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《單片機原理及接口技術》 課 程 設 計 報 告 題目：智能小家電(全自動豆?jié){機)控制系統(tǒng)的設計 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級: 32040901 學號：3204090124 姓名：何 玉 毛 授課教師：段晨東 時間： 2011.12 設計要求 題目4 智能小家電控制系統(tǒng)的設計（1） （一）功能介紹 全自動家用豆類和谷物處理機（即全自動豆?jié){機）具有按預設模式自動粉碎谷物、加熱功能、防止溢出、處理完畢報警等基本功能。一般可以處理如豆類、玉米、其他五谷雜糧、蔬菜等多種食品。全自動家用豆類和谷物處理機的處理食品的過程通常為：加熱——粉碎1——加熱——粉碎2——加熱——完成報警，整個加工過程的進行按時間控制。由于食品原料的物理特性不同，在加工處理時采用不同的加工（過程）模式，其主要區(qū)別在于加熱和粉碎時間的長短不同。在工作過程中，被加工的食品液體被限定在某一個給定的液位范圍內，當液體加熱時泡沫達到溢出液位時，停止加熱，待脫離溢出液位區(qū)時繼續(xù)加熱。 （二）設計參數 （1）電機 5W，24VDC （2）加熱器 500W，220V AC （3）加熱容器 1.25升 （4）電力供應：220V AC （三）設計要求 （1）實現多模式選擇。被選中的模式用LED顯示器表明 （2）實現不同模式下的加工過程：加熱——粉碎1——加熱——粉碎2——加熱——完成報警，整個加工過程的進行按時間控制，時間自定 （3）液位檢測和控制：使被加工的食品液體限定在某一個給定的液位范圍內，當液體溢出容器或無液體時，報警并斷電。 （4）顯示工作模式、加工狀態(tài)和時間。 （5）每個動作完成時，通過聲光報警提示。 （6）測量并顯示液體溫度。 （四）擴充功能 （1）在加熱階段進行恒溫控制 （2）PWM調節(jié)電機轉速  目錄 摘要 對于此次課程設計的要求，本設計采用STC89C52來實現全自動豆?jié){機的各個功能的控制。在本設計中，能實現一下功能： 1. 針對食品原料的物理特性不同，在加工處理時采用不同的加工（過程）模式，其主要區(qū)別在于加熱和粉碎時間的長短不同（其中我用不同顏色的LED燈來表示加熱和粉碎過程。） 2. 不同的共工作模式和加熱、粉碎時間用數碼管表示出來 3. 可以實現液位溢出和過低報警（用撥碼開關來模擬） 4. 每個模式完成后報警 在豆?jié){機工作過程中，全部用軟件控制。對不同物料的不同處理用處理時間來區(qū)分，用定時來完成。防液位溢出和過低用中斷方式來實現。但在設計過程中，對于PWM調速和恒溫控制沒能很好的實現，在后面的學習中，我一定會更加認真地學習理論知識，并與實踐相結合，進一步提升自己的能力。 在此，感謝在此次課程設計過程中提供幫助的同學，謝謝你們。 一，系統(tǒng)分析 此次課程設計的題目是：全自動豆?jié){機。我們采用STC89C52來完成其設計，用不同顏色的LED燈模擬加熱與粉碎功能，還有就是用蜂鳴器來完成其報警功能，以中斷方式采用撥碼開關來實現液位的控制等。 1.方案分析與論證 ： （1）模式選擇模塊： 方案一：鍵盤選擇模式方法。通過按下鍵的鍵值判斷，來跳轉到不同的模式。鍵盤有九個鍵，最多可以設計九中模式，設計時設計三種模式即可。該方案可行。 方案二：定時計數模式方法。設計一個三循環(huán)的計數。通過按一下，外部給單片機一個低電平，計數一次。按兩下，計數加二，按三下計數加三。按四下后回到按一下的狀態(tài)。然后通過計數后的數值來選擇不同的模式。該方案可行。 方案選擇：總體來講，兩種方案都挺好。最后，選擇模塊選擇方案一，由于板上有鍵盤，可以加以運用，也方便實現。計數口可以留著擴展外部事件中斷用。 （2）加熱粉碎完成報警模塊： 方案一：加熱和粉碎時都有一定的時間，用延時實現。 方案二：加熱和粉碎需要的時間可以用定時實現。 方案選擇：選擇方案二,因為加熱和粉碎的時間需要用動態(tài)掃描的方式顯示出來，因此定時可以實現加熱和粉碎時的顯示，而延時方式不行。 （3）液位控制模塊： 液位控制模塊可用外部事件中斷方式實現。燒干，液體溢出容器功能采用外部事件中斷(INTO，P3.2)實現，設為高優(yōu)先級的中斷。加熱液位控制功能也采用外部事件(INT1，P3.3)中斷實現，設為低優(yōu)先級。 （4）擴展計時模塊： 計時用來動態(tài)計量在某種模式下工作了多久，以此來觀察還需要多久完成全過程。并且工作過程中有兩個報警的狀態(tài)，由計時的時間大概可以判斷屬于那種情況。計時還可以檢測豆?jié){機工作的時間是否正常。 最后，我采用正計時的方式來實現。 二，設計框圖 1.矩陣式鍵盤實現的模式選擇框圖 開始 置P2為輸入 有按鍵按下？ N Y 延時20ms消抖 Y 有按鍵按下? N 按鍵識別 按鍵釋放? N Y 延時20ms消抖 Y 按鍵釋放? N Y 選擇模式1 KEY1按下? Y N 選擇模式2 KEY2按下? Y N 選擇模式3 KEY3按下? Y N RET 2. 加熱粉碎完成報警及液位控制模塊框圖 開始 定時加熱 定時粉碎 定時加熱 定時粉碎 定時加熱 完成報警 RET RET RET RET 3.液位溢出或者過低報警框圖 加熱時是否超液位或者液位過低 N 返回繼續(xù)加熱 Y 中斷，停止加熱，延時適當時間 RET 4.顯示程序框圖 開始 設置顯示起始位置 取顯示數據 查顯示數據字型碼 顯示 數據是否顯示完 N Y RET 5.定時程序框圖 開始 設置TMOD TH0,TL0置初值 0 允許定時器工作 等待，并調用正計時顯示程序及模式顯示程序 定時器是否溢出 N Y RET 5.主程序框圖 開始 主程序初始化 調用顯示程序，初始化顯示090124 調用鍵盤掃描程序，有鍵按下？ N Y 選擇相應模式,并顯示。同時顯示加熱和粉碎的時間及調用正計時程序 中斷返回 調用加熱粉碎程序，是否有中斷 執(zhí)行燒干和溢出容器中斷程序 執(zhí)行超液位中斷程序 Y Y N 完成報警，調用所有顯示程序 RET 三，軟件模擬 1. 初始化 其初始值為090124，上電復位后顯示 2. 模式1 其中第一個1表示工作在模式一，后面的09為加熱和粉碎各維持9s，后三位為計時部分 3. 模式二 其中和模式一相同，不同的是加熱和粉碎時間不同，還有就是模式三也是相同的方式。 4. 液位溢出報警和液位過低報警 其中用撥碼開關模擬液位的變化，進行聲光報警，液位過低也是這種模式。 5. 溫度 當按下4號鍵，就會顯示溫度 四，硬件調試： 1.調試圖詳相見附錄 2.問題歸納 ① 中斷時，返回的不是原來的狀態(tài)? 解決方案：因為中斷里面的程序改變了主程序里面的端口狀態(tài)，所以返回時不時原來的狀態(tài)。需要對影響主程序的量進行保護和還原就行了。 ②通過鍵盤選擇某模式，復位后，必須復位后的瞬間選擇其它模式，否則就無法選擇其他模式了？ 解決方案：這是因為鍵盤掃描程序里沒有對無按鍵時的狀態(tài)進行操作。只要讓無按鍵時，執(zhí)行重新掃描鍵盤即可。 ③在軟件里模擬沒有問題，但是下載板子里就不行了？ 解決方案：軟件、硬件的靈敏度不同，軟件里都是理想的，和實際存在一定差距，要結合硬件來調試。在延時、端口方面應該多注意。 ④數碼管顯示不要穩(wěn)定，一直在閃？ 解決方案：改變延時長短，多調試幾次，直至穩(wěn)定。 ⑤溫度一直是85度？ 解決方案：18b20在運行過程中，其第一次讀數就是85，應該舍棄第一次讀數，讓其循環(huán)調用。 3.總結： 在此次課程設計過程中，讓我深刻認識到把理論轉化為現實的不易，可謂是收益匪淺。通過這次的課設，讓我也熟悉了 keil和protuse這兩個軟件，大大的提高了動手能力。過程中，遇到問題是在所難免的，最終那份通過尋求各種幫助將問題解決后的興奮是令人難忘的。特別是當我看著自己辛苦兩周焊接出來的板子上的各種功能一一實現，那份喜悅是無法代替的。在此感謝老師，感謝在此次課程設計過程中幫助我的同學。 五，參考文獻 《單片機原理及接口技術》段晨東主編，清華大學出版社 《手把手教你學單片機》周興華編著，北京航空航天大學出版社 附錄一：電路原理圖 軟件模擬原理圖 附錄二：原件明細表 元器件 數量 備注 電阻 3 1K 電阻 4 5.1K 電阻 2 8K 獨石電容 6 0.1uF 獨石電容 2 30PF 電解電容 1 10Uf 25V 51單片機實驗板 1 89C52芯片 1 MAX232芯片 1 74LS245芯片 2 74LS138芯片 1 DS18B20 1 三極管9012 2 PNP 二極管IN4001 1 數碼管 2 三位八段 共陰 繼電器 1 晶振 1 11.0592MHz 芯片座 6 電源座 1 三腳 5V 通信插座 1 CON232 電源適配器 1 通訊電纜 1 微型按鈕開關 10 實驗插板 1 單排插針 若干 雙排插針 若干 短路塊 若干 導線 若干 補充原件： 1. LED燈2個（一個紅色，一個綠色） 2. 排線：4根 3. 面包板：1快 4. 焊接線：若干 附錄三：程序清單 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP P_T0 ORG 0013H LJMP P_T1 ORG 0030H MAIN: MOV SP,#60H ；開辟棧區(qū) CLR IT0 ；INT0低電平觸發(fā) CLR IT1 ；INT1低電平觸發(fā) SETB EA ；開CPU中斷 SETB EX0 ；允許INT0中斷 SETB EX1 ；允許INT1中斷 SETB PX0 ；設置INT0為高優(yōu)先級 CLR PX1 ；設置INT1為低優(yōu)先級 CLR P3.6 ； 加熱指示燈清零 CLR P3.7 ；粉碎指示燈清零 MOV 20H,#0 ；賦初始值 MOV 21H,#9 MOV 22H,#0 MOV 25H,#1 MOV 26H,#2 MOV 27H,#4 LCALL DSPLY1 ；調顯示程序 LCALL DSPLY2 LCALL SCAN_KEYB ；點鍵盤掃描程序 MOV 25H,#00H ；高三位清零 MOV 26H,#00H MOV 27H,#00H MOV A,R5 ；鍵盤返回值在然中 NEXT: CJNE A,#01H,NEXT1 ；判斷是否為1鍵按下 LCALL FUNCTION_1 ；調1鍵處理程序 LCALL LOOP4 ;調用計時程序和完成之后的報警程序 LCALL LOOP6 RET NEXT1:CJNE A,#02H,NEXT2 ；判斷是否2鍵按下 LCALL FUNCTION_2 ;和第一種模式相同 LCALL LOOP6 LCALL LOOP4 RET NEXT2: CJNE A,#3,NEXT3 ；3鍵按下？ LCALL FUNCTION_3 ;同前兩種 LCALL LOOP6 LCALL LOOP4 NEXT3: CJNE A,#4,NEXT4 ；4鍵按下否？ LCALL PRO_18B20 ；調溫度處理程序 NEXT4:LJMP MIAN ;若無鍵按下，返回 ；#######中斷處理程序，液位溢出########## ORG 0100H P_T0:PUSH ACC ；保護現場 PUSH PSW CLR P3.6 ；停止加熱，粉碎 CLR P3.7 LCALL ALARM ；報警 POP PSW ；恢復現場 POP ACC RETI ；########液位過低處理程序############# ORG 0200H P_T1:CLR EA ；關中斷 PUSH ACC ；保護現場 PUSH PSW SETB EA ；開中斷 SETB RS0 ；將工作寄存器切換 CLR P3.6 ；停止加熱停止粉碎 CLR P3.7 LCALL A LARM ；報警 SETB P3.6 ；恢復中斷前狀態(tài) CLR EA ；關中斷 POP PSW ；恢復現場 POP ACC SETB EA ；開中斷 RETI ;按鍵處理程序 FUNCTION_1: MOV 20H,#01H ； MOV 21H,#0 MOV 22H,#9 MOV 30H,#03H MOV 31H,#03H LCALL DSPLY1 RET S2_PRESS: MOV 20H,#02H MOV 21H,#1 MOV 22H,#2 MOV 30H,#04H MOV 31H,#04H LCALL DSPLY1 RET S3_PRESS: MOV 20H,#03H MOV 21H,#1 MOV 22H,#5 MOV 30H,#05H MOV 31H,#05H LCALL DSPLY1 RET DSPLY1: MOV R0,#20H MOV R2,#00H REDO:ACALL DISP INC R2 MOV A, R2 INC R0 XRL A, #03H JNZ REDO RET DSPLY2: MOV R0,#25H MOV R2,#03H REDO2:ACALL DISP INC R2 MOV A, R2 INC R0 XRL A, #06H JNZ REDO2 RET DISP: MOV P1,R2 MOV DPTR,#LED_SEG MOV A ,@R0 MOVC A ,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1MS RET LED_SEG:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH LOOP6: LCALL DL1S MOV A,27H CJNE A,#09H,GOON1 MOV 27H,#00H MOV A,26H CJNE A,#05H,GOON2 MOV 26H,#00H INC 25H RET GOON1: INC 27H RET GOON2: INC 26H RET DL20MS: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0DBH MOV TL0,#00H SETB TR0 CONT1:JBC TF0,OVERF1 SJMP CONT1 OVERF1:RET LOOP4: LCALL JIARE LCALL FENSUI LCALL JIARE LCALL FENSUI LCALL JIARE CLR P3.6 CLR P3.7 LCALL ALARM RET JIARE: MOV 23H,30H CLR P3.7 SETB P3.6 LOOP1: LCALL DL1MIN DJNZ 23H,LOOP1 RET FENSUI: MOV 24H,31H CLR P3.6 SETB P3.7 LOOP2: LCALL DL1MIN DJNZ 24H,LOOP2 RET ALARM: LOOP5: MOV R1,#20 MOV A,#06H MOV P1,A LCALL DL1MS LCALL DL1MS INC A MOV P1,A LCALL DL1MS LCALL DL1MS LCALL DSPLY1 LCALL DSPLY2 DJNZ R1, LOOP5 RET DL1MIN: MOV R7,#3 DL1: LCALL LOOP6 DJNZ R7,DL1 RET DL1MS: MOV R1,#200 DL2: NOP NOP NOP DJNZ R1,DL2 RET DL1S: MOV R6,#20 WAIT: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 CONT2: JBC TF0,OVERF2 LCALL DSPLY1 LCALL DSPLY2 SJMP CONT2 OVERF2: DJNZ R6,WAIT RET SCAN_KEYB: MOV P2,#0F0H MOV A,P2 ANL A,#0F0H XRL A,#0F0H JZ NO_KEY ACALL DL20MS ANL A,#0F0H XRL A,#0F0H JZ NO_KEY MOV R2,#11110111B SCAN:MOV A,R2 MOV P2,A MOV A,P2 ANL A,#11110000B MOV R3,A CJNE A,#0F0H,KEY_PRSD MOV A,R2 RR A MOV R2,A XRL A,#01111111B JNZ SCAN NO_KEY :LJMP MAIN KEY_PRSD:MOV A ,R2 ANL A ,#00001111B ORL A ,R3 MOV R4,A MOV R5,#01H MOV DPTR,#KEY_TAB CAL_VAL:MOV A ,R5 MOVC A,@A+DPTR XRL A,R4 JZ FIXED INC R5 SJMP CAL_VAL FIXED:MOV A ,P2 ANL A ,#0F0H XRL A,#0F0H JNZ FIXED ACALL DL20MS MOV A ,P2 ANL A ,#0F0H XRL A,#0F0H JNZ FIXED INC A RET KEY_TAB: DB 77H,77H,7BH,7DH,0B7H,0BEH,0BDH DB 0D7H,0DBH,0DDH RET ;WENDUXIANSHI FLAG1 BIT F0 ;DS18B20存在標志位 DQ BIT P1.3 TEMPER_L EQU 27H TEMPER_H EQU 26H PRO_18B20: MOV 30H,#250 REPLY: LCALL INIT_18B20 LCALL RE_CONFIG LCALL GET_TEMPER LCALL CHANGE ;將18B20讀的16位溫度轉換8位數據 LCALL DISPLAY ;調用數碼管顯示子程序 DJNZ 30H,REPLY ;**********DS18B20復位程序***************** INIT_18B20: SETB DQ NOP NOP CLR DQ NOP NOP MOV R0,#0FBH TSR1: DJNZ R0,TSR1 ;延時 SETB DQ MOV R0,#25H TSR2: JNB DQ ,TSR3 DJNZ R0,TSR2 TSR3: SETB FLAG1 ;置標志位，表明DS18B20存在 CLR P2.0 ;二極管指示 AJMP TSR5 TSR4: CLR FLAG1 LJMP TSR7 TSR5: MOV R0,#06BH TSR6: DJNZ R0,TSR6 TSR7:SETB DQ ;表明不存在 RET ;********************設定DS18B20暫存器設定值************** RE_CONFIG: JB FLAG1,RE_CONFIG1 RET RE_CONFIG1: MOV A,#0CCH ;放跳過ROM命令 LCALL WRITE_18B20 MOV A,#4EH LCALL WRITE_18B20 ;寫暫存器命令 MOV A,#00H ;報警上限中寫入00H LCALL WRITE_18B20 MOV A,#00H ;報警下限中寫入00H LCALL WRITE_18B20 MOV A,#1FH ;選擇九位溫度分辨率 LCALL WRITE_18B20 RET ;*****************讀轉換后的溫度值**************** GET_TEMPER: SETB DQ LCALL INIT_18B20 JB FLAG1,TSS2 RET ;若不存在則返回 TSS2: MOV A,#0CCH ;跳過ROM LCALL WRITE_18B20 MOV A,#44H ;發(fā)出溫度轉換命令 LCALL WRITE_18B20 ; LCALL DISPLAY ;延時 LCALL INIT_18B20 MOV A,#0CCH ;跳過ROM LCALL WRITE_18B20 MOV A,#0BEH ;發(fā)出讀溫度換命令 LCALL WRITE_18B20 LCALL READ2_18B20 ;讀兩個字節(jié)的溫度 RET ;***************寫ds18b20匯編程序************ WRITE_18B20:MOV R2,#8 CLR C WR1: CLR DQ MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WR1 SETB DQ RET ;***********讀18B20程序，讀出兩個字節(jié)的溫度********* READ2_18B20:MOV R4,#2 ;低位存在29 H,高位存在28H MOV R1,#29H RE00: MOV R2,#8 RE01: CLR C SETB C NOP NOP CLR DQ NOP NOP NOP SETB DQ MOV R3,#7 DJNZ R3,$ MOV C,DQ MOV R3,#23 DJNZ R3,$ RRC A DJNZ R2,RE01 MOV @R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET ;************讀出的溫度進行數據轉換************** CHANGE: MOV A,29H MOV C,28H.0 ;將28H中的最低位移入C RRC A MOV C,28H.1 RRC A MOV C,28H.2 RRC A MOV C,28H.3 RRC A MOV 29H,A RET DISPLAY: mov a,29H;將29H中的十六進制數轉換成10進制 mov b,#100 div ab mov 34H,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV 35H,A MOV 36H,B mov DPTR,#TAB ;指定查表啟始地址 mov A,36H ;取個位數 MOVC A,@A+DPTR ;查個位數的7段代碼 mov P0,A ;送出個位的7段代碼 MOV P1,#05;開個位顯示 NOP NOP LCALL DELAYNMS MOV P1,#0FFH NOP NOP mov A,35H ;取十位數 MOVC A,@A+DPTR ;查十位數的7段代碼 mov P0,A;送出十位的7段代碼 MOV P1,#04;開十位顯示 NOP NOP LCALL DELAYNMS MOV P1,#0FFH NOP NOP RET DELAYNMS: MOV R6,#8 D11: MOV R7,#200 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D11 RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END