基于单片机的水泵清洗设备设计

基于单片机的水泵清洗设备设计作者：任广禄摘要清洗是一种与人们生活实践关系十分密切的劳动,人类从远古时期就开始从事这种劳动.由于传统清洗操作简单,或只是作为一道工序依附于生产过程中,没有引起广泛关注.进入21世纪,人们生活已经从温饱阶段进入到舒适时代,对于清洗产品越来越多的需求,加速了新产品研发步伐;同时,制造业的高速发展,也促进了清洗设备、等企业的快速进步，现在对于清洗设备的也有了很高的要求，自动控制和控制显示发展也有了飞速的发展，清洗设备现在在人们生活中已经占据着很大的地位，但是清洗设备的改进还在不断地发展，能够把清洗设备自动化并能够显示工作状态也有了进一步的发展。基于单片机的功能控制和液晶显示也越来越多，在本次设计中主要应用以AT89C52单片机为控制核心，通过控制的的命令来反映要执行的动作，并通过RT12864M液晶显示器显示正在运行的工作状态。关键词：AT89C52；RT12864M；清洗ABSTRACTCleaningisapracticewithpeople'slivesverycloseworkingrelationship,thebeginningofmankindfromancienttimesinthisworkduetothetraditionalcleaningissimple,orsimplyasaprocessdependentontheproductionprocesshasnotcausedwidespreadconcern.Intothe21stcentury.,people'sliveshavebeencomfortablefromthestageintotheeraoffoodandclothing,cleaningproductsforthegrowingdemand,acceleratethepaceofnewproductdevelopment;thesametime,therapiddevelopmentofthemanufacturingsector,alsocontributedtothecleaningequipment,suchasthecompany'srapidprogress,nowForcleaningequipmentalsohavehighdemands,thedevelopmentofautomaticcontrolandcontroldisplayhasalsobeenrapiddevelopmentofcleaningequipmenthasbeeninpeople'slivesnowoccupiesagreatposition,butimprovementsareconstantlycleaningequipmentdevelopment,toautomatethecleaningequipmentandworkingconditionshasalsobeenabletoshowfurtherdevelopment.Microcontroller-basedcontrolandLCDdisplayfeaturesmoreandmore,inthisdesign,themainapplicationforthecontroloftheAT89C52microcontrollercore,bycontrollingtheordertoreflecttheactiontoperform,andthroughRT12864MLCDdisplayistheworkofrunningstate.

KeyWords:AT89C52;RT12864M;Cleaning目录1引言 11.1基于单片机控制的正反转水泵清洗设备的设计的目的、意义 11.2国内外在泵清洗设备上面的大力发展 11.3本论文主要设计的主要内容 12系统框图及工作原理 32.1系统整体框图 32.2各模块工作原理 33系统硬件组成原理 53.1系统核心单片机的发展 53.1.1单片机的简介 53.1.2单片机发展概述 53.2单片机AT89S52芯片的选择及基本组成和主要特点 63.2.189C52单片机的基本组成 63.2.2MCS-52系列单片机的主要特点 73.2.3单片机的控制部分电路图 73.3液晶显示器的介绍 83.3.1LCD显示器的工作原理 83.3.2LCD的主要技术参数及分类 93.3.3RT12864MLCD的选用及主要性能与特性 113.3.4液晶的部分电路控制 153.4电机模块的设计 163.4.1直流电机的工作原理 163.4.2H桥驱动电路的设计 164软件设计 194.1keil介绍 194.2KeilC51开发系统基本知识KeilC51开发系统基本知识 194.2.1系统概述 194.2.2KeilC51单片机软件开发系统的整体结构 194.2.3keil软件的使用教程 204.3Proteus7软件的介绍 244.3.1Proteus7的功能模块 254.3.2Proteus7“在单片机原理和应用技术”中的作用 254.3.3Proteus与Keil的联接 254.4Proteus7的仿真过程 26结论 30参考文献 31附录1程序 32附录2实物照片 41致谢 421引言1.1基于单片机控制的正反转水泵清洗设备的设计的目的、意义清洗设备现在在人们生活中已经占据着很大的地位，但是清洗设备的改进还在不断地发展，能够把清洗设备自动化并能够显示工作状态也有了进一步的发展。其目的就是能够使人们能够更轻松的完成清洗工作，通过设定好一定的功能和显示的状态来帮助人们更有效的完成一项任务，而不用一直在去手动去做一些重复的动作。清洗设备目前已经在国内大量的使用，很多清洗设备的制造公司在这方面上都有了一定的基础地位。1.2国内外在泵清洗设备上面的大力发展国际极具影响力的分别在美国和法兰克福一年一届的泵与清洗设备制造商展览会是世界工业清洗行业的盛会！二展会每年均由来自40多个国家的800家展商组成，面积达50000平米左右。我国是一个工业制造大国，泵与工业清洗设备的应用领域日益扩大，在机械制造、金属加工、食品、纺织、交通、船舶、建筑、电器、电子、医药、化工等工业领域应用占全球工业清洗市场最大份额。世界的工业清洗设备制造商也日益增多，从通用型向专用型发展。在工业生产中，以降低工业清洗成本为目的，提高产品质量和提高劳动生产率是开发市场和立足市场的积极措施。清洗设备应用到了各大领域，主要清洗设备如：高压水射流设备、小型清洗机、、热水清洗机、专用清洗生产线(装置)、干冰清洗设备、超声波清洗设备（金属及零部件清洗、印刷线路板清洗、显象管部件及液晶显示器清洗、光学部件清洗、精密部件清洗、电子元件清洗设备、）、化学清洗设备、水基清洗、锅炉容器内壁清洗设备、发动机及带电清洗、机器人清洗、工业清洗剂等清洗设备与技术；道路清洗车、下水道清洗车、船舶除锈成套设备、干气喷砂机、无气喷涂机、除漆成套装置、清罐机等；及其相应配套的喷头、喷嘴、旋转喷头、三维旋转喷头、平面清洗器、爬壁机器人、快速接头、水切割刀头、往复与旋转密封、各种磨料、过滤器、微型离心泵、金属软管、超高压软管、喷枪、喷杆、气动调亚阀、专用执行机构等产品。1.3本论文主要设计的主要内容

在本次论文中主要做了以下下内容:（1）通过研究和分析泵清洗设备在国民生活中的地位和现在的大力发展，并做了本次的设计，主要对水泵正反转清洗设备控制和显示的设计：手动：按手动上，水泵进行清洗，碰到后限开关，水泵停止。按手动下，水泵进行反清洗，碰到前限开关，水泵停止。自动：定时器用五个编码开关设定，有2~18小时9个时间选择。清洗分三个状态，用三个编码开关设定。单程清洗：判断当时的位置，进行一个方向的清洗。双程清洗：判断当时的位置，进行一个往返清洗。连续运行：判断当时的位置，连续进行清洗。设定一个压力开关，当压力到了，定时器为0，根据清洗状态，马上进行清洗。（2）通过对设备的了解和分析，选择了AT89C52这款单片机[1]，主要考虑了它结构比较简单，容易控制，价格比较合适，性能也比较好，并学习了它的工作原理和引脚特点和功能应用。还选择了RT12864M这款液晶显示器[9]，它的显示简单控制并且自带字库，性能比较好，以及对它的工作原理也做了详细的了解，能够做到控制显示。（3）熟悉并掌握了keil程序编译软件的应用。（4）学习了Proteus7仿真软件的基本原理及使用方法。（5）完成本设计软件程序的编写、硬件电路的设计和原理图的绘制，以及电路的焊接、调试及显示功能。实现了控制显示功能。（6）对本设计做了整体的调试，给出了调试中出现问题的解决方法。2系统框图及工作原理2.1系统整体框图以单片机AT89C52为核心，控制键给控制信号，有电机作为执行，并有液晶显示，通过电源给单片机提供电源，单片机采集按键的信号通过程序逻辑来反映要执行的动作，执行动作有液晶和电机来反映。如图2-1所示：图2-1硬件结构软件控制部分，通过单片机采集来的信号，进行判断，来采取要执行的动作。如图2-2所示：图2-2软件控制2.2各模块工作原理1、单片机模块AT89S52[3]是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。2、LCD显示模块模块采用RT12864M汉字图形点阵液晶显示模块[10]，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM），主要显示设备动作的状态。3、电机设备模块通过对控制命令的读取来执行要运行的动作。3系统硬件组成原理3.1系统核心单片机的发展3.1.1单片机的简介单片机[4]是一种集成电路芯片。它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑。3.1.2单片机发展概述1946年第一台电子计算机诞生至今，依靠微电子技术和半导体技术的进步，从电子管—晶体管—集成电路—大规模集成电路，使得计算机体积更小，功能更强。特别是近20年时间里，计算机技术获得飞速的发展，计算机在工农业，科研，教育，国防和航空航天领域获得了广泛的应用，计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机[8]，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器的单片机，功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机发展到了一个新的平台．3.2单片机AT89S52芯片的选择及基本组成和主要特点MCS-52[2]以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“名机”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容C51的单片机，完美地将Flash(非易失闪存技术)EEPROM与80C51内核结合起来，仍采用C52的总体结构和指令系统，Flash的可反擦写程序存储器能有效地降低开发费用，并能使单片机作多次重复使用。3.2.189C52单片机的基本组成1）一个8位的89C52微处理器。2）片内256字节数据存储器RAM/SFR，用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果，最终结果等。3)片内4程序存储器FlashROM，用以存放程序、一些原始数据和表格KB。4)4个8位并行I/O端口P0～P3，每个端口既可以用作输入，也可以用作输出。5)两个16位的定时器/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。6)具有5个中断源、两个中断优先级的中断控制系统。7)一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与PC机之间的串行通信。8)片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接，最高允许震荡频率为24MHz9)89C52单片机与8051在这里我们选用的是ATMEL公司生产的AT89S52型单片机。如图3-1所示为AT89S52的引脚结构图，为双列直插封装方式。图3-1AT89C52管脚3.2.2MCS-52系列单片机的主要特点1）可靠性高:因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC机。2）系统软件(如:程序指令，常数，表格)固化在ROM中，不易受病毒破坏。3）许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠。4）便于扩展：片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线，并行和串行的输入/输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。5）实用性好：体积小，功耗低，价格便宜，易于产品化。3.2.3单片机的控制部分电路图如图3-2所示为单片机控制部分电路图。图3-2单片机控制3.3液晶显示器的介绍3.3.1LCD显示器的工作原理（1）被动矩阵式LCD工作原理TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同[15]，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板，外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。（2）主动矩阵式LCD工作原理TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。3.3.2LCD的主要技术参数及分类（1）对比度LCD[13]制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对一般用户而言，对比度能够达到350:1就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。相对CRT显示器轻易达到500：1甚至更高的对比度而言。只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度，由于对比度很难通过仪器准确测量，所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。（2）亮度LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，最后一种是“U”型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成“U”型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。（3）信号响应时间响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒（ms）为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象，高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。这样，对于液晶显示器来说，响应时间40ms就成了一道坎，低于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁现象，让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度，则就最好要达到每秒60帧的速度。（4）可视角度LCD的可视角度是一个让人头疼的问题，当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。为了解决这个问题，制造厂商们也着手开发广角技术，到目前为止有三种比较流行的技术，分别是：TN+FILM、IPS(IN-PLANE-SWITCHING)和MVA(MULTI-DOMAINVERTICALalignMENT)。TN＋FILM这项技术就是在原有的基础上，增加一层广视角补偿膜。这层补偿膜可以将可视角度增加到150度左右，是一种简单易行的方法，在液晶显示器中大量的应用。不过这种技术并不能改善对比度和响应时间等性能，也许对厂商而言，TN+FILM并不是最佳的解决方案，但它的确是最廉价的解决方法，所以大多数台湾厂商都用这种方法打造15寸液晶显示器。IPS(IN-PLANE-SWITCHING，板内切换)技术，号称可以让上下左右可视角度达到更大的170度。IPS技术虽然增大了可视角度，但采用两个电极驱动液晶分子，需要消耗更大的电量，这会让液晶显示器的功耗增大。此外致命的是，这种方式驱动液晶显示器晶分子的响应时间会比较慢。MVA(MULTI-DOMAINVERTICALalignment[16]，多区域垂直排列)技术，原理是增加突出物来形成多个可视区域。液晶分子在静态的时候并不是完全垂直排列，在施加电压后液晶分子成水平排列，这样光便可以通过各层。MVA技术将可视角度提高到160度以上，并且提供比IPS和TN+FILM更短的响应时间。这项技术是富士通公司开发的，目前台湾奇美（在大陆奇丽是奇美的子公司）和台湾友达获得授权使用此技术。优派的VX2025WM即是此类面板的代表作,水平,垂直可视角度均为175度,基本无视觉死角,并且还承诺无亮点;可视角度分为平行和垂直可视角度，水平角度是以液晶的垂直中轴线为中心，向左和向右移动，可以清楚看到影像的角度范围。垂直角度是以显示屏的平行中轴线为中心，向上和向下移动，可以清楚看到影像的角度范围。可视角度以“度”为单位，目前比较常用的标注形式是直接标出总水平、垂直范围，如：150/120度，目前最低的可视角度为120/100度（水平/垂直），低于这个值则不能接受，最好能达到150/120度以上。3.3.3RT12864MLCD的选用及主要性能与特性通过以上我们对LCD的了解后我选择了RT12864M这款液晶显示器，并简单介绍下这款显示器。1、简单概述RT12864M汉字图形点阵液晶显示模块主要技术参数和显示特性:电源：VDD3.3V~+5V(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列×64行显示颜色：黄绿显示角度：6：00钟直视LCD类型：STN与MCU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等2、外形尺寸外观尺寸：93×70×12.5mm视域尺寸：73×39mm。外形尺寸，如图3-3所示：图3-3外形尺寸3、模块引脚说明如表3-1所示：表3-1模块引脚引脚号引脚名称方向功能说明1VSS—模块电源地2VDD—模块的电源正端3VO—LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E(CLK)H/L并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：H-并行；L-串行16NC—空脚17/RETH/L复位低电平有效18Vout负压输出19LED_K—背光源负极（LED—0V）20LED_A—背光源正极（LED—5V）逻辑工作电压(VDD)：4.5～5.5V电源地(GND)：0V工作温度(Ta)：0～60℃(常温)/-20～75℃（宽温）4、接口时序模块有并行和串行两种连接方法（时序如下）：8位并行连接时序图：MPU写资料到模块，如图3-4所示：图3-4八位并行连接时序图MPU从模块读出资料，如图3-5所示：图3-5CPU从模块读出资料串行连接时序图，如图3-6所示：图3-6串行连接时序图串行数据传送【16】共分三个字节完成：第一字节：串口控制—格式11111ABCA为数据传送方向控制：H表示数据从LCD到MCU，L表示数据从MCU到LCDB为数据类型选择：H表示数据是显示数据，L表示数据是控制指令C固定为0第二字节：(并行)8位数据的高4位—格式DDDD0000第三字节：(并行)8位数据的低4位—格式0000DDDD3.3.4液晶的部分电路控制LCDRT12864的电路控制连接图，如图3-7所示：图3-7液晶部分控制3.4电机模块的设计3.4.1直流电机的工作原理直流电机的物理模型图解释【17】

，如图3-8所示：图3-8直流电机物理模型这是分析直流电机的物理模型图。

其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)。上图表示一台两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。3.4.2H桥驱动电路的设计图3-9是一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H【19】。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图3-9两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。

如图3-9所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。图3-9H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图3-10，管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。图3-10桥电路驱动电机顺时针转动图3-11所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。图3-11电机逆时针转动通过以上的分析和理解要完成整个的驱动还需要一些保护元件，如图3-12所示的设计的总思路图图3-12H桥总体图4软件设计4.1keil介绍单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil【7】提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。4.2KeilC51开发系统基本知识KeilC51开发系统基本知识4.2.1系统概述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之高，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。下面详细介绍KeilC51开发系统各部分功能和使用。4.2.2KeilC51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。4.2.3keil软件的使用教程下面介绍KeilC51软件的使用方法进入KeilC51后，屏幕如下图所示。几秒钟后出现编辑界，如图4-1所示：图4-1启动KeilC51时的屏幕图4-2进入KeilC51后的编辑界面简单程序的调试学习程序设计语言、学习某种程序软件，最好的方法是直接操作实践。下面通过简单的编程、调试，引导大家学习KeilC51软件的基本使用方法和基本的调试技巧。1)建立一个新工程单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中NewProject选项，如图4-3所示：图4-3Project菜单2)然后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字,比如保存到C51目录里,工程文件的名字为C51如图4-4所示,然后点击保存.图4-4保存目录3)这时会弹出一个对话框,要求你选择单片机的型号,你可以根据你使用的单片机来选择,keilc51几乎支持所有的51核的单片机,我这里还是以大家用的比较多的Atmel的89C51来说明,如图所示,选择89C51之后,右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击确定，如图4-5所示：图4-5单片机机型选择4)完成上一步骤后，屏幕如图4-6所示：图4-6建立工程5)在下图中，单击“File”菜单，再在下拉菜单中单击“New”选项，如图4-7所示：图4-7新建文件新建文件后屏幕如图4-8所示：图4-8文件建立完成此时光标在编辑窗口里闪烁，这时可以键入用户的应用程序了，但笔者建议首先保存该空白的文件，单击菜单上的“File”，在下拉菜单中选中“SaveAs”选项单击，屏幕如图4-9所示，在“文件名”栏右侧的编辑框中，键入欲使用的文件名，同时，必须键入正确的扩展名。注意，如果用Ｃ语言编写程序，则扩展名为(.c)；如果用汇编语言编写程序，则扩展名必须为(.asm)。然后，单击“保存”按钮。图4-9文件保存6)回到编辑界面后，单击“Target1”前面的“＋”号，然后在“SourceGroup1”上单击右键，弹出如下菜单，如图4-10所示：图4-10文件添加到工程4.3Proteus7软件的介绍Proteus【6】软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。在这次的设计中主要是用到了Proteus7软件和keil软件的结合来对本次设计的仿真。Proteus7软件的仿真环境如图4-11所示：图4-11Proteus7软件仿真环境4.3.1Proteus7的功能模块（1）一个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具。（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真。（3）ARESPCB设计。4.3.2Proteus7“在单片机原理和应用技术”中的作用（1）PROTEUS是单片机课堂教学的助手。（2）PROTRUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将去多单片机实例运行过程形象化。（3）它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。4.3.3Proteus与Keil的联接（1）把C:\Program

Files\Labcenter

Electronics\Proteus

6

Professional\MODELS\目录下的

VDM51.dll文件复制到

C:\Keil\C51\BIN文件夹下。（2）打开Keil

根目录下的

TOOLS.INI

文件，在[C51]

栏目下加入TDRV3=BIN\VDM51.DLL

("Proteus

VSM

Monitor-51

Driver"

)，其中“TDRV3”

中的

“3”要根据实际情况写，不要和原来的重复就可以了。（3）Keil的设置。在Keil中打开一个项目，在"option

for

target"中的Debug标签中选中"

Proteus

VSM

Monitor-51

Driver"（4）Proteus的设置。在DEBUG菜单中选中"use

romote

debuger

monitor"（5）随便打开一个设计好的文件，要含有51单片机，把keil的工程和Proteus的文件放到同一个目录下。打开keil，按Ctrl+F5进入调试界面或者点击工具栏的调试按钮。此时可单步，全速运行程序，并进行调试。同时可以观察Proteus中目标板的运行情况4.4Proteus7的仿真过程启动程序开始菜单->所有程序->Proteus7Professional->ISIS7Professional

如图4-12所示：图4-12软件打开界面电路元器件的选取1、点击PickDevices按钮，（该按钮位于工作区左边的面板中，就是那个P按钮），这是会打开标题为PickDevices的对话框。如图4-13和图4-14所示：图4-13PickDevices按钮图4-14PickDevices的对话框2、在Category列表框中(位于左边)找到MicroprocessorIcs，这是会在Results中列出该类的所有元件并找到所需要的元件，如图4-15所示：图4-15元器件查找3、同样的方法在Category列表框中添加所需要的元件，放在左边的框中如图4-16所示：图4-16元件存放位置4、主要器件找好后就开始往右边的仿真环境中放所需要的元件并连接成为完整的要仿真的电路图，如图4-17所示：图4-17电路仿真5、通过连接keil编译的程序进行所要运行的仿真。如图4-18所示：停止运行图4-18停止运行6、程序流程图，如图4－19所示：图4－19程序流程图结论电压测量人机界面设计对设备都有很大的应用和帮助，能够很好的应用到各种物质清洗的设备中去，随着社会的科技的发展，国民生活水平的提高，越来越多的方面都要用到清洗设备，我国现在也在大力发展，并且目前也有了很高的地位。本次论文从系统整体的框图开始分析，从各模块分布介绍最后完成整个清洗设备的整体设计系统，使用AT89C52单片机为控制核心，利用其强大的处理能力和较丰富的外围接口，从而也选用了一款适合的液晶显示器（RT12864M），它性能好，功耗小，并且自带字库，不用再去单独的去写一些字给液晶，只要调用字库里的文字就可以，更加简单方便。通过在此基础上还可以做更多的功能控制以及显示动作状态，在不同的清洗设备中做到不同的控制要求以及显示。通过这次的毕业设计，使我对单片机有了更深刻的了解，尤其是AT89C52同时对清洗设备控制概念有了更实际的理解。至此，我基本掌握了各个器件的原理及应用，并熟悉了电路设计软件和仿真软件的使用方法。通过本次设计，我也深深地发现了自身在理论掌握和软件开发能力上的不足，在以后的工作学习中，我会不断严格要求自己。参考文献[1]肖洪兵.跟我学用单片机.北京：北京航空航天大学出版社,2002.8[2]何立民.单片机高级教程．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2001[3]赵晓安.MCS-51单片机原理及应用.天津：天津大学出版社，2001.3[4]李广第．单片机基础．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，1999[5]徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用．第1版．北京：北京邮电大学出版社，1996[6]何立民．从Cygnal80C51F看8位单片机发展之路，片机与嵌入式系统应用，2002，[7]夏继强.单片机实验与实践教程.北京：北京航空航天大学出版社,2001[8]陈志强胡辉.单片机应用系统设计实践指南.自编教材。[9]黄长杰;包文俊;液晶显示器汉字字模存储方法;安徽建筑;2006，104（4）110－120[10]鹿玲,曹力;HD4478U控制器的LCD应用及错误显示问题解决;鞍山钢铁学院学报;2002，12（5）：90－95[11]谢达勇,初建朋,等。液晶显示驱动/控制电路的设计;半导体技术;2001，11（5）：30－35[12]刘义菊;图形液晶显示模块在仪器仪表中的应用;电测与仪表;2001，6（8）：130～135[13]包明;余成波;;嵌入式处理器NiosII与液晶显示模块的接口及应用;与仪表;2006，13（1）：60－80[14]付先成;低功耗高性能图形控制芯片的设计与验证;华中科技大学;2006[15]吴平;LCD便携式急救心电监护仪;浙江大学;2002[16]涂启志，赵冉，等。基于三相非对称Cuk斩波器的感应电机软起动;电力电子技术;2009,，106（7）：100－110[17]苏亮，廖力清，等。电机软启动自整定模糊控制器的研究与设计;电子技术;2009,108（5）：90－100[18]郭斌;电机软启动器的MATLAB仿真分析;兰州石化职业技术学院学报;2009,13（6）：40－45[19]郭荣祥，袁红霞，等。基于斩波方式的三相交流异步电动机软起动仿真研究;冶金自动化信息网年会论文集;2004附录1程序程序：/*************************************8M晶振***********************************//*voidmain(void)DDRD=0xff;delay_ms(1);init_lcd();/*****************清屏**************///lat_disp(0x00,0x00);//必须要//clrram();/***********************************///delay_ms(100);*//******************************函数****************************************///chn_disp(0,0,"王Zh(26).");/*指定起始行、列的汉字、字符、数字*///con_disp(0xff,0xff,1,1,4,16);/*反白：指定起始行、列、每行反白的数量、高度*///con_disp1(0,0,5);/*闪烁反白：指定起始行、列反白的实字数*///img_disp(tab);/*全屏显示图片*///img_disp1(tab1);/*下半屏显示图片*///cur_disp1(0,1);/*大光标：列为8列*///cur_disp2(1,1);/*小光标：列为16列*//******************************接口****************************************//*16：RS=PD451：cs=P1^0R/W=PD5std=P1^1E=PD6sclk=P1^2RST=PD7rst=P1^3PSB接低电平PSB接低电平/**************************************************************************/#include<at89x52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#definex10x80#definex20x88#definey0x80#definecomm0#definedat1uintms=0;uintns=0;uinttts=0;uintdds=0;uintqqs=0;uchartab1[]="时间：123"; //ucharjs=0;/*sbitcs=P1^0;*///RSsbitstd=P2^4;//R/Wsbitsclk=P2^5;//Esbitrst=P2^6;//RST#defineclr_rstrst=0#definesbi_rstrst=1#defineclr_cscs=0#definesbi_cscs=1#defineclr_stdstd=0#definesbi_stdstd=1#defineclr_sclksclk=0#definesbi_sclksclk=1/*延时*/voiddelay_us(uintte){uinteee,hhh;for(eee=0;eee<te;eee++) { for(hhh=0;hhh<100;hhh++); }}/**/voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharcontent){uchara,i,j;a=content;/*sbi_cs;*/clr_sclk;sbi_std;for(i=0;i<5;i++){sbi_sclk;clr_sclk;}clr_std;sbi_sclk;clr_sclk;if(dat_comm)sbi_std;//dataelseclr_std;//commandsbi_sclk;clr_sclk;clr_std;sbi_sclk;clr_sclk;for(j=0;j<2;j++){for(i=0;i<4;i++){ if(a&0x80)sbi_std; elseclr_std; a<<=1;sbi_sclk;clr_sclk;}clr_std;for(i=0;i<4;i++){sbi_sclk;clr_sclk;}}}////////////////////////////////////////////////////////////////////////////voidinit_lcd(void){sbi_rst;wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(comm,0x01);delay_us(1500);wr_lcd(comm,0x06);wr_lcd(comm,0x0c);}/*************指定起始位置写汉字和字符串1*****************//*a为起始行b为起始列*s为显示的汉字、字符、数字*/voidchn_disp(uchara,ucharb,uchar*s){ucharaddress;wr_lcd(comm,0x30);switch(a){ case0:address=0x80+b;break;case1:address=0x90+b;break; case2:address=0x88+b;break;case3:address=0x98+b;break; default:address=0x80+b;}wr_lcd(comm,address); while(*s){wr_lcd(dat,*s); s++;}}/*显示点阵2no*/voidlat_disp(uchardata1,uchardata2){uchari,j,k,x;x=x1;for(k=0;k<2;k++){for(j=0;j<16;j++){for(i=0;i<8;i++){wr_lcd(comm,0x34);wr_lcd(comm,y+j*2);wr_lcd(comm,x+i);wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,data1);wr_lcd(dat,data1);}for(i=0;i<8;i++){wr_lcd(comm,0x34);wr_lcd(comm,y+j*2+1);wr_lcd(comm,x+i);wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,data2);wr_lcd(dat,data2);}}x=x2;}wr_lcd(comm,0x36);}/**///当data1=0xff,data2=0xff时,在x0,y0处反白显示16xl*yl.//当data1=0xff,data2=0x00时,在x0,y0处前半反白显示8xl*yl.//当data1=0x00,data2=0xff时,在x0,y0处后半反白显示8xl*yl.//x0为行y0为起始列x1为一行反白的字数y1为每行内反白的高度voidcon_disp(uchardata1,uchardata2,ucharx0,uchary0,ucharxl,ucharyl){uchari,j;ucharaa,bb;switch(x0){case0:aa=0x80+y0;bb=0x80;break;case1:aa=0x90+y0;bb=0x90;break;case2:aa=0x88+y0;bb=0x80;break;case3:aa=0x98+y0;bb=0x90;break;default:break;}for(j=0;j<yl;j++){for(i=0;i<xl;i++){wr_lcd(comm,0x34); wr_lcd(comm,bb+j); wr_lcd(comm,aa+i); wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,data1);wr_lcd(dat,data2);}}wr_lcd(comm,0x36);}/**///当data1=0xff,data2=0x00时,在x0,y0处显示前半光标.//当data1=0x00,data2=0xff时,在x0,y0处显示后半光标.//当data1=0x00,data2=0x00时,在x0,y0处不显示光标.//y0=0x8fory0=0x9f.voidcur_disp(uchardata1,uchardata2,ucharx0,uchary0){wr_lcd(comm,0x34);wr_lcd(comm,y0);wr_lcd(comm,x0);wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(dat,data1);wr_lcd(dat,data2);wr_lcd(comm,0x36);}/*清DDRAM*/voidclrram(void){wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(comm,0x01);delay_us(1500);//串行通信设1500的延时}voidLCD(void){chn_disp(0,0,"");chn_disp(1,0,"");chn_disp(2,0,"");