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1、 消毒柜控制器学生姓名:肖丽萍 班级: 060413指导老师:陈黎娟摘要：随着现代科学技术的不断发展，微电脑控制技术开始逐步渗透到各个领域中，包括工业、农业以及家庭生活。环境的变化对人们的生产和生活有一定的影响，通过对环境的检测，分析，掌握其变化规律并合理利用，以改善人类的生活质量，更好地体现自动化及智能化。消毒柜控制器的设计是人们为追求有质量的生活的表现。在人们的日常生活中，对碗筷的消毒成为生活的必须的一个步骤，小到家庭大到各餐饮宾馆、大型酒店都有消毒柜的身影。本设计将模拟量产生电路产生的05V电压经ADC0809实现从模拟信号到数字信号的转换，最后送89C52单片机；经单片机对其进行数据的
2、采集，滤波等处理，以实现对温度的控制。本设计共设有三个功能键：消毒（加热）、保温、停止。首先：当按下消毒功能键时，驱动发热膜开始加热，当温度到达125度时停止加热；当按下保温键时，当温度低于50度时，消毒柜开始加热，当温度高于70度，停止加热；当按下停止键时；消毒柜动作停止。在设计过程中，用8255实现对键盘的扫描，用三个共阴极数码管显示实时温度，用四个发光二极管来显示对不同工作状态的选择和继电器的工作状态，颜色依次为红、绿、黄、红，对应的功能为加热、保温、停止、继电器工作与否，在工作中哪个灯亮，便说明了该时刻的工作状态。具体实现方法是P1.2输出加热信号，P1.3输出保温信号，P1.4输出停
3、止信号，P1.7输出继电器控制信号。通过单片机对各模块的智能化控制，实现了消毒、保温、关闭等功能，此外，采用数码管显示实现了“人机对话”，充分满足了使用者对于产品使用便捷直观的要求。市场上已有各式消毒柜，本次设计简单、方便，成本低，不仅适合小家庭的需求也适用于大型餐饮单位，只要再稍加性能提高，将会给人们带来便利，有很好的市场前景。关键字：键盘控制 数模转换 数码显示 温度控制目 录前 言3第一章设计要求41.1 设计内容与要求41.2 原理概述4第二章消毒柜控制器硬件电路设计52.1 单片机控制系统52.2 检测电路设计7 2.2.1 直流电桥电路7 2.2.2 放大电路设计82.3 A/D转
4、换电路.11 2.4 输出控制电路.13 2.5 键盘、显示电路设计15第三章 系统软件设计18 3.1 程序设计思路183.2 软件模块化设计183.2.1 主程序19 3.2.2 中断子程序193.2.3 采样子程序 193.2.4 灯控子程序.193.2.5 键盘扫描与显示子程序设计.21 第四章 调试分析.254.1 硬件调试254.2 软件调试25第五章 结论与体会.26参考文献27附录一：PT100分度表及数码管字形表28附录二：程序清单29 附录三：元件清单43 附录四：总原理图.44前言在现在的社会中，人们的健康观念越来越强，卫生意识越来越浓，消毒技术的应用已经在我们身边随处可
5、见。本次课程设计是消毒柜的控制系统的模拟。控制系统是消毒柜的核心，它控制着消毒柜的温度转换、温度采集和工作状态。目前市场销售的消毒柜共有三大类型：一类是远红外线高温型，这种消毒柜主要是根据物理原理，利用远红外线发热，在密闭的柜内产生125度高温进行杀菌消毒。这种消毒方式具有速度快、穿透力强的特点，日常生活中常用的餐具、茶具、食物都可放柜内进行高温消毒；第二类型是臭氧低温型，这种消毒柜利用臭氧功能进行杀菌消毒，属于低温消毒产品，可用于塑料、胶木等受高温易变形的物品消毒，也可用来对蔬菜、瓜果等进行杀菌和保鲜；第三类是远红外线臭氧型，这种消毒柜是双门的，上门是臭氧低温型，下门是远红外线高温型，兼具二
6、者的功能。而本次设计是最贴近老百姓的，相对其他的那些消毒柜，实用性强，价格便宜，操作简单，而且非常的安全，就算是在没有大人在家的时候，家长也可以放心的让小孩子独立的使用。消毒柜首先应该具备消毒，保温，停止功能选择。消毒是消毒柜的首要任务，在本课题中将消毒温度设定在0125度，这样就要有温度的显示和采取，对于温度采用8255驱动数码管显示，对于温度的采集，用模拟电压05V变化代替实现，再经过ADC0809的采样将模拟量转化为数字量，给80C52判断识别，使得消毒柜可以正常的工作。对应与三个工作状态有三个功能键分别为消毒键，保温键，停止键。消毒键可使消毒柜工作在加热状态，最高温度可达到125度；保
7、温键消毒柜处于保温状态，这样可使消毒柜的温度控制在5070度；停止键结束消毒柜的一切工作状态。本次课程设计包含五大模块：检测模块、A/D转换模块、单片机控制器模块、键盘扫描、显示模块、输出控制模块。分别对各模块的硬件设计及软件控制。其中由PT100构成的电桥电路经放大器ICL7650将压差放大到满度电压为5V，即电压变化范围为05V 。本次课程设计是对我们所学知识的总结，加强了对单片机知识的理解和应用，是学习过程中不可缺少的部分。第一章 设计要求1.1设计内容与要求：1) 设置三个功能键：消毒、保温、停止；2) 按消毒键，开始加热，温度到达125度时停止加热，加热时间由键盘设定3) 按保温键，
8、在50度以下接通加热器，到70度关闭，一直持续工作4) 按停止键，则停止工作1.2原理概述检测模块A/D转换模块单片机最小系统键盘显示模块 输出控制模块图1-1 系统结构框图系统结构框图如图1-1所示。本次设计过程中检测电路将温度转换为电信号输入，输入的电压确定后，经A/D转换成数字信号送单片机系统，单片机对所采集的数据经滤波、变换等处理后送入显示模块进行显示，从而完成对温度的采集。单片机再依据键盘的扫描结果和即时温度值，实现对温度的实时控制，通过单片机的P1口输出控制信号，系统设计了加热，保温，停止三个键，最终实现温度的闭环控制。第二章 消毒柜控制器硬件电路设计2.1 单片机控制系统89C5
9、2主电路是该系统的核心，它负责接受0809转化后信号的分析处理并将其转化为十进制在数码管显示温度，以及键盘的处理，能够指导功能选择灯和继电器工作状态灯正确显示。89C52管脚及基本连接示意图如图2-1。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。复位电路和晶振电路是 STC89C52工作所需的最简外围电路。最小系统电路原理图2-1：图2-1 最小系统板结构消毒柜控制系统采用了Atmel 公司生产的89C52 单片机，它含有256字节数据存储器，内置4K 的电可擦除FLASH ROM，可重复编程，内部程序存储器大小满足软件系统设计，不须扩展外部程序存储器。含有89C5
10、2工作所需的最简外部电路：复位电路和晶振电路。一、复位电路设计：在单片机的应用系统中，除单片机本身需复位以外，外部扩展的I/O接口电路等也需要复位，因此需要一个系统的同步复位信号：即单片机复位后，CPU开始工作时，外部的电路一定要复位好，以保证CPU有效的对外部电路进行初始化编程。51系列单片机的复位端RST是一个施密特触发输入，高电平有效。复位电路产生的复位信号经施密特电路整形后作为系统复位信号，加到51系列单片机和外部I/O接口电路的复位端.其电路图如图2-1-1。其中R1=47K,R2=100,C=10uF。 二、晶振电路设计：89C51系列单片机内部有一个可控制的反相放大器，引脚XTA
11、L1、XTAL2为反相放大器的输入端和输出端，在XTAL1、XTAL2上外接晶振（或陶瓷谐振器）和电容便组成振荡器。具体的时钟电路如图2-1-2。电容1、2的典型值为30pF+10pF（晶振）或40pF+10pF（陶瓷谐振器）。振荡器频率主要取决与晶振（或陶瓷谐振器）的频率，但必须小于器件所允许的最高频率。振荡器的工作受控制，复位后0（1）振荡器工作，可由软件置1，使振荡器停止振荡，从而使整个单片机停止工作，以达到节电的目的。RST图2-1-1 复位电路XTAL1XTAL2图2-1-2晶振电路2.2 检测电路设计：2.2.1 直流电桥电路直流电桥的基本组成形式为4个桥臂（其中两个为10千欧姆的
12、固定电阻，一个可变电位器，PT-100）、一个激励源组成（12伏的电源）。四桥臂的原理图如右图2-2所示，图中R1、R2、R3、R4为4个桥臂，中间的是激励源。12V激励源的地是独立的地，与基准地不可共地。电桥平衡条件：R1R3=R2R4。 图2-2 直流电桥 图2-2-1 ICL7650放大器一、介绍传感器PT-100PT-100是一种热敏电阻，采用金属铂为材料。其电阻值会随温度变化而变化，从而实现温度电阻值转换，PT-100的温度每上升1，其阻值相应增大0.38欧姆，且在0500范围内的电阻温度（R-T）曲线的线性度都较好。消毒柜要求的温度范围是0-125，在这范围之内PT-100的线性度
13、最好。采用PT-100作为电桥的一臂，以实现温度到电阻到电压的转换，但流过PT-100的电流不可大于6mA。电桥输出电压也只是几十豪伏。所以必须使用集成运放ICL7650对电压进行放大。二、参数计算：PT100的不同阻值对应着不同的温度，因此，用万用表量PT100两端的电阻值根据PT100温度与阻值关系的表格可以查出此时的温度。PT100分度特性对照表见附录一。电桥调零时，PT-100温度为0对应阻值为100。使得模拟PT-100电位器R4阻值100，用电压表测量Ub与Ua间的电压差，调节R2电位器使得（Ub-Ua）为0，Ub-Ua=R4/(R3+R4)-R2/(R2+R1)*E （1）即此时
14、，R2约等于100。2.2.2 放大电路设计方案一：ICL7650放大电路直接采用ICL7650对电桥输出压差进行放大，对电桥先调零，后调满。调满时，调节放大器放大倍数，使得输出电压最大值为5V，实验电路图如图2-2-2.。图2-2-2 7650放大产生模拟量电路7脚与11脚分别接-5V、+5V电压为芯片供电，连接时注意共地，芯片引脚图见图2-2-1。C4与C6的作用是防止电源的纹波，起滤波作用。电解电容是滤掉低频干扰信号的，小电容是滤除高频干扰信号的。方案二：由TL084构成的差分放大电路，如图2-2.3图2-2-3 差分放大电路方案三：采用AD620仪表放大器对电桥信号进行放大，并通过OP07二阶有源滤波器滤波得到模拟电压输出，电路图如图2-2-4。图2-2-4 AD620
