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1、湖南科技大学本科生毕业设计（论文）湖南科技大学毕业设计题目基于STC89C52单片机的碎纸机控制系统作者学院专业学号指导教师摘 要本设计使用STC89C52单片微型计算机做为控制器，驱动三极管控制继电器的通断，继而控制电机，带动刀具进行碎纸。该系统使用光电传感器感知文件的送入，没有文件送入时，电机不旋转，最大限度的节能减排，使用DS18B20温度传感器进行温度测量、可实现过热保护，串接熔断丝与压敏电阻，可实现过流与过压保护，另外引入风冷系统，对机器进行散热，大幅延长机器连续工作时间。在具体设计过程中，使用Keil 4程序编写程序，使用Proteus7.5进行电路仿真，使用Protel Dxp
2、2004设计原理图，并画出PCB板。然后使用数字万用表、数字示波器、稳压电源、电机等进行实物样机调试。关键词：STC89C52单片机；碎纸机；DS18B20；控制系统ABSTRACTThe design uses STC89C52 single-chip microcomputer as controller and driver transistor to control the relay off , and then control the motor driven tool for shredding . The system uses a photoelectric sensor s
3、ensing the file into the motor which does not rotate ;The maximum energy saving ,Using the DS18B20 temperature sensor for temperature measurement which can overheat protection, connected in serises fuse and varistor overcurrent and overvoltage protection can be achieved ,in addition to the introduct
4、ion of air cooling system ,cooling the machine, and much longer for the machine of continuous work time.In the specific design process of writing programs, using the Keil program and Proteus7.5 for circuit simulation, use of Protel Dxp 2004 design schematics and dram the PCB board .and then use a di
5、gital multimeter, digital oscilloscope, power supply, electrical and other physical prototype debugging.Key Words：STC89C52 single-chip microcomputer; shredder; DS18B20目 录第一章 绪 论- 1 -1.1 碎纸机研究背景- 1 -1.2 碎纸机研究现状- 1 -1.2.1 碎纸机现状概况- 1 -1.2.2 碎纸机发展历史- 2 -1.3 本课题设计目标- 3 -1.3.1 典型碎纸机系统结构- 3 -1.3.2 本设计力图达到的
6、目标- 3 -第二章 控制系统总体方案设计- 5 -2.1 系统总体方案设计- 5 -第三章 控制系统硬件电路设计- 6 -3.1 电路设计与仿真软件- 6 -3.1.1 Protel DXP 2004- 6 -3.1.2 Proteus 7.5- 7 -3.2 控制系统硬件电路具体设计- 8 -3.2.1 中央控制器- 8 -3.2.2 电源电路- 11 -3.2.3 纸张检测电路- 12 -3.2.4 过载检测电路- 13 -3.2.5温度检测电路- 14 -3.2.6 碎纸刀具选择电路- 15 -3.2.7 碎纸速度选择电路- 15 -3.2.8 风冷散热电路- 16 -3.2.9 安全
7、报警电路- 16 -3.10 数码管显示电路- 17 -3.11 按键控制电路- 18 -第四章 碎纸机控制系统软件设计- 20 -4.1 单片机C语言简介- 20 -4.2 Keil C51软件简介- 20 -4.3 碎纸机控制系统软件组成- 21 -4.3.1 碎纸机控制系统主控制程序- 22 -4.3.2 温度检测程序- 25 -4.3.3 数码管显示程序- 28 -第五章 碎纸机控制系统调试与实物制作- 29 -5.1 仿真调试- 29 -5.1.1 温度检测与数码管显示仿真- 29 -5.1.2 碎纸机随温度变化的工作状态- 30 -5.1.3 光电检测信号与厚度检测信号仿真- 33
8、 -5.2 实物制作- 34 -第六章 结论- 36 -参考文献- 37 -致谢- 39 -附录A- 44 -附录B- 50 -第一章 绪 论1.1 碎纸机研究背景碎纸机最初只是用来切碎纸质文件，故名为碎纸机。碎纸机是由一组旋转的刀刃、纸梳和驱动马达组成的，纸张从相互咬合的刀刃中间送入，被分割成很多的细小纸片，以达到保密的目的。碎纸机在办公自动化方面有着广泛的应用，是许多办公室必备设备， 能在短时间内迅速销毁大量文件， 确保机密文件不被泄漏。碎纸机的需求量很大，随着商业竞争越来越激烈，碎纸机的需求量也越来越大。碎纸机需求量大但是价格较低，原材料成本在碎纸机的总成本中所占比重较大， 原材料成本直
9、接影响到碎纸机的价格和利润。 尤其在目前原材料价格普遍上涨的大背景下， 碎纸机生产厂家都在通过最大限度地降低成本、增加技术含量来提升产品竞争力。为此，本文提出了一种采用低价位的STC89C52单片微型计算机作为碎纸机控制系统的CPU，不但可以降低连线方面的电子电路成本， 而且性能卓越，智能化程度非常高，同时系统稳定性和可靠性比传统碎纸机显著增强。1.2 碎纸机研究现状1.2.1 碎纸机现状概况碎纸机包括机械和电子两大系统。机械系统包括两大主要部件 “切纸刀” 和 “电动马达”， 它们之间通过齿轮紧密地连接在一起，马达带动齿轮，把能量传送给切纸刀， 而切纸刀通过转动， 用锋利的金属角把纸、 CD
10、 切碎。随着办公自动化向智能化、人性化方向的发展以及轻松高效智能便捷的办公理念的推广，碎纸机在功能上加快了更新换代的步伐，从传统迈向现代化，从单一功能向多元化、多层次方向发展，逐步转向集成化、数字化和自动化的时代发展趋势。如今碎纸机除了单一的碎纸功能外，还采用超级组合刀具可以粉碎信用卡、书钉、录像带、光盘或软盘等用品，利用精密电子感应器自动感应进、退纸等功能。此外，一些新型碎纸机还具有超量超温过载、满纸废纸箱开门断电装置，机头提起断电保护系统，全自动待机、停机、过载退纸等功能，以满足日益增长的市场多样化、人性化的需求。目前市面上有些碎纸机可选择两种或两种以上的碎纸方式。不同的碎纸方式适用于不同
11、的场合，如果是一般性的办公场合则选择段状、粒状、丝状，条状的就可以了。但如果是用到一些对保密要求比较高的场合就一定要用沫状的。当前采用四把刀组成的碎纸方式是最先进的工作方式，碎纸的纸粒工整利落，能达到保密的效果。1.2.2 碎纸机发展历史碎纸机发展至今，已经经历了七代，从单一功能向多元化、多层次方向发展，逐步转向集成化、数字化和自动化的时代发展趋势。（1）第一代碎纸机 第一代的传动机构大多是皮带传动，噪音低，但长时间工作，皮带出现变形拉升，甚至断裂现象，皮带表面齿易磨损，出现机器运转打滑。 （2）第二代碎纸机 塑胶齿轮传动，因塑胶齿轮在注塑、缩水等工艺上较难精确掌握，导致齿轮本身的精确度不高，
12、在高速运行下，噪音大；因塑件较脆，韧性差，易出现断齿现象。 （3）第三代碎纸机 金属链轮：静音运行，低能损耗，高效切割，切割系统各部件的完美协调实现令人信服的功能。 （4）第四代碎纸机 碎纸机传动机构为金属齿轮传动，金属齿轮克服了上述缺陷，但金属齿轮间很难避免撞击和摩擦声音，由于金属机构的安装精度、齿轮啮合处润滑条件、长期运行润滑效果等技术和维护上的不可控性，高速运转会出现很大的工作噪音。 （5）第五代碎纸机 金刚密合机芯，采用合金刚材料，金属刀具的淬火处理，完全数控机床加工技术，工艺上保证传动部分安装精度，使磨损降低到最低限度，确保产品质量稳定性、降低噪音。质量保证；超强全刚全金属齿轮，特制
13、钢材辊刀，优质高强力马达。 （6）第六代碎纸机（现代） 目前高科技多媒体系列粉碎机，技术含量高；可大量碎光盘、软盘、磁带、录象等；带有保护膜的嵌钮面板，保证了前进、后退、停止、满纸停机等功能。在关怀生活品质的现今，我们对于产品的环保功能、性能安全方面有了更高的要求，因此，储纸箱分区，电机过热保护功能，超负载自动停机功能、储纸箱未关自动断电等功能被越来越多地运用了进来。 （7）第七代碎纸机（水冷+风冷技术） 2010年，研发出最新专利制冷技术（水冷+风冷）碎纸机。全新技术应用N倍效能，连续碎纸40分钟以上，六大革新技术：A.冷却系统大幅度增加机器连续工作时间和快速恢复待机状态，减少人员工作时间，
14、提高工作效率。B.超静音设计工作噪音低于55分贝，创造安静舒适的办公环境。C.防堵卡系统优秀的齿轮设计有防卡纸现象，使用更放心。D.碎纸量控制系统能耗直观的呈现，耗能全在掌握中。E.触控操作首次采用触摸技术应用于碎纸机，敢为人先，操控更人性，使用更方便，科技创造时尚。F.风冷系统水冷系统相辅相成，让机器更快恢复最佳状态。1.3 本课题设计目标1.3.1典型碎纸机系统结构碎纸机包括机械和电子两大系统。机械系统包括两大主要部件 “切纸刀” 和 “电动马达”，它们之间通过齿轮紧密地连接在一起，马达带动齿轮，把能量传送给切纸刀，而切纸刀通过转动，用锋利的金属角把纸、CD切碎。典型的碎纸机电子系统结构如
15、图1 所示。主CPU 通过Paper传感器和CD传感器来检测纸张和CD信号，并根据光电传感器判断纸张类型。控制面板上按键包括电源开关、电机正反转按键、紧急停止按键、启动按键等；指示灯包括电源指示灯、 门开指示灯、电机堵转及入口纸过多 （Jam& AntiJam） 指示灯、垃圾桶满指示灯、 电机过热(TCO)指示灯、系统状态指示灯（Red：异常；Green：正常）等。Paper Sensor交流异步电动机A3/A4 SensorCPU 主控板Power SwitchMotor Reverse ButtonMotor Forward ButtonEmergency Stop ButtonAuto ButtonPower LEDDoor Open LEDBinfull LEDTCO LEDRed Indication LEDGreen Indication LEDCD Sensor图1.1 典型碎纸机控
