基于單片機(jī)控制的消毒柜畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此。 系統(tǒng)硬件電路介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)，電源電路，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路構(gòu)成。過單片機(jī)最小系統(tǒng)通過軟件的作用對消毒框的工作進(jìn)程進(jìn)行控制。1. 電源電路由于單片機(jī)的供電電源為5V，又要保持電壓穩(wěn)定，所以我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)5V的直流電源，直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，本電源電路采用采用單相橋式整流電路。: 電源電路原理圖設(shè)變壓器的原邊電壓為220V 工頻交流電，經(jīng)整流橋整流后為直流6V。其中Uc起濾波作用。后半部分為集成穩(wěn)壓電路。三端固定輸出集成穩(wěn)壓器通用產(chǎn)品有CW7800系列（正電源）和CW78900系列（負(fù)電源）。集成穩(wěn)電路的確輸出主要取決于集成穩(wěn)壓器，由于本電路所采用的集成器為CW7805 所以輸出的確電壓為+5V。其中C3可以起抵消電感效應(yīng)，以防止起自激振蕩，還可以抑制電源高頻脈沖干擾，～1uF。輸出端電容C2 ～C3用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng),消除電路的高頻噪聲,同時(shí)也具有消振作用,二級管是用來防止輸入端短路時(shí)輸出電容C3 所儲(chǔ)存電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。2. 時(shí)鐘電路時(shí)鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式，二是外部時(shí)鐘方式。在AT89C51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，其輸入端為引腳X1，輸出端為引腳X2，而在AT89C51芯片 X1和X2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。這就是時(shí)鐘電路，： 時(shí)鐘電路電容C1和C2一般取30pF左右，作用是穩(wěn)定頻率和快速起振,晶體振蕩頻率高,則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高,單片機(jī)運(yùn)行的速度也就快但反過來運(yùn)行速度快對存儲(chǔ)器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高。這里我們采用晶振頻率為12MHz。故機(jī)器周期為1微秒。外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時(shí)間大于20ns，且為頻率低于12MHz的方波。3．復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并且從這個(gè)狀態(tài)開始工作。復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電自動(dòng)復(fù)位，另一種是按鍵手動(dòng)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。我們采用按鍵復(fù)位電路,： 復(fù)位電路 狀態(tài)顯示電路1. 指示電路柜內(nèi)工作狀態(tài)通過4只LED指示燈指示，~。在選擇程序時(shí)，指示燈根據(jù)按鍵次數(shù)來顯示相應(yīng)的位（按第一次只有LED1亮，按第二次只有LED2亮，按第三次只有LED3亮，按第四次則只有LED4亮）。2. 照明電路為方便用戶在昏暗環(huán)境下使用，設(shè)置了照明燈。3．消毒和干燥電路因?yàn)樵诖嗽O(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)單片機(jī)消毒柜中的控制作用，故這兩個(gè)電路不在此做詳細(xì)介紹，用兩個(gè)發(fā)光二極管來代替，二極管亮則代表啟動(dòng)了臭氧發(fā)生電路。，二極管亮則代表啟動(dòng)了干燥電路。 狀態(tài)顯示電路 時(shí)間顯示電路1. 數(shù)碼管簡介數(shù)碼管由7個(gè)發(fā)光二極管組成,行成一個(gè)日字形,它門可以共陰極,這就是它的工作原理.基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由7個(gè)條狀的發(fā)光二極管排列而成的，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字0～9及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點(diǎn)，增加了1個(gè)點(diǎn)狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由8個(gè)LED組成，我們分別把這些發(fā)光二極管命名為 a,b,c,d,e,f,g,dp。 數(shù)碼管LED數(shù)碼顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)共有兩種不同形式，一種是共陽極顯示器，一種是共陰極顯示器。共陽極接法是把LED的陽極連接在一起，使用時(shí)公共陽極接+5V，這時(shí)陰極接低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而接高電平的則不亮。共陰極接法是把LED的陰極連在一起，使用時(shí)公共陰極接地，這時(shí)陽極接高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而接低電平的則不點(diǎn)亮。： 數(shù)碼管共陰共陽接法以及外部引腳圖2. 數(shù)碼管顯示在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼顯示器的顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)掃描顯示法。（1） 靜態(tài)顯示靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。（2） 動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示是把所有顯示器的8個(gè)筆畫段的各同段名端互相并接在一起，并把它們接到字段輸出口上。為了防止各個(gè)顯示器同時(shí)顯示相同的數(shù)字，各個(gè)顯示器的公共端COM還要受到另一組信號的控制，即把它們接到位輸出口上。這樣，對于一組LED數(shù)碼顯示器需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來控制第幾位顯示器工作，稱為位碼。在這兩組信號的控制下，可以一位一位地輪流點(diǎn)亮各個(gè)顯示器顯示各自的數(shù)碼，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。在輪流點(diǎn)亮一遍的過程中，每位顯示器點(diǎn)亮的時(shí)間則是極為短暫的。由于LED具有余輝特性以及人眼視覺的惰性，盡管各位顯示器實(shí)際是分時(shí)斷續(xù)地顯示，但只要適當(dāng)選擇掃描頻率，給人眼的視覺印象就會(huì)是在穩(wěn)定連續(xù)地顯示，并不察覺有閃爍的現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)掃描顯示由于各個(gè)數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，因而大大簡化了硬件線路。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 在此選擇動(dòng)態(tài)顯示方式。 單片機(jī)控制數(shù)碼管原理圖 鍵盤控制電路 鍵盤控制電路按一下A1則LED1亮，臭氧發(fā)生器開始工作，45分鐘后，LED1熄滅，LED2點(diǎn)亮；45分鐘后，LED2熄滅，LED3點(diǎn)亮，臭氧消毒結(jié)束，進(jìn)入加熱干燥階段。30分鐘后，LED3熄滅，LED4點(diǎn)亮，再經(jīng)過30分鐘后LED4熄滅，整個(gè)消毒、加熱干燥過程結(jié)束。需要不同種類的消毒、加熱干燥時(shí)，可以通過按A1進(jìn)行選擇，每按一次A1，點(diǎn)亮的LED 指示燈就下移一位按鍵報(bào)鳴器都會(huì)發(fā)出“嘟”的聲音。如果在消毒或干燥過程中，對于已選定的工作方式不滿意，可以通過A3鍵（復(fù)位鍵）重新選擇工作方式。A2單獨(dú)控制，按一下A2，點(diǎn)亮照明燈，再按一下A2，關(guān)閉照明燈。門吸開關(guān)S1，只有當(dāng)消毒柜門關(guān)閉時(shí)臭氧發(fā)生器才能工作，防止臭氧的泄漏。 報(bào)警電路壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,~，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。蜂鳴器的原理跟發(fā)光二極管一樣，只要在它的正極加高電平，在它的負(fù)極加低電平，就能使蜂鳴器工作，為了提高蜂鳴器的電流，就需要加驅(qū)動(dòng)電路，在這里加PNP型三極管做驅(qū)動(dòng)。在進(jìn)行鍵操作時(shí)，每按一次，蜂鳴器響叫一聲。，以區(qū)分功能鍵按鍵和燈控鍵的按鍵操作，該功能的實(shí)現(xiàn)由軟件來實(shí)現(xiàn)。 報(bào)鳴電路如果A1鍵按下，則啟動(dòng)蜂鳴器，構(gòu)成提示音，如果在沒有關(guān)好門的情況下啟動(dòng)臭氧發(fā)生電路或者在消毒期間將門打開，蜂鳴器將會(huì)一直響，直到將門關(guān)好為止。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本章根據(jù)硬件電路，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)硬件的設(shè)計(jì)，程序可分為主程序、按鍵識(shí)別子程序、A1鍵保存子程序、A2鍵保存子程序、鍵處理子程序、工作流程執(zhí)行子程序、定時(shí)中斷子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序。 主程序 主程序流程圖在主程序中主要完成對于各中斷的初始化，以及鍵值處理程序的調(diào)用。此系統(tǒng)中用到了定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷0以及外部中斷0外部中斷1. 定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷0用來對消毒和干燥程序執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行控制。外部中斷0接A1按鍵，用來選擇工作方式。外部中斷1接A2鍵，為照明開關(guān)的控制。設(shè)置外部中斷1為高優(yōu)先級。然后循環(huán)調(diào)用鍵值處理子程序，對于在外部中斷0中得到得鍵值，也就是工作方式進(jìn)行相應(yīng)的操作，即再轉(zhuǎn)到各工作方式的處理程序。如果沒有外部中斷產(chǎn)生，將循環(huán)調(diào)用鍵值處理子程序，直到產(chǎn)生中斷即有鍵值為止。 各子程序 鍵值處理子程序在系統(tǒng)中將會(huì)循環(huán)調(diào)用鍵值處理子程序，對于鍵的處理沒有用到獨(dú)立式或者矩陣式鍵盤，而是直接將兩個(gè)按鍵A1,。然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)子程序。 鍵值處理子程序流程圖在此程序中，開始延時(shí)兩秒鐘的時(shí)間，等待外部中斷，如果沒有則沒有鍵值，這時(shí)就不能執(zhí)行相應(yīng)的工作方式程序。等待兩秒后將直接結(jié)束返回主程序。因?yàn)樵谥鞒绦蛑袑?huì)不斷的調(diào)用這個(gè)鍵值處理子程序，而返回跟調(diào)用的時(shí)間幾微妙相對于兩秒的時(shí)間來說可以忽略。所以可以認(rèn)為是在此一直等待中斷。有中斷后將會(huì)得到鍵值。在兩秒的時(shí)間內(nèi)如果對于選擇的工作方式不滿意，可以重新選擇。兩秒以后關(guān)閉外部中斷0，這時(shí)將根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的工作方式。 時(shí)間顯示子程序?qū)τ跁r(shí)間顯示，采用的是動(dòng)態(tài)顯示方式。此程序?qū)⒃诟鞴ぷ鞣绞皆谘h(huán)調(diào)用，這樣就可以將定時(shí)的時(shí)間，實(shí)時(shí)的顯示。 消毒處理子程序消毒處理程序?qū)儆诠ぷ鞣绞揭缓凸ぷ鞣绞蕉械囊徊糠帧Ｖ虚g涉及到了報(bào)警程序，時(shí)間顯示程序的調(diào)用。首先程序?qū)Ⅻc(diǎn)亮各階段所對應(yīng)的發(fā)光二極管，然后判斷門是否關(guān)好，如果門沒有關(guān)好將啟動(dòng)報(bào)警電路，直到門關(guān)好為止。這時(shí)程序繼續(xù)往下，啟動(dòng)臭氧發(fā)生電路，啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，然后循環(huán)的調(diào)用時(shí)間顯示程序，檢測門是否被打開，并判斷消毒時(shí)間到了沒有。如果門被打開，啟動(dòng)報(bào)警，直到門關(guān)好消毒程序繼續(xù)往下。如果定時(shí)時(shí)間到了，則關(guān)閉定時(shí)計(jì)數(shù)器，并將在定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷0中用到得各存儲(chǔ)單元清零。這個(gè)子程序?qū)⒃诟麈I值處理程序中被調(diào)用到。 干燥處理子程序 干燥處理程序相對于消毒程序來說比較容易，因?yàn)樵诟稍镞^程中可以將門打開。不用時(shí)刻檢測門是否被打開。只需循環(huán)調(diào)用時(shí)間顯示以及判斷定時(shí)時(shí)間。 報(bào)警子程序 報(bào)警子程序流程圖報(bào)警程序在消毒處理程序在將被調(diào)用到，當(dāng)程序執(zhí)行到消毒時(shí)，會(huì)判斷門是否關(guān)好，在消毒過程中也會(huì)判斷門是否被打開。如果沒有關(guān)好則調(diào)用此程序。首先將啟動(dòng)蜂鳴器，然后關(guān)閉定時(shí)計(jì)數(shù)器。四個(gè)數(shù)碼管全部顯示0。直到門關(guān)好，關(guān)閉蜂鳴器，程序結(jié)束。 外部中斷0子程序外部中斷0引腳接的是A1按鍵，在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中沒有用到獨(dú)立式或者矩陣式鍵盤。A1鍵是對工作方式