自动消毒柜控制器设计.doc

《自动消毒柜控制器设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动消毒柜控制器设计.doc（26页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、自动消毒柜控制器设计摘 要 随着现代科学技术的不断发展，微电脑控制技术开始逐步渗透到各个领域中，包括工业、农业以及家庭生活。温度的变化对人们的生产和生活有一定的影响，通过对环境的检测、分析掌握其变化规律并合理利用，以改善人类的生活。消毒柜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。本次设计以单片机AT89S52为核心的控制系统，它不仅能够能够实现消毒时间的循环选择，而且拥有两个七段数码管指示、继电器的开关作用，并能够人工实现“开始”及“停止”继电器来控制实现消毒柜的功能。此定时控制系统的

2、特点具有：操作简单，功能实用；低成本制作；应用范围广；精确的电子式定时。关键字：单片机AT89S52； 定时控制； 继电器； 七段数码管显示；The Controller Design of Automatic Sterilizing CabinetAbstractWith the continuous development of modern science and technology, microcomputer control technology began gradually penetration in various fields, including industry, a

3、griculture and family life. The change of the temperature on peoples production and lives have certain influence to environment, through the test, analysis to master its change rule and reasonable use to improve peoples lives. Alexipharmic ark is to Peoples Daily life of tableware sterilization and

4、design, microcomputer control technology, accurate control of the disinfection cabinet temperature and heating time, largely improved peoples food hygiene and improve the peoples living standards. This design with monolithic integrated circuit AT89S52 as the core of the control system, it can not on

5、ly can realize sterilization time cycle options, and has two seven segment digital tube instructions, relays, switches, and able to artificially realize role start and stop relay to control achieve alexipharmic ark function.The characteristics of the timing control system with: the operation is simp

6、le, functional practical; Low-cost production; Wide application range; Accurate electronic timing.Keywords: Monolithic integrated circuit AT89S52; Timing control; Relays; Seven segment digital tube display目 录1、 绪论11.1.课题的背景和意义.1 1.2.项目的主要任务11.3 本文主要研究内容.22、 简介.12.1.1.硬件设计192.1.2.软件设计192.1.2.1.标题四19致

7、 谢22参考文献22附 录23III1、 绪论1.1.课题的背景和意义 随着社会的发展，科技的进步，测温控温仪器的广泛应用，智能控温已经是当今控制系统的主流方向，特别近年来温度控制系统已经应用的人们生活的各个方面但温度控制却是一个一直未开发的领域，却是与人们息息相关的问题。而该课题是设计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。1.2.国内外研究概况及发展方向基于国内外对消毒柜

8、的研究大体分为三个方向：首先是基于温度控制，通过对温度的控制来达到消毒的目的分为高温型电子消毒柜杀和低温型消毒柜，其次是市场上的一些通过臭氧消毒，最后就是通过紫外线消毒的消毒柜。这三类消毒柜其中高温消毒柜高温型电子消毒柜杀灭细菌和病毒的效果好，升温速度快，时间短，一次消毒的时间一般不超过25分钟，同时，在消毒过程中不产生气体，因此容易被用户接受。高温型电子消毒柜适用于不锈钢、铝、陶瓷、玻璃制成的餐具、茶具，但不适于消毒不耐热的塑料、漆 、木、竹制品，选购时要考虑这一点。一般家中电子消毒柜耗电功率多在600-700瓦左右， 每次消毒耗电相对低温型要多一些。低温型消毒柜杀菌消毒的时间较长，一次消毒

9、时间需要60分钟才能完成，若柜门门封密封不好，会有少量臭氧的难闻气味逸出。但适用任何材料，包括塑料制成的奶瓶奶嘴、茶具和餐具都可以进行消毒。低温型电子消毒柜耗电量一般都较小，家中使用的多在200瓦以下，价格较便宜。根据中国预防医学科学院消毒研究中心测试的数据表明：消毒柜内部的温度必须达到125，而且持续保持10分钟，才能把对人身体有害的牙孢菌及肝炎病菌杀死。出于这个原因，只有单一远红外线消毒功能的消毒柜中不宜存放塑料器皿，因为要想在柜内达到125，不论是采用石英管还是电热丝发热，发热元件附近的温度肯定会大大高于125，塑料容器在长时间的烘烤之下，很容易变形。纵观国内外市场中的消毒柜产品，其发展

10、方向是系统采用微电脑控制，VFD动态显示当前系统工作情况及其他参数，同时采用数码控制定时开关、自动除臭，采用高新纳米磁性门封材料、排气孔特设防虫网。 1.3 本文主要研究内容本次毕业设计的题目自动消毒柜控制器。在硬件电路的设计上采用了Atmel公司生产的AT89S52单片机作为整个系统的控制核心，对继电器进行控制从而达到控制消毒功能。此控制器不仅体积小，制作经费低，且采用C语言进行编程，易于修改移植，安全耐用，显示功能直观，性能可靠，而且便于进行功能扩展。同时，AT89S52单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点，尤其是该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这

11、个一位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集，1位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效。此外，采用继电器控制消毒功能给整个电路系统大大提高了操作的安全性。继电器作为一种电子控制器件，因为它具有控制系统和被控制系统的功能，而且在电路中常起着自动调节、安全保护和转换电路等作用，因此，自动控制电路中它的应用相当之广泛，简单的来说，它就是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开动” 。故非常适合在学校、部队、厂矿、机关、医院等集体食堂和家庭及各类餐馆、饭店的消毒柜中安装使用。而在软件程序的设计方面，采用了C语言，C语言是（Combined Language）的中英混合简称。是一

12、种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。特别在本次关于自动消毒柜定时控制器定时程序上的应用，我采用了单片机中的定时器0进行精确地软件程序定时，使其精确度几乎是分秒不差，而且定时长度易于修改，给传统单一的消毒模式提供多方面的选择。综上所述，只有良好的消毒设备才能保证人们摄入身体的食物是健康卫生的。消毒柜作为现代厨房中重要的电器之一，在未来几年，将持续平

13、稳增长的态势，消毒柜行业也日趋发展成熟。消毒柜，中国人自己研究出来的产品，只有不断地优化其系统设备才能当今飞速发展的现代生活。2 自动消毒柜方案设计与论证根据题目的要求，本次设计需要能够实现四种不同消毒模式的循环选择，而且拥有LED指示、继电器的开关作用，以及能够人工实现“开始”及“停止”继电器来控制来实现消毒功能。以下设计有不同的方案，通过对比器件的实用性及市场采购情况，我们选择如下合适本次设计的方案。2.1 控制芯片方案的比较无论是进行任何项目设计，控制芯片往往是主要也是最核心的部分，选择什么样的控制芯片决定了整个电路的设计方案。本次关于自动消毒柜控制器的设计因为需要有端口的输入输出控制，

14、因此在功能要求方面比较灵活，下面就本次自动消毒柜控制器的控制芯片选择做如下的方案比较：（1）采用三极管的开关性质组成控制器控制继电器的通断。电路结构简单，纯模拟技术，机械化，三极管易损坏7。不具有智能化同时也不符合设计要求。（2）采用摩托罗拉公司生产的MC68HC系列单片机作为控制芯片。该芯片提供了2KB的用户ROM和128B的RAM，具有A/D转化功能。同时还具有16位定时器技术寄存器，在技术寄存器基础上，利用了两个字节的输出比较寄存器中值时，自动输出一个信号，同时产生时钟中断。易实现智能控制器中的模糊控制。但是，这种模糊控制技术太复杂而且电子市场上已经很少有这一类的单片机供货。此外，采用M

15、C68HC系列单片机作为控制芯片需要用汇编语言进行程序的编程下载，这与现如今最为主流的编程语言（C 语言）相比其应用性、可移植性与灵活性都将大大降低，增加了编程与调试方面的难度。（3）采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机作为系统的控制器。AT89S52是一种带有8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）。是一款低电压，高性能CMOS8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相

16、兼容，兼容性相当之大。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52可以说是一种非常高效微控制器，在众多领域，AT89SXX系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且设计效率高方案，而且，在现如今的电子市场上，ATMEL系列的单片机十分廉价，非常适用于大批量的生产，从而大大节省了制作经费9。综上所述，本设计采用第三种方案。2.2 定时器方案的选择与比较由于本次设计的主要功能在于对消毒进行不通时间模式的定时，因此在定时方面的设计不但要求要有精确无误的定时，而且还需要能够配合主控芯片进行定时控制。下面就本次自动消毒柜控制器的定时方案的选择做如下的方案比较：（

17、1）采用DS1302时钟芯片进行时间的定时。DS1302是DALLAS公司推出的一款时钟芯片，具有采用串行通行方式与单片机通信，体积为普通时钟芯片的1/4，而且片内均含有31字节的RAM、时钟校准比较容易。但此时钟芯片并不适合用于本次设计，因为此种芯片需要用到专用的晶体振荡器，这种振荡器在市场上的价格比较昂贵，而且硬件电路的连接容易出错，并且其定时方面容易出现误差4。（2）采用延时函数Delay进行软件延时。Delay函数是一种编程语言常用的延时函数，它可以通过内部的软件计算来达到延时的目的，进而显示出定时的效果。虽然此种方法简单可行，但定时误差值相当之大，定时数值一旦大于10秒以上就会出现非

18、常明显的误差，这远远不能满足本次设计要求精确定时的目的2。（3）采用单片机内部定时器0中断进行定时。定时器是单片机系统一个重要的部件，可以用来实现定时控制、频率测量、脉宽测量、和信号发生等，它是MCS系列单片机内部设置的两个16位可编程的定时/计数器（T0/T1）中的一个，他们具有计数方式和定时方式两种工作方式，以及4种不同的工作模式。对于定时器0，其最大的功能就是可以对单片机内部的机器周期进行精确的计数，且计数时间可达到分秒不差！定时器的定时不同于delay函数的内部软件定时，它可以随着程序的开始便执行中断计数工作，而不像delay函数那样执执行多次延时指令后就会占据掉相当大的存储空间8。综

19、上所述，本次设计的定时方案采用方案三进行消毒柜的定时。2.3 继电器在消毒中的作用在现代自动控制设备中，都存在一个电子电路（弱电）与电气电路（强电）的互相连接问题，一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（如电动机、电磁铁的电灯等），另一方面又要为电子线路的电气提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身安全。继电器便能起到这一桥梁的作用6。如图3-2是一种常用的继电器。继电器作为一种电子控制器件，因为它具有控制系统和被控制系统的功能，而且在电路中常起着自动调节、安全保护和转换电路等作用，因此，自动控制电路中它的应用相当之广泛，简单的来说，它就是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开

20、动” 。故在本次设计中选用了继电器来作为消毒开关。 图2-3 图2-42.4 系统供电方案由于消毒柜电路板上主要的供电对象是AT89S52单片机、发光二极管、继电器等元件，对于这些元件，我们只需要提供一个5V的电源就能使它们正常工作，因此，不采用复杂的开关电源电路作为本次设计的供电方案。我们提供了一个能够装载四节1.5V电池的电池盒作为供电源，并通过跳线将其连接到电路板上给器件提供电源，在电路板上的电源入口处还接上了一个1N4001型的二极管对它进行限流，不仅能将电源限制在5V左右，而且能防止电源正负极接反导致器件烧坏。2.5 电路板设计方案在电路系统中，电路板就相当于一个载体，其设计的重要性

21、当然不言而喻，采用不同的方法设计电路板都对整个电路系统造成不一样的影响。下面就本次自动消毒柜控制器的电路板设计的选择做如下的方案比较：（1）手工刻线，这种方法步骤简单，制作速度快，设计自由大，适合简单电路板。如果电路板的连线很细且布线复杂，手工刻线难以达到其要求，不美观且耗时长。（2）运用绘图软件Protel99se设计并制作PCB。该软件功能强大，由系统自动布线或者手工绘制，其布线精度高，排版灵活有序美观，速度快。但电路板的制作流程复杂，工艺要求比较高。（3）采用万能板比较方便，可直接连线焊接，但由于覆铜区多，散热面积大，只适应用于元器件较少的简单电路。另外，连线时容易造成管脚之间短路，而且

22、又出错不易检查，复杂系统很难实现。综上所述，由于本次电路设计并不复杂采用第三种方案来设计电路板。2.6 显示模块方案一： 用不同颜色的LED发光二极管显示。能发便快捷的指示消毒所选择的时间和消毒的开始与停止。但是发光二极管不能显示消毒的进程。方案二: 用七段数码管显示。通过AT89S52单片机控制七段数码管，不仅能够游戏哦啊的控制消毒柜的开始与停止，而且可以有效地看到消毒的进程。本次采用的七段数码管的型号是 ELD-512GWB（图2-5）是一种共阳极七段数码管，用AT89S52的P0口，P1口来控制七段数码管。 图2-53 消毒柜控制硬件设计本次设计的核心之处，是在于对单片机芯片的控制，一个

23、单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROMRAMI/O口定时/记数器中断系统等，当这些条件不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器打印机A/DD/A转换器等，要设计合适的接口电路。本次有关消毒柜的电路设计，在系统功能的要求下，需要用到发光二极管、按键、继电器等这些外围设备来实现系统的功能8。3.1 AT89S52单片机结构介绍AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存

24、储器。使用了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，它拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52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9。图3-1 AT89S52单片机如图3-1所示，便是一个AT89S52单片机。众所周知，单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们

25、都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式，下面就AT89S52单片机做简要的介绍：3.1.1 AT89S52功能特性描述AT89S52提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路，如图3-2所示。同时，AT89S52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件的可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保

26、存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。下面对AT89S52一些重要的引脚及功能应用做简要的说明8： 图3-2 AT89S52引脚图（1）VCC ：40引脚电源电压 ；（2）GND ：20引脚地信号 ；（3）P0口 ：39引脚-32引脚，PO口是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指

27、令字节，校验时，要求接上拉电阻。（4）P1口：1引脚-8引脚，P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流（I）。Flash编程和程序校验期间，P1口接收8位地址。（5）P2口：10引脚-17引脚，P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输入缓冲极可以驱动（输入或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时和作为输出口，作输出口时，因为存在内

28、部上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部存储器或1位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口线的内容（也既特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高地址和其他控制信号。（6）P3口：21引脚-32引脚，P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时，被外部拉低的P3口

29、将用上拉电阻输出电流。P3口除可作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1所示：表3-1 AT89S52 P3口扩展功能端口引脚第二功能P3.0RXD (串行输入口)P3.1TXD (串行输出口)P3.2INT0 (外部中断0、低电平有效)P3.3INT1 (外部中断1、低电平有效)P3.4T0 (定时器0中断)P3.5T1 (定时器1中断)P3.6WR (外部存储器写信号、低电平有效)P3.7RD (外部存储器读信号、低电平有效)（7）EA ：31引脚，为外部访问信号允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。（8）

30、ALE ：30引脚，当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，即使不访问外部字节，ALE仍时钟震荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟脉冲或用于定时目的。此外，此引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应该置ALE无效。（9）PSEN： 29引脚，为外部程序存储器的读选通信号，当单片机由外部程序取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，既输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。（10）RST、XTAL1、XTAL2 ： 这三个引脚分别为9号引脚复位信号，19号引脚时钟信号1与18号

31、引脚时钟信号2，它们将在下面的最小系统设计中作详细的讲解。（11）Flash 闪速存储器的编程：AT89S52单片机内部有4K字节的Flash PEROM，这个Flash存储存储阵列出厂时已处于擦除状态（既所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。程序接收高电压（+12V）或低电压（VCC）的允许编程信号。低电压编程模式，适用与用户在线编程系统。而高电平模式可与通用EPROM编程程序兼容。（12）编程方法：编程前需设置好地址、数据及控制信号，编程单元的地址就、加在P1口和P2口的P2.0P2.3（11位地址范围为0000H0FFFH），数据从P0口输入，引脚P2.6、P2.7和P

32、3.6、P3.7的电平设置见表。PSEN为低电平，RST保持高电平，EA 引脚是编程电源的输入端，按要求加上编程电压，ALE/PROG引脚输入编程脉冲（负脉冲）编程时可采用420MHz的时钟震荡器AT89S52的编程方法如下：1.0 在地址线上加上要编程单元的地址信号。（1）.在数据线上加上要写入的数据字节。（2）.激活相应的控制信号。（3）.在高电压编程时，将EA/VPP端加上+1V编程电压。（4）.每对Flash存储阵列写入一个字节，加上一个ALE/PROG编程脉冲。3.1.2 AT89S52系统方框图图3-3 AT89S52方框图由上可见，AT89S52单片机的硬件结构具有功能部件种类全

33、功能强等特点。从其系统方框图可以清楚地看出该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这个一位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。它在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；与此同时，在数据采集方面，它的运算处理方面也有明显的长处。单片机中同时拥有这两种硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是AT89S52单片机设计的精美之处8。3.2 单片机最小应用系统设计AT89S52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用这类单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如（图3

34、3） AT89S52单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点1：1 . 有可供用户使用的大量I/O口线 ；2 . 内部存储器容量有限 ；3 . 应用系统开发具有特殊性 。 图3-4 单片机最小系统（1）时钟电路AT89S52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。图 3-5 内部时钟 图3-6 外部时钟本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的

35、并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值，但在较低的电容值时振荡器有较高的频率稳定性。所以本设计中，振荡晶体选择11.0592MHZ,电容选择30pF。在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。（2）复位电路单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST一般可通过一个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内

36、部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要VCC的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位，如图3-7所示。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的。本次设计由于电路板面积有限，因此选择了上电复位做复位电路。图3-73.3 自动消毒柜控制器原理图图3-6为本次设计硬件电路的原理图，本图形绘制是基于Protel99SE软件完成的，如下图所示，单片机组成了最主要的芯片控制系统，上电复位电路与晶

37、振电路组成了最基本的最小操作系统，P1.0口至P1.4口连接了5个LED灯，分别为四个指示定时方式的LED灯（绿色）与一个指示消毒开关的LED灯（红色），同时有限流电阻对其进行限流。P3.0与P3.1分别控制按键S1（定时方式的选择）与S2（消毒停止），P3.5口通过一个PNP三极管控制着继电器的开关，在这里我们采用了9012型的PNP三极管与HUIKE 5V类型的继电器。在电源入口采用了SIP2型的插座作为VCC与GND的入口，并在VCC的入口处正接了一个1N4001型的二极管，与此同时，在继电器的下方也反接一个同类型的二极管来保护相关器件6。下面将针对本次硬件设计的整个电路系统其操作要点与

38、功能特点做详细的解析5：3.4 自动消毒柜控制器的主要功能与特点由于本电路的时钟是对晶振分频后获得的，具有极高的频率稳定性，且定时方式采用单片机内部的定时器0进行精确的定时，因而对时间的控制精度较高，可有效地避免普通RC延时电路控制时间不准确、不可靠的问题出现。3.4.1 电路设计的主要功能电路上电后，通过按键S1来选择不同的消毒模式，各种不一样的消毒模式将会对应不同的消毒时间，本次设计提供了4种四种消毒时间，分别为20min、40min、60min、80min，同时有五个LED灯进行指示，第一个LED灯到第四个LED灯分别对应着四种不同的消毒模式，第五个LED灯用来指示消毒柜进行消毒或停止消

39、毒，并通过继电器的开或关来指示消毒是否进行。3.4.2 电路设计的特点单片机芯片AT89S52作为本电路的核心，通过最小系统的搭配使设计功能得到更好的发挥。从硬件电路图可以看出，注重电路系统的保护功能是本次设计的最大特点，比如，电源端入口的二极管不但可以对电源进行限流，将电压限制在5V左右，而且能防止电源正负极接反导致器件烧坏。另外在继电器下方反接的二极管，它可以对继电器断电后产生的大电流进行“吸收”从而保护后面的三极管不被过大的电流击穿。而在实际应用中，继电器适时驱动紫外线消毒灯管实现周期性地加电与断电，完成断续自动消毒功能也同样起着断电保护的作用。另一方面，通过两个按键来控制整个系统也是这

40、次设计的一个特点，既简单又实用。同时，AT89S52单片机这一高效的微控制器，它的灵活性与功能的强大也为电路的设计提供了良好的保障，此外，本次设计制作经费低，有一定的市场价值，适用于大规模批量生产6。3.4.3 9012三极管开关作用如图3-9为一个9012型PNP三极管，它是一种常用的晶体管。它的工作原理和NPN晶体管相似，只是在基区运动并放大信号的多数载流子是空穴而不是电子。PNP晶体管的发射结要正偏，基区的电压要比发射区的电压要高,而集电极要是多数载流子空穴通过，集电区的电压要比基区的要低。因此，我们经常利用它这一特点用来作为许多电子电路的开关器件，当我们给基极输出一个高电平，则BE极导

41、通，从而使我们要控制的器件处于断开状态，而当我们给基极输入一个低电平时，此时恰好让CE极以及器件形成一个通路，从而使器件导通3。P0iQ19012VCCGNDOUTPUT 图3-9 9012三极管4 消毒柜控制器软件程序设计在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件程序更为重要。在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。为了完成上

42、述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。本系统软件设计同样采用模块化结构，由主程序定时子程序、延时子程序中断子程序构成2。模块程序设计法的主要优点是：（1）单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；（2）模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用；（3）模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。在程序的编写上采用了C语言，C语言是（Combined Language）的中英混合简称。是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇

43、编语言的特点。它可以为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。同时，C语言程序易于修改、移植，同一个程序可以下载进不同的控制芯片，通过简单的C语言题头修改就可以将一个程序应用在51与52单片机芯片，而且程序出错易于检查通过Keil软件进行程序然后利用STC-ISP软件进行在线编译就能将C程序下载进单片机。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发1。由于本次设计是通过一个按键来选择不同的消毒模式，这从软件程序上的设计需要给程序设定一个变量，这里我们称这个变量值为ID，当

44、ID0时，系统处于关闭模式；当ID1时，则进入第一种消毒模式；当ID2时，进入第二种消毒模式；当ID3时，进入第三种消毒模式；当ID4时，进入第四种消毒模式；很显然，ID值的多少取决于按键S1在一次操作中被按下的次数，当按下开关S1时，分别给出不同的ID值从而执行相应的模块。下面将给出有关程序设计的框图。ID清零并关闭继电器4.1 程序流程图 根据按下次数让ID加1ID是否加到5？ 否ID 的值还原为1 是根据ID号执行相应模块消毒停止并关闭扫描S2是否按下？ 是 否ID=3ID=2ID=1ID=4开始消毒；数码管显示20、继电器开；20min倒计时后关闭。开始消毒；数码管显示40、继电器开；

45、40min倒计时后都关闭。开始消毒；数码管显示60、继电器开；60min倒计时后都关闭。开始消毒；数码管显示80、继电器开；80min倒计时后都关闭。结束程序流程图分析：当系统上电后，第一步先处理的就是将ID的值清零并同时使继电器与LED等处于关闭状态，即ID0时，系统处于关闭模式；接着，便开始根据按下按键的次数来给ID赋值，赋值后同时打开定时器并开始扫描S2按键是否被按下，若没有按下S2键，则系统根据ID的值选择相应的消毒模式，当ID1时，则进入第一种消毒模式，以此类推。若扫描到S2按键被按下，则立即停止消毒，熄灭LED灯，同时关闭继电器。简介1.1.1. 硬件设计1.1.2. 软件设计1.1.2.1. 标题四各层标题均单独占行书写。第一级标题居中书写；第二级标题序数顶格书写；第三级和第四级标题均空两格书写。图2-1 Fabry-Perot标准具的结构示意图 图2-1 a)外腔激光器图2-1 b)悬臂梁结构示意图图2-1 c)薄膜结构图2-1 d)半对称腔结构表2-1 机器人自由度配置表位置 自由度数及作用绕X轴转动绕Y轴转动绕Z轴转动髋关节2膝关节2踝关节2公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末。序号一律用阿拉伯数字连续编序（如：（45）或逐章