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1、电气与电子信息工程学院单片机课程设计报告题 目： 智能豆浆机 专业班级：电气工程及其自动化 2012 级（3）班学号： 201240220326 姓 名： 李 越 同 组 人： 陈 俊 亚 指导教师： 胡 蔷 黄 磊 设计时间：2014 年 12 月 15 日2014 年 12 月 19 日设计地点：K2-407 单片机、微机原理实验室课程设计任务书2014 2015 学年第 1 学期一、课程设计题目： （ 智能豆浆机 ） 二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，以单片机为核心器件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，完成仿真操作。要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完
2、整；2. 熟悉、掌握各种外围接口电路芯片的工作原理和控制方法；3. 熟练使用单片机汇编语言或 C51 进行软件设计；4. 熟练使用 Proteus、Keil 软件进行仿真电路测试；5. 熟练使用 Protel 软件设计印刷电路板；6. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；7. 编写设计报告，参考毕业设计论文格式。（1）根据课题要求确定系统设计方案；（2）绘制系统框图、系统仿真原理图（印刷电路板图），列出元器件明细表；（3）计算电路参数和选择元器件，画出软件流程图（列出程序清单）；（4）打印仿真结果，根据测试结果进行误差分析与修改调整；（5）对设计进行全面总结。3、课程设计
3、内容（含技术指标）本次设计采用单片机 AT89S52 来实现全智能豆浆机各个功能的控制，只要功能内容如下：1. 针对食品原料的物理特性不同，在加工处理时采用三种不同的工作模式，其主要区别在于粉碎和加热时间长短不同，用蓝色、黄色 LED 灯分别来表示加热、粉碎过程。2. 不同的工作模式、温度、加热与粉碎设定时间，以及其剩余时间都用数码管显示出来。3. 当液位溢出或干烧状态时，实现立即停止工作，蜂鸣器发出声音产生报警（以中断方式采用拨码开关来模拟）。4. 每个模式工作完成后自动报警。1.总体方案1.1 引言随着我们生活水平的提高，五谷杂粮成为了当今人们的健康理念。豆浆越来越受到大家的喜爱，豆浆不仅
4、营养价值高，更是许多爱美、养生人士的必备补品。今天就来介绍由单片机 AT89C52 来控制的全智能豆浆机。豆浆机的工作过程主要是加热和粉碎，通过键盘来选择三种工作模式，区别仅仅是加热、粉碎时间不同。豆浆机出现干烧、溢出时采用外部中断 INT0（P32)和 INT1(P33)来实现，设为高优先级中断，豆浆机立即停止工作，产生报警。加热与粉碎分别用不同颜色的 LED 灯来显示，同时工作模式、粉碎加热时间以及温度显示都用数码管一一显示。每个工作模式完成后，蜂鸣器便会发出声音来提醒用户豆浆做好了。1.2 设计思路本次设计的智能豆浆机主要由温度传感器、防溢防干烧电路、复位电路、按键电路、加热粉碎电路、报
5、警电路以及六位数码管组成。其中防溢防干烧电路以中断方式采用拨码开关来模拟，采用蜂鸣器与红色 LED 灯进行声光报警。加热粉碎电路中，分别采用两个不同颜色的 LED 灯来显示，在工作状态时，LED 灯点亮。设定工作模式有三种，模式 1：上电后按键按下 1（工作模式 1），豆浆机自动检测有无溢出、干烧状况，确保无误后开始正常工作，否则产生报警。工作过程是加热-粉碎 -加热-粉碎- 加热。加热 3 分钟，粉碎 3 分钟，一共是 45 分钟。在程序中用 1s 代替 1 分钟，也就是 45s，每个工作模式完成后豆浆机以报警来提醒用户，三种工作模式区别仅在于加热粉碎时间长短不同。键盘上设置了 14 按键，
6、按键 13 是用来选择工作模式，按键 4 是用来显示温度。设计中采用 DS18B20 是一线式数字温度传感器，通过键盘扫描，当四键按下时测量液体温度，并将温度显示五秒，显示之后为初始值。六位 LED 动态显示数码管，第一位来显示工作模式，第二三位显示加热粉碎设置时间，后三位则是正计时。1.3 原理框图本智能豆浆机控制系统设计原理如下图所示:AT89C52蜂鸣报警防干烧电路复位电路按键加热电路防溢电路温度传感器计时模块图 1-1 智能豆浆机控制系统框图系统主要有：显示模块、时钟模块、复位模块、定时控制模块、按键模块 。说明：AT89C52 的 P0 口接 74LS245 的 A0A7 口，用来驱
7、动数码管显示，完成数据传输；单片机 P1.0P1.2 口接 74LS138 的 A,B,C 端口，P1.3 口接温度传感器通过数码管来显示温度，P2.1P2.3 接键盘的 1、2、3 来控制豆浆机模式的选择，P2.5P2.7 接键盘的 A、B、C 端来控制温度显示、粉碎溢出的功能；P3.2 与 P3.3 两个外部中断来处理溢出、干烧的状况；P3.6P3.7 接两个 LED 灯分别表示加热和粉碎。2.系统硬件设计2.1 单片机 AT89C52AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的
8、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，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。RST:复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 EA/VPP:外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 VCC 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Fla
9、sh 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源 VPP，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 VPP。P0 口(P0.0P0.7)是一个 8 位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低 8 位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向 IO 口用。P0 口每一个引脚可以推动 8 个 LSTTL 负载。 P2 口(P2.0P2.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高 8 位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向 IO 口用。每一个引脚可以推动 4 个 LSTL 负载。 P1 口(P1.
10、0P1.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O口)，其输出可以推动 4 个 LSTTL 负载。仅供用户作为输入输出用的端口。 P3 口(P3.0P3.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。功能部件及特性：1、兼容 MCS51 指令系统2、8kB 可反复擦写(大于 1000 次） Flash ROM；3、32 个双向 I/O 口；4、256x8bit 内部 RAM；5、3 个 16 位可编程定时/计数器中断；6、时钟频率 0-24MHz；
11、7、2 个串行中断，可编程 UART 串行通道；8、2 个外部中断源，共 8 个中断源；9、2 个读写中断口线，3 级加密位；10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；11、有 PDIP、PQFP、TQFP 及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。本次设计使用到的功能有：1）复位信号输入端 RST，本设计中我们使用的是上电自动复位，其是通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源 VCC 的上升时间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位，即接通电源即可完成系统复位初始化。2）P1 口作为单功能的 I/O 口，P1.0P1.2 接到 138 译码器的输入端，输出端又接 24
12、5 总线收发器，通过 245 总线收发器连接数码管的位选端。P1.3 接到温度传感器的输入端 DQ,来驱动温度显示。3）P0 口在本次设计中作为低八位数据输出，由于 P0 口驱动负载能力有限，所以通过连接芯片 245 来驱动数码管。4）P2 口作为高八位地址输出线，它与 P0 口输出的低八位地址一起构成 16位地址，可以寻址 64KB 的地址空间。在设计中用来控制键盘输入。5）两个外部中断请求 INT0 和 INT1,低电平有效。位于 P3 口的 P3.2 和P3.3.INT0:外部中断请求 0，中断请求信号由 INT0 引脚输入，中断请求标志为IE0。INT1：外部中断请求 1，中断请求信号
13、由 INT1 引脚输入，中断请求标志为 IE1。P3.6、P3.7 分别用来控制加热、粉碎电路。2.2 温度检测电路设计图 2-1 温度检测电路DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，具有 3 引脚 T0-92 小体积封装形式，温度测量范围为-55 度到+125 度，可编程为 9 位-12 位A/D 转换精度，测温分辨率可达 0.0625 度，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出。DS18B20 的技术特性：1、独特的单线接口方式，DS18B20 在与单片机相连时仅需一条线即可实现单片机与 DS18B20 的双向通讯，为读写以及温度转换可以从数据线本身获取
14、能量，所以不需要外接电源。2、测量温度范围为-55125 摄氏度；3、工作电源为 3.05.5V；4、在使用中不需要任何外围元件；5、测量结果以 912 位数字量方式串行传送；6、 每一个 DS18B20 包含一个特殊的序号，多个 DS18B20 可以同时存在于同条总线，可以对室温进行监测和控制，引脚 DQ 接单片机 P1.3 口。由于独特的一线接口，只需要一条口线通信，DS18B20 可以使用外部电源VDD，也可以使用内部的寄生电源。当 VDD 端口接 3.0V5.5V 的电压时是使用外部电源；当 VDD 端口接地时使用了内部的寄生电源。无论是内部寄生电源还是外部供电，电路图图所示。2.3
15、复位电路的设计图 2-2 复位电路整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号（RST）送斯密特触发器，再有片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对斯密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需的信号。 本设计中我们使用的是上电自动复位，其是通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源 VCC 的上升时间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位，即接通电源即可完成系统复位初始化。如图所示2.4 报警电路的设计图 2-3 报警电路在豆浆机控制系统的设计中，我们设计了当豆浆机干烧和豆浆制作完成两种情况的蜂鸣报警，声音信号电流从单片机的 P3.2 脚输入到蜂鸣器发出声音，通过
16、事先编写的程序，在单片机的控制下，系统开始工作，当上述两种情况中的一种发生时，单片机 P3.2 脚自动输出一个高平，使蜂鸣器通电导通，于是蜂鸣器发出报警，提醒用户。2.5 按键电路 图 2-4 按键电路单片机的 P2.1P2.3 接键盘的 3、2、1 来控制豆浆机模式的选择，按下键 1时选择模式一，按下键 2 时选择模式二，按下键 3 时选择模式三； P2.5P2.7 接键盘的 A、B、C 端来控制温度显示、粉碎溢出的功能。如图所示2.6 芯片 74LS245图 2-5 74LS245 引脚图在这里用来驱动数码管，它是 8 路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245 还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当AT89C52 单片机的 P0 口输出到数码管，那就要考虑到数码管的亮度以及
