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1、30 单片机原理及应用课程设计报告书课题名称消毒柜控制电路的设计 姓 名学 号 专 业电气工程及其自动化指导教师 机电与控制工程学院 年 月 日填 写 说 明 1、正文部分： （1） 标题与正文格式定义标准如下：一级标题：1.标题1二级标题：1.1标题2三级标题：1.1.1标题3四级标题：1.1.1.1标题4 （2）表格：尽可能采用三线表。 （3）图形：直接插入的插图应有图标、图号，不能直接插入的图应留出插图空位。图中文字、符号书写要清楚，并与正文一致。 （4）文字表述：要求层次清楚，语言流畅，语句通顺，无语法和逻辑错误，无错字、别字、漏字。文字的表述应当以科学语言描述研究过程和研究结果，不要
2、以口语化的方式表达，报告中科技术语和名词应符合规定的通用词语，并使用法定计量单位和标准符号。 2、参考文献： （1）数量要求：参考文献只选择最主要的列入，应不低于5种。 （2）种类要求：参考文献的引用，可以是著作M、论文J、专利文献P、会议论文等。 （3）文献著录格式及示例。参考文献用宋体五号字。 1 作者. 书名M. 版次. 出版地: 出版者, 出版年: 起止页码 （著作图书文献） 2 作者. 文章名J. 学术刊物名称. 年. 卷(期): 起止页码 （学术刊物文献） 示例：1王社国，赵建光。基于ARM的嵌入式语音识别系统研究 J。微计算机信息，2007，2-2:149-150.3、附录或附件
3、：（可选项） 重要的测试结果、图表、设计图纸、源程序代码、大量的公式、符号、照片等不宜放入正文中的可以附录形式出现。4、如果需要可另行附页粘贴。任 务 书基于单片机的消毒柜控制电路的设计 设计一台消毒柜控制系统，要求：（1）显示消毒柜温度，保持时间。（2）可以键盘设定消毒柜温度，定时时间。（3）可以实现实时中断功能。（4）消毒后自动关机。（5）测温误差：0.5 c。（6）定时误差：20s/月目 录1、绪论 2、方案论证（规划、选定） 3、方案说明（设计） 4、硬件方案设计 5、软件方案设计6、调试 7、技术小结（结束语） 8、参考文献 9、附录（源程序代码、电路图等） 1. 绪论 该课题是设计
4、一个消毒柜其实就是设计一个智能的温度控制系统，消毒柜主要通过加热到一个指定温度，对餐具等卫生洁具进行高温消毒，消毒柜将高温控制在一个指定的范围内，并维持一定时间，杀灭细菌，极大地增强了人们的饮食卫生，大大降低了疾病的交叉传染，为提高人们的身体健康起了重要的作用。本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机制作的消毒柜控制电路。它主要包括供电电源电路、上电复位电路、晶振电路、开关控制电路、显示电路等部分。文中对各电路的结构及工作原理作了详尽的介绍。电路运行后，能自动定时控制消毒柜的加电和断电，适时有效地完成对柜内餐具或其它物品的消毒工作。具有电路简单、制作容易、使用灵活等优点。通过该电路，可以进一
5、步了解到单片机电路的应用扩展功能和指令应用技巧。本文的消毒柜控制系统就是为了人们日常生活中的餐具消毒而设计的，采用微电脑控制技术，精确地控制消毒柜内的温度和加热时间，很大程度上改善了人们的饮食卫生，提高了人们的生活水平。本设计采用DS18B20温度传感器采集实时温度，通过DQ口送51单片机系统，实现模拟温度值的采集、转化、输出数字值，然后51单片机对采集的数据处理后送液晶显示电路，实时动态地显示当前的温度及倒计时时间。对温度的控制主要由单片机内部三种中断方式来控制启动和停止。2、方案论证21 系统设计要求2.1.1显示消毒柜温度，保持时间。2.1.2可以键盘设定消毒柜温度，定时时间。2.1.3
6、可以实现实时中断功能。22 系统组成框图DS18B20键盘控制单片机液晶屏显示发光二极管显示图2.1 系统组成框图23 系统工作原理该系统是基于AT89S51单片机的温度控制的且实现通过高温来杀灭病毒的消毒柜系统，该系统主要三大部分组成。第一部分是由温度传感器DS18B20采集实时温度转换成数字信号；第二部分的电路是由键盘控制消毒的定时和启停；第三部分是液晶显示屏的显示部分。 AT89S51单片机对键盘的扫描结果和即时温度值的处理，实现对温度的实时控制，系统设计了启动设定定时时间，设置定时时间，中断控制定时，共四个键，按下启动设定定时时间功能键即确定开始温度增减按钮时，单片机加热时间可通过温度
7、加减按钮设定，开始加热，启动定时器中断控制，当温度加热设定时间到后停止加热。23系统工作论证 通过对系统控制要求的研究，确定了控制系统的基本框图，针对其基本原理进行了分析说明，此方案能满足消毒柜控制系统的基本要求。3、方案说明 3.1 DS18B20 一线总线温度传感器特点: 1体积小,安装方便；可联网,方便分散点测量；三线二线式连接方式；测量范围-55+125；3.2 AT89C51按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128B
8、RAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.255.50V的电压工作范围和024MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，单片机最小系统为晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。3.3 1602液晶显示首先是1602液晶的管脚，总共有16个管脚，其中有三根是电源地、电源正、还有事对比度的调整电压；还有两根是LCD背光的正、负极。重要的是决定led指令的三根管脚吗，分别是RS、 R/W、E（一般接单片机的P2.0P2.2），剩下的八根式数据线分别为DB0DB7(一般接单片机的P0口)。4、硬件方案设计4.1
9、系统硬件结构框图51单片机LCD液晶显示屏实时温度，定时时间，温度上下限二极管亮灭按键DS18B20图2系统硬件结构框图4.2单片机最小系统设计单片机采用的是ATMEL公司的AT89S51芯片该款芯片是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 4K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S51为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S51具
10、有以下标准功能： 4k字节Flash，128字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，两个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S51可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 4K 字节在系统可编程 Flash AT89S51。单片机最小系统电路图如图3.2所示。图3.2 单片机最小系统电路图4.3
11、DS18B20控制电路通过P3.4口与DQ的连接实现51单片机与温度传感器DS18B20的连通工作。4.4 键盘控制电路该键盘接口电路通过按键控制定时和中断。本模块通过编制程序，扫描键盘，来比对键盘的值，来设置四个功能键。4.5 LCD液晶显示电路通过P0口控制液晶显示的输入。P0口必须外接上拉电阻。通过P2口的低三位控制RS,RW,E三个功能控制引脚，从而控制液晶显示屏LCD的工作。5、软件方案设计5.1系统软件设计原理本程序设计根据通过温度传感器采样来的温度值，经过内部转化为二进制数字量，再通过51单片机控制输出至LCD液晶显示屏，然后调用显示程序进行温度的事实显示。对于各个功能键的程序是
12、从P0口读数、再转换成十进制数、送显缓区、再根据键盘扫描的结果对温度值进行比较判断，当按下的键是加减功能键时，系统要控制加热的时间可进行调节。开始加热后，通过定时器控制加热时间到的中断，当加热时间由设定值减至0时停止加热，键盘显示实时温度。通过在主程序里面设立标志，该程序是通过延时的方法来确保温度转换为显示数据实现温度与按键的统一和“同步”，实时的控制加热的工作，以达到人们所要求达到的效果。5.2主程序流程图 开始系统初始化显示屏初始中断初始定时初始键盘设置与液晶屏显示判断定时 定时未到，继续判断 定时到 工作 图3主程序流程图5.3系统子程序设计本软件设计中，系统子程序的设计是整个程序设计的
13、重中之重，子程序以模块化的方式实现各个独立功能，再通过主程序来调用功能子程序，使整个程序实现完整的功能。按键处理子程序， DS18B20温度采样子程序，温度采样转化子程序，显示处理子程序。6、调试6.1 硬件调试6.1.1.由于本次课程设计做了实物出来，通过设计方案，在试验焊接板上进行合理布局并焊接实物图。然后根据实验指导书上的各功能芯片的端口地址，连接号各部分电路，用电表测量焊接点的正常与否，最后连上电源。6.1.2.检测LCD显示模块，因为通过键盘显示，可以直观的知道程序是否基本运行正常，是否按预定的显示。6.1.3. 调试键盘模块电路，看是否按压正常，以及二极管闪灭部分是否能够实现实时闪亮。6.1.4.最后进行整体硬件电路的联调。6.2软件调试软件调试是个很重要的过程，由于软件出现错误的话就基本上各部分功能都实现都有困
