源处加个 LED 指示灯 的缘故了。 这个电路程序执行一次，这指示灯一秒闪动一下，这就直观的看到了电源电路和程 序是否执行了。其电路图如图 4-11 所示： 图 4.11 工作指示电路图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 25 页 共 29 页 5.5.软件设计软件设计 5.15.1 程序设计流程图程序设计流程图 整个系统输入有 5 个开关；输出有 4 个 7 段 LED 显示器、3 个发光二极管和 2 个光 耦控制器等。根据设计功能的要求，程序的流程图如图 5-1 所示： 程序开 始 相关变量初始化 是否有中断 中断服务程序 检查闹铃时间 闹铃执行程序 显示程序 K1 是否按下K1键处理程序 K2 是否按下K2键处理程序 K3 是否按下 K4 是否按下 K4键处理程序 图 5-1 主程序流程图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 26 页 共 29 页 5.25.2 部分程序功能部分程序功能 ALB EQU 20H.0 BUF EQU 30H HOUR EQU 34H MIN EQU 35H SEC EQU 36H DEDA EQU 37H HH EQU 38H MM EQU 39H 第一段是定时设置标志，第二段是将 4 个字节显示器数据存放在 30 到 33H 中，存 放小时变量，第三段是分钟变量，第四段是秒钟变量，第六段是存放 5MS 计数值，第 七段是定时设置小时的变量，第八段是定时设置的分钟变量。这一整段是定义存放计 时单元的地址。 INIT_TIME: MOV TMOD,#00000001B MOV IE, #10000010B SETB ET0 MOV TL0,#78H MOV TH0,#0ECH SETB TR0 RET 这段实现了定时器实现走时功能的子程序，第一段是设置了定时器 T0 的工作模式， 第二短时启动了定时器的中断。SETB TR0 T0 定时器开始计时了。 MOV A,#03FH MOV P0,A LOOP: ACALL CONV ACALL TIME_PRO ACALL DISP JB K1,M1 ACALL LED_BL ACALL SET_TIME JMP LOOP M1:JB K2, M2 ACALL LED_BL ACALL SET_ATIME JMP LOOP M2: JB K3, M3 JMP LOOP M3: JB K4, M4 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 27 页 共 29 页 JNB K4,$ CPL ALB JNB ALB, M31 ACALL BZ ACALL BZ ACALL BZ SETB P2.0 SETB P2.1 JMP LOOP M31: ACALL BZ JMP LOOP M4: JMP LOOP 这是把 03FH 存放到 A 累加器里面去，把 A 累加器里面的数值放到 P0 口。调用 CONV 程序，调用检查定时时间程序，调用扫描显示程序，然后如图 5.2 设定时间部分图 如果没有按下 K1 键单片机 P1.4 口接地，输出高电平，则执行 M1 程序，继续执行 M1 程序，没有按下 K2 则执行 M2 程序，如果 K3 没被按下，则执行 M3 程序，如果 K4 没 按下则转至 M4 程序，到执行 M4 程序则跳转至 LOOP 处执行。 如果 K1 按钮被按下则继续往下执行程序，输出低电平，往下执行程序，LED 灯闪 烁，然后在设置当前的时间，接着跳转至 loop 处执行。这是加载显示器初始数据的程 序，在此程序中 K2 和 K3 则是设置小时和分钟数的开关。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 28 页 共 29 页 结论结论 这次毕业设计历经了接近 2 个月的时间，在此期间我遇到了很多的难题，通过去 查资料，解决问题，并在一定程度上增加了我们自主设计和查资料的能力。虽然过程 很艰难但是还是完成了此次毕业设计，每次都问为什么要完成这次毕业设计，有什么 意义，其实这次是真的大部分东西通过了自己的努力查资料，思考，实践，这是学习 的过程，这也是对自己三年大学课程学习的交代。 另外，通过毕设我们对三年来自己所学知识进行了一个非常系统的分类、总结。 这一方面，是对自己以前的知识复习了一下，并根据我们我们的需求再对本设计相关 的专业知识再进行深入的了解；另一方面结合了实际然后反馈到社会生产中去，并结 合当前最新的技术，使我们的设计走在现代科技的前沿。因此对以后的科研还是生产 工作都打好了基础，实现自己的梦想。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 29 页 共 29 页 致谢致谢 尽管有些不舍有些难过大学期间的种种我都历历在目，在这一起拼搏的日子里， 感谢有你们，让我们带着毕业的名义开始新的征程，那时候我们一定会扬起灿烂的笑 脸，我永远不会独行！对于指导老师和同学们给我的支持和帮助，在不久的将来我会 将这份动力用在工作中，虽然在查询资料的过程中遇到了许许多多的困难，在大量的 书中寻找一个个名词浪费了很多的时间，但是我在寻找的过程中还是会得到更多的收 获，了解了目前电子技术的迅速发展，有时觉得这的传感器已经蛮好用了，但是在下 一本书或者网上资料中发现有更加好的替代品来代替它，就在这反反复复之间，我积 累一下知识，一些在教科书中没有的知识，或许在以后的工作中可以碰到呢？ 终于迎来的学期的终了，大学 3 年期间即将结束，很感谢毕业指导老师王老师，和宿 舍同学的倾囊相授。让我在最后的时间里学会了许多平时已经忘记的知识，在未来的 工作中必不可少的专业知识。从选题到确定命题我和同学老师门经过了讨论，锻炼了 我们的合作意识，即使在课题的初期遇到了许多的困难，但是我们依旧的努力克服了 这些的困难，通过这次的毕业设计真真确确的感受到了理论无法代替实践，也了解了 我知识的匮乏，激发了我对知识的渴望，在不久的将来，这些知识刚成为我工作的一 部分，一定会牢牢的记住，不让它们转瞬即逝，再次感谢我的指导老师给我指明方向， 打开了属于我们的新世界，向着未来奔跑感谢国家对咱们的培养，努力工作，不会忘 记这份恩情，在社会中发挥自己的特长未祖国未来的建设出一份自己的绵薄之力。 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 30 页 共 29 页 参考文献参考文献 1边海龙，孙永奎.单片机开发与典型工程项目实例详解J.电子工业出版社， 2008，(10)：143-160 . 2王文青，邱文勋.51 单片机开发案例精选J.人民邮电出版社，2001，(5)：45-47 . 3睢丙东.单片机应用技术与实例. 电子工业出版社,1998,7 4张鑫，华臻，陈书谦.单片机原理及应用J.电子工业出版社，2008，(5) . 5张洪润，张亚凡.单片机原理及应用J.清华大学出版社，2005, (4) . 6李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，2004 7李华. MCS-51 系列单片机实用接口技术.北京：北京航空航天大学出版社,1993,5 8蒋辉平，周国雄.基于 Proteus 的单片机系统设计与仿真实例M.机械工业出版社， 2009 . 9清华大学电子学教研组，杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）.高等教育 出版社，2013.12 10清华大学电子学教研组，余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）.高等教 育出版社，2013.12 11邵子扬, 黄保明, 刘海涛. Keil 软件仿真的串口调试技巧J. 单片机嵌入式系统 应用, 2006. 12 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 10 页 附录一：硬件电路附录一：硬件电路原理图原理图 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 2 页 共 10 页 附录附录二：源程序代码二：源程序代码 ; ;文件名称：电饭煲智能控制核心程序 ;该系统能完成 24 小时电饭煲预约工作 ;及其可视化操作且进行电气隔离控制 ; ;程序初始化 ;定义存放计时单元的地址 ALB EQU 20H.0 ;定时设置标志 BUF EQU 30H ;3033H 存放连续 4 个字节显示器数据 HOUR EQU 34H ;存放小时变量 MIN EQU 35H ;分钟变量 SEC EQU 36H ;秒钟变量 DEDA EQU 37H ;存放 5ms 计数值 HH EQU 38H ; 定时设置小时变量 MM EQU 39H ;定时设置分钟变量 ;按键输入引脚定义 K1 EQU P1.4 K2 EQU P1.3 K3 EQU P1.2 K4 EQU P1.1 K5 EQU P3.2 ;蜂鸣器和指示灯引脚定义 SPK EQU P1.7 WLED EQU P1.0 ;程序开始执行地址 ORG 0H JMP MAIN ORG 03H LJMP TO_INT0 ORG 0BH JMP TO_SRV 主程序 MAIN: SETB EA SETB IT0 SETB EX0 CLR ALB ;清除定时标志 ACALL BZ ;蜂鸣器连续响两声 ACALL BZ 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 3 页 共 10 页 ACALL LED_BL ; led 闪动 表示程序开始执行 ACALL INIT ;初始化变量 ACALL INIT_TIME ;设置定时器 加载显示器初始数据 MOV A,#03FH MOV P0,A LOOP: ;无穷循环 ACALL CONV ACALL TIME_PRO ;检查定时时间 ACALL DISP ;扫描显示 JB K1,M1 ;未按下 k1 键 ACALL LED_BL ; led 闪动 ACALL SET_TIME ;设置目前时间 JMP LOOP ;跳转到 loop 处执行 M1:JB K2, M2 ;未按下 k2 键继续扫描 ACALL LED_BL ACALL SET_ATIME ;设置定时时间 JMP LOOP ;跳转到 loop 处执行 M2: JB K3, M3 JMP LOOP M3: JB K4, M4 ;未按下 k4 将，则继续扫描 JNB K4,$ CPL ALB JNB ALB, M31 ACALL BZ ;定时确定三次发出响声 ACALL BZ ACALL BZ SETB P2.0 SETB P2.1 JMP LOOP ;跳转到 loop 处执行 M31: ACALL BZ ;定时取消，发出一声响 JMP LOOP ;跳转到 loop 处执行 M4: JMP LOOP ;跳转到 loop 处执行 实现走时功能的子程序 INIT_TIME: MOV TMOD,#00000001B ;设置定时器 T0 工作模式 1 MOV IE, #10000010B ;启用定时器 T0 中断产生 SETB ET0 MOV TL0,#78H ;加载初始值 MOV TH0,#0ECH SETB TR0 ;启动定时器 T0 开始计时 RET 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 4 页 共 10 页 中断服务程序 TO_SRV: ;定时器 T0 计时中断程序每隔 5 秒中断一次 PUSH ACC ;将 a 压入堆栈 MOV TL0,#78H ;重加载初始值 MOV TH0,#0ECH INC DEDA ;加 1 ;秒述出 MOV A,DEDA CJNE A,#200,TT1 ;是否 1 秒到了 MOV DEDA,#0 ;计数器清零 CPL WLED ; LED 灯亮灭变化 INC SEC ; 秒计数加 1 MOV A,SEC CJNE A,#60,TT1 ;是否 1 分钟到了 ;分输出 INC MIN ;分加 1 MOV SEC,#0 ;秒清零 MOV A,MIN CJNE A,#60,TT1 ;是否 1h 到了 INC HOUR ;时加 1 MOV MIN,#0 ;分清零 MOV A,HOUR CJNE A,#24,TT1 ;是否 24h 到了 MOV SEC, #0 ;时分秒全部清零 MOV MIN ,#0 MOV HOUR,#0 TT1: POP ACC ;将 a 由堆栈取出 RETI 实现显示功能子程序 CONV : ;转化小时数据 MOV A,HOUR MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE ;查表转换 MOVC A,A+DPTR MOV BUF,A MOV A, B MOVC A, A+DPTR MOV BUF+1,A MOV A,MIN MOV B,#10 DIV AB 专专科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 5 页 共 10 页 MOV DPTR,#TABLE ;查表转换 MOVC A,A+DPTR MOV BUF+2,A MOV A, B MOVC A, A+DPTR MOV BUF+3,A RET TABLE: ;字符型数据编码表 DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H 扫描显示 DISP: MOV A,33H MOV P0 ,A CLR P2.7 MOV R5,#2 ACALL DELAY SETB P2.7 MOV A,32H MOV P0 ,A CLR P2.6 MOV R5, #2 ACALL DELAY SETB P2.6 MOV A,31H MO