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1、目 录一、设计作用与目的.1二、设计要求.1三、所用设备与软件.23.1、可编程控制器-单片机 .23.2、编程软件-Keil .23.3、仿真软件-Protuse .3四、系统设计.44.1、系统总体设计 .44.2、系统硬件设计 .44.2.1、按键的设计.44.2.2、时间显示部分的设计.54.2.3、照明灯电路的设计.54.2.4、电源模块设计.54.3、系统软件设计 .74.3.1、延时子程序设计.74.3.2、时间显示子程序设计.85.1、系统的硬件调试 .95.2、系统的软件调试 .9六、系统仿真分析.106.1、时间显示模块仿真 .106.2、状态指示灯模块仿真 .106.3、
2、照明灯模块仿真 .11七、心得体会.11八、参考文献.12附录一：系统总程序.13附录二：系统总电路原理图.16消毒柜控制器设计一、设计作用与目的消毒柜是现代生活中经常看到或接触的电器。消毒柜一般通过紫外线、远红外线、高温、臭氧等方式，给食具、餐具、毛巾、衣物、美容美发用具、医疗器械等物品进行杀菌消毒、保温除湿。广泛用于酒店宾馆、餐馆、学校、部队、食堂等场所。通过本次设计，我们要达到的目的是：1）熟悉单片机的结构及它的工作原理；2）能用单片机完成简单的系统控制；3）会编制程序和设计单片机的外围电路；4）完成软件系统设计：绘出系统流程图、系统原理图；5）系统调试与仿真：将设计的控制系统在 Pro
3、tuse 中进行系统调试或仿真二、设计要求臭氧消毒指示灯 LED1、LED2；加热指示灯 LED3、LED4；消毒按键 A1；消毒柜照明按键A2；开机时所有指示灯均熄灭，按一下 A1 则 LED1 亮，臭氧发生器开始工作，20s 后，LED1灭，LED2 亮；20s 后，LED2 灭，LED3 亮，臭氧消毒结束，进入加热干燥阶段。20 秒后，LED3 灭，LED4 亮，再经过 20 秒后 LED4 灭，整个消毒、加热干燥过程结束。需要不同种类的消毒、加热干燥时，可以通过按 A1 进行选择，每按一次 A1，点亮的LED 指示灯下移一位，只进行余下的消毒、干燥过程。要求消毒柜有如下四种消毒干燥过程
4、：（1）LED1 亮 消毒 20 秒消毒 20 秒加热 20 秒加热 20 秒；（2）LED2 亮 消毒 20 秒加热 20 秒加热 20 秒；（3）LED3 亮 加热 20 秒加热 20 秒； （4）LED4 亮 加热 20 秒 消毒或加热的确切时间（秒）必须用数码管显示出来。A2 单独控制，按一下 A2，点亮照明灯 LED5，再按一下 A2，关闭照明灯 LED5。三、所用设备与软件3.1、可编程控制器-单片机单片机是控制系统的核心器件，它相当于人的大脑，控制我们的一切的动作。它的结构一般是有中央处理器（CPU） 、存储器、输入输出等部分构成。在不断增长和变化的市场需求刺激下，单片机的品种和
5、类型在不断更新，日益丰富多样。单片机有专用型与通用型的区别。根据软硬件系统结构的特点，通用型单片机可以分为 CISC、RISC、ARM、DSP 四大类。本课程设计所采用的是 CISC 结构的 MCS-51 系列单片机，其简化结构框图如图 1 所示：震荡与震荡与 定时电路定时电路4KB ROM256B RAM/SFR定定 时时/计计 算算 器器 T0 和和 T1CPU控制控制 端口端口并行端口并行端口 P0 P1 P2 P3串行端口串行端口内部总线内部总线时钟源时钟源 内部中内部中 断信号断信号外部中外部中 断信号断信号控制控制 信号信号地地 址址/数数 据据 和和 I/O 口线口线串行串行 输
6、入输入串行串行 输出输出计数信号计数信号图图 1 51 单片机的简单结构框图单片机的简单结构框图3.2、编程软件-KeilKeil 是德国 Keil Software 公司开发的一个 51 单片机开发软件平台，是一个用户群比较广大的单片机应用系统开发软件。KeilC51 Vision IDE 是 Keil Software 公司针对 51 系列单片机推出的基于 32 位 Windows 平台，以 51 系列单片机为开发目标，高效率的 C 语言集成为基础的开发环境。Keil 的最新版本是 Vision4，与 Vision2 增加了支持 ARM 单片机的功能。Keil 与 Proteus 可以联合
7、使用，在单片机应用系统开发工作中，结合 Keil 和 Proteus 各自的特点，综合运用，可以提高开发工作效率。Vision2 主要包括：C51 编译器、A51 汇编器、LIB51 库管理器、BL51 连接器/定位器、OH51IntelHEX 格式文件转换器、RTX51 实时操作系统以及单片机软件仿真器 Dscope 51.Vision2 将项目管理、源代码编辑、程序调试等集成到一起，其 C 编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平。Vision2 内嵌多种灵活的控制选项，比较适宜大型项目的开发。3.3、仿真软件-Proteus借助 Proteus 对电路进行仿真。Proteus
8、 软件是英国 Labcenter electronics 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。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。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。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。四、系统设计4.1、系统总体设计消毒柜的
9、要求有如下四种消毒干燥过程：（ 1）LED1 亮 消毒 20 秒消毒 20 秒加热 20 秒加热 20 秒；（2）LED2 亮 消毒 20 秒加热 20 秒加热 20 秒；（3）LED3 亮 加热 20 秒加热 20 秒；（4）加热 20 秒。且需要不同种类的消毒、加热干燥时，可以通过按 A1 进行选择，每按一次 A1，点亮的 LED 指示灯下移一位，只进行余下的消毒、干燥过程。同时，还要求有一消毒柜照明灯，故综合设计要求，设计的总体思想框图如图 2 所示：其中复位键的作用是：当所设置消毒柜的工作模式错误时，或需要将余下的工作过程取消而重新开始某种工作模式时，可以通过按复位键来实现。控控制制处
10、处理理部部分分消毒按键消毒按键照明灯按键照明灯按键复位键复位键时间显示部分时间显示部分照明灯照明灯状态指示灯状态指示灯图图 2 设计思想框图设计思想框图4.2、系统硬件设计4.2.1、按键的设计设计要求有两个按键即消毒按键 A1 和消毒柜照明按键 A2，并且设计要求根据消毒按键A1 不仅作为消毒柜工作的启动按键，而且可以通过消毒按键 A1 来实现消毒模式的选择，所以在选择此按键和和单片机连接时，直接选择其和单片机的外部中断 0 即 P3.2 口连接，这样使得硬件连接方便的同时，软件编程也比较简单和容易。在设计消毒柜照明按键 A2 设计时，由于考虑到照明灯的开启和关闭是不定时的，且是随机无规律的
11、，故也采用将 A2 接单片机外部中断的方法，其硬件连接和 A1 类似。注意到，当消毒柜工作在某种工作模式下，突然由于某种原因要立即结束当前的工作，而要重新开始某种工作模式或者所设置消毒柜的工作模式错误而需要重新选择时，就需要一个复位按键，所以在按键设计时，在单片机的复位引脚上接出一个复位按键，这不仅可以满足这些需要外，还能在当单片机出现运行故障时，及时有效的复位。4.2.2、时间显示部分的设计消毒柜消毒或加热的时间，根据设计的要求需要用数码管确切的显示出来，而从要求可知，每段时间的最大限度为 20s，故只需用两位数码管即可。为了使系统的硬件结构简单，同时考虑到所采用的单片机有 40 个引脚且足以满足系统设计的需求，所以采用数码管的静态显示方法。数码管的引脚直接接到单片机的 P0 和 P2 引脚上。4.2.3、照明灯电路的设计根据实际经验可以知道，消毒柜的照明灯的功率较大，不像状态指示灯，因此在点亮照明灯时，需要比较高的电压，在设计时可以运用直流 24V 电压或 12V 电压供电，也可以直接使用市电 220V 交流供电。从设计的要求可以看出，照明灯的亮灭是单独控制的，和消毒及加热等之间没有相互的影响。且按一
