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1、辽 宁 工 业 大 学单片机原理及接口技术 课程设计（论文）题目： 电脑电饭煲控制器设计 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 电气 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间：2013.06.24-2013.07.12I本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电气教研室 学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目电脑电饭煲控制器设计课程设计（论文）任务电脑电饭煲控制器可实现温度控制和定时时间设置，显示定时时间和工作状态。采用电阻丝加热盘。温度测量范围0125度。设计任务：1. CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）2. 温度传
2、感器选择及接口电路设计3. 加热驱动设计4. 程序流程图设计及程序清单编技术参数：1温度测量范围0-125度2控制器工作电源为220V设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、AD转换器、输出电路等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天 查阅收集资料第2天 总体设计方案的确定第3-4天 CPU最小系统设计第5天 温度传感器选择及接口电路设计第6天加热驱动电路设计第7天 程序流程图设计第8天 软件编写与调试第9天 设计说明书完
3、成第10天 答辩指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要本课程设计对电脑电饭煲控制器进行设计，在硬件部分，本文在详细说明了单片机控制的温控表电路和定时电路的设计原理及其构造的基础上，对其各个部分进行了设计。即分别对电源电路、CPU最小系统、温度传感器、温度测量通道、复位电路、时钟电路、定时显示电路、加热驱动电路进行了设计。CPU最小系统由单片机、片外RAM、键盘/显示接口、复位电路构成。其中CPU选用的是美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机。温度测量通道主要由K型热电偶、AD
4、595芯片、A/D转换器ICL7135芯片构成。在软件部分采用了模块化的设计方法。本系统的程序设计主要包括主程序流程图和汇编程序。关键词：CPU；传感器；驱动电路； 目 录第1章 绪论11.1 电脑电饭煲概况11.2 本文研究内容1第2章 CPU最小系统设计22.1 电脑电饭煲总体设计方案22.2 时钟电路22.3 复位电路32.4 CPU最小系统图42.5 CPU的选择42.6 显示电路62.7 电源电路62.8 加热驱动电路的设计72.9 温度采集部分电路8第3章 系统软件设计103.1 主程序流程103.2 子程序介绍113.2.1 诊断子程序113.2.2 键盘扫描子程序113.2.3
5、 温度采集子程序113.3 程序清单11第4章 课程设计总结15参考文献16第1章 绪论1.1 电脑电饭煲概况目前，市场上的电饭煲大部分采用机械式或者是采用固定功率的方式加热，能源利用率低，功能单一，难以满足人们日益增长的生活需求。因此，开发功能齐全，安全可靠的微电脑电饭煲是非常用必要的。电饭煲从机械式原理到现在的智能电饭煲，期间经历了许多的阶段。电饭煲发挥高新技术优势，以美味炊煮为主导，使产品更加丰富与时尚化，现已形成微电脑、电脑与机械三大类型、十大不同款式。机械电饭煲虽然价格方面体现它的优势之外，其他方面就很难满足人们对现代生活高品质的需求。微电脑或电脑控制的智能电饭煲符合现代人的要求，人
6、性化的界面设计，使得人们一眼看出当前工作状态，让您更安心，各种烹调过程全部由电脑自动控制，并且大多的智能电饭煲采用太空“黑晶”内胆，超硬耐磨，恒久美观，所有的这些特点符合现代人的省时、省力、耐用的观念。 1.2 本文研究内容本文主要介绍利用89C51芯片来对电饭煲的过程进行控制，工作频率为12MHz，工作电压5V，有64KB的RAM和64K字节的 ROM，有32个可编程I/O口，8通道10位A/D转换器，2个16位定时/计数器，有低电压、上电、看门狗、外部信号、错误地址复位，并且有一个蜂鸣器输出口。第2章 CPU最小系统设计2.1 电脑电饭煲总体设计方案利用89C51设计的智能电饭煲控制系统原
7、理框图如图2.1所示，通过按键来选择功能模式、显示电路完成显示当前状态和定时时间；通过温度传感器来对温度进行采样；通过MCU的控制最终实现对继电器的控制，从而来控制对加热盘的加热与否，电源部分完成对单片机系统和外围电路提供5V电源，并且对加热盘进行加热重量传感器磁文传感器湿度传感器门检测可控硅A/D转换器89C51数码显示管控制板报警电路旋转电机风扇图2.1 控制系统构成框图2.2 时钟电路计算机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的，这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。时钟电路用于产生单片机所需的时钟信号，时钟信号可以由两种方式产生：内部时钟方式和外部时钟方式。如图2.2所
8、示图2.2 时钟电路2.3 复位电路复位电路的设计在整个原理的设计中非常重要，并且要结合本项目的功能要求进行复位电路的设计。复位操作可以使单片机初始化，也可以使死机状态下的单片机重新启动，因此非常重要。单片机的复位都是靠外部复位电路来实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RESET引脚上出现24个时钟振荡脉冲（两个机器周期）以上的高电平，单片机就能实现复位。复位电路如图2.3所示 图2.3复位电路2.4 CPU最小系统图图2.4 CPU最小系统图2.5 CPU的选择本系统采用89C51单片机，此芯片是一种带4KB Flash ROM程序存储器的低电压、高性能的8位微处理器。（1）基本特性与M
9、CS51系列单片机兼容；片内有4KB可重新编程的Flash程序存储器，可擦/写1000次以上；全静态逻辑，工作频率范围：024Hz；三级程序存储器加密；128B字节片内RAM ；32个可编程I/O口；提供待机和掉电两种省电工作方式；两个16位定时/计数器；有5个中断矢量，允许6个中断源；一个全双工串行口；具有与工业标准80C51一致的指令集和引脚布置。AT89C51是低功耗高性能COMS8位单片机。它除了具有与MCS51完全兼容的若干特性外，最为突出的优点就是片内集成了4K字节Flash PEROM（Programable Erasable Read Only Memory），可存放应用程序，
10、这个Flash程序存储器允许用一般的编程器离线编程外，还允许在应用系统中实现在线编程，并且还提供了对程序进行三级加密保护的功能。AT89C51的另一个特点是工作速度更高，晶振频率可高达24MHz，一个周期仅500s，比MSC51快了一倍。（2）AT89C51增加的功能AT89C51引脚布置和定义与MCS51完全兼容，电脑由于它具有片内Fla程序存储器，一些引脚在编程时能提供专门的用途。P0口在编程时接受程序代码，校验时输出程序代码。校验时要求将P0口由外部电路上拉（尽管所有的I/O端口都具有内置上拉电路）；P1口在编程期间有内部多路开关切换到地址总线，接受编程器送来的低8位地址信息；P2口在编
11、程期间接受编程器送来的高4位地址信息，同时P2口的另外两个引脚（P2.6，P2.7）还接受编程与校验的有关控制信息；P3口除了具有与MCS51相同的双功能外，在编程期间，P3.6，P3.7两端口线还接受有关的控制信息；ALE/PROG端除了输出地址锁存允许（ALE）脉冲外，在编程期间还作为编程脉冲输入端，参与控制对Flash存储器的读、写、加密、擦除等工作。一般情况下，ALE端输出频率为fose/6的脉冲，可作为一个要求并不很严格的时钟源去控制其它芯片和设备。该（ALE）脉冲串仅在每次外部数据存储器存取周期仅有一个ALE周期被跳过。如果需要，AT89C51的ALE脉冲输出可以禁止，只要对特殊寄
12、存器区域8EH单元的bit0写入1就禁止了ALE，这时仅当单片机处于MOVX或MOVC指令周期时ALE才生效，否则该引脚呈现弱上拉逻辑状态。如果AT89C51构成的系统使用外部存储器，即处于外部程序执行模式，对8EH的bit置1将是无效的，不会对系统的正常工作产生影响；/EA/Vpp端在寻址片内4KB Flash程序存储器（000HFFFH）时，必须连到Vcc，如果将此端连到GND端，将迫使单片机寻址外部000HFFFH范围的程序存储器。如果加密位被编程了，AT89C51的CPU将对/EA的状态不得与实际使用的内部或外部程序存储器的状态发生矛盾。对那些需要12V编程电压的器件。这个端子还接受1
13、2V编程使用电压（Vpp）。2.6 显示电路显示电路由共阳极数码管和10个LED组成，通过单片机位选和所送的数据来点亮相应的LED和数码管的显示状态。其电路原理图如图2.5所示： 图2.5显示电路原理图2.7 电源电路电源部分为单片机提供+5V的直流稳压源，并且通过降压、整流、滤波之后的+14V电压对继电器进行供电，通过控制三极管射极的导通与否来控制继电器的工作状态。电源电路原理图如图2.6所示图2.6电源电路2.8 加热驱动电路的设计为保证驱动电路可靠工作，其驱动电路应满足如下要求：1）动态驱动能力强，能提供驱动脉冲，使加热电路迅速导通。2）能提供适当的正向偏压和足够的反向偏压，使加热电路可靠的开通和关断，一般取正偏电压为+15V，反偏电压为-10V为宜。3)有足够的输入输出电气隔离能力，使信号电路与栅极驱动电路隔离，且具有灵敏的短路、过流保护功能。其中HP3101是高速光耦，用于实现输入输出信号的电气隔离，Q1，Q2组成功率放大电路，采用+15V和-10V双电源供电，保证正负偏压满足要求。OUT1、OUT3来自控制电路。该驱动电路能安全接受输入信号，在接到正确的控制信号后对加热电路进行驱动，加热电路开始工作，对外部进行加热，最大功率可达到2000W。从而实现电饭煲的加热过程。驱动电路工作原理电路如图2.7所示图2.7 驱动电路工作原理电路2.9 温度采集部分电路
