電磁爐單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課 題 名 稱(chēng) 電磁爐單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 系、年級(jí)專(zhuān)業(yè) 信息工程系、電子信息工程 指 導(dǎo) 教 師 職 稱(chēng) 講 師 2009 年 5 月 22 日邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)i摘 要本文介紹了電磁爐的功能控制系統(tǒng)，它利用單片機(jī)的多功能控制優(yōu)勢(shì)對(duì)電磁爐進(jìn)行智能控制，使之具有高效節(jié)能、健康環(huán)保、安全可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。電磁爐成為目前發(fā)展最快的，市場(chǎng)增長(zhǎng)幅度最高的家電產(chǎn)品之一。本設(shè)計(jì)以at89c51為核心，實(shí)現(xiàn)電磁爐的數(shù)碼管顯示控制、多種安全保護(hù)功能、功率自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)控制、定時(shí)控制以及各種自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能的控制；對(duì)單片機(jī)at89c51在系統(tǒng)控制上的應(yīng)用，從軟硬

2、件兩方面對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案做了簡(jiǎn)單的介紹。在軟件設(shè)計(jì)上，采用模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，對(duì)電磁爐控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行劃分和設(shè)計(jì)。研究智能鍋具檢測(cè)技術(shù)，提高了鍋具檢測(cè)的快速性和準(zhǔn)確性，減少電磁污染并節(jié)約了電能。最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試和性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定，安全、可靠性高。關(guān)鍵詞：電磁爐；單片機(jī)；多功能；控制邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)iiabstract this paper introduces the functions control system of the induction cooker, which uses the multi-function

3、al control advantages of single-chip microcomputer to realize an intelligent control of induction cooker so that they have a series of advantages such as high efficiency, energy-saving, healthy environmental protection,high security and reliability. it become one of household electrical appliances w

4、hose development is quickest and the market growth rate is highest at the present.this design uses at89c51 as the core processor which realizes many functions as nixietube display,varies of safety protection,output power ato-controllation,time setting ato-controllation and detection alarming; and si

5、mply introduces the application of single-chip at89c51 in control system , elaborates the design from both handware and software. in the software design，it uses the ideas of modularized program design to carve up and design each function module in the induction cooker. intelligent cooker testing tec

6、hnology enhances the rapid detection and accuracy for the pan and reduces electromagnetic pollution and saving electricity.finally, the equipment is entire simulated and debugged. after many times testing and running, it has proven that this system features with reasonable，output power steady, safet

7、y and reliable. keywords: induction cooker；single-chip microcomputer；mult-function；control邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)iii目 錄摘 要.iabstract .ii前 言.1第 1 章 系統(tǒng)總體方案.21.1 方案設(shè)計(jì).21.2 方案論證.3第 2 章 硬件設(shè)計(jì).42.1 芯片介紹.42.2 電磁爐無(wú)鍋檢測(cè)模塊.92.3 定時(shí)控制模塊.102.4 功率控制模塊.122.5 溫度自動(dòng)控制模塊.132.6 顯示模塊.142.7 保護(hù)電路.162.8 按鍵模塊.172.9 報(bào)警模塊.172.10 電源電路.18第

8、3 章 程序設(shè)計(jì).193.1 主程序流程.193.2 無(wú)鍋檢測(cè)程序流程.203.3 a/d 轉(zhuǎn)換程序流程.213.4 外部中斷.213.5 定時(shí)模塊流程.223.6 溫度控制程序流程.263.7 基本顯示模塊流程.263.8 報(bào)警模塊流程.27第 4 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試.294.1 系統(tǒng)仿真.294.2 系統(tǒng)調(diào)試.31第 5 章 pcb 板設(shè)計(jì)與制作 .33邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)iv5.1 pcb 板設(shè)計(jì).335.2 pcb 板制作.34結(jié)束語(yǔ).37參考文獻(xiàn).38致 謝.39附錄 程序清單.40附錄 系統(tǒng)原理圖.49附錄 pcb 圖.50附錄 元器件清單.51邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1前 言

9、當(dāng)今，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)和生活中的各個(gè)方面，有力的推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。單片機(jī)以其體積小，集成度高，價(jià)格便宜,在數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制等方面無(wú)與倫比的強(qiáng)大功能而受到廣大科研工作者及生產(chǎn)廠家的親睞。目前，市場(chǎng)熱銷(xiāo)的電磁爐就是單片機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)典型應(yīng)用，其品牌繁多、功能強(qiáng)大且多樣。作為一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用做了一些初步的嘗試和探討。以往家用電器采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，而且電路復(fù)雜，維修和生產(chǎn)測(cè)試不太方便；而今，采用單片機(jī)系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，工作可靠性很好，功能強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)控制智能化。

10、為此我們采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。針對(duì)各種功能的控制，通過(guò)軟件編程就可以輕易而舉的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)以at89c51為核心，實(shí)現(xiàn)電磁爐的定時(shí)控制、溫度自動(dòng)控制、功率自動(dòng)控制、保護(hù)功能、數(shù)碼管顯示控制以及無(wú)鍋檢測(cè)報(bào)警功能的控制；對(duì)單片機(jī)at89c51在系統(tǒng)控制上的應(yīng)用，從軟硬件兩方面闡述了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案做了簡(jiǎn)單的介紹。在軟件設(shè)計(jì)上，采用模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，對(duì)電磁爐控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行劃分和設(shè)計(jì)，提高了控制系統(tǒng)的快速性和準(zhǔn)確性。最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組裝、調(diào)試和性能測(cè)試。實(shí)

11、驗(yàn)結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定，安全，可靠性高。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2第 1 章 系統(tǒng)總體方案1.1 方案設(shè)計(jì)方案一：控制部分的核心采用傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編輯邏輯電路。這樣，系統(tǒng)的成本就會(huì)急劇上升。方案結(jié)構(gòu)圖如圖1.1：電源 ac/dc按鍵控制電磁爐控制板驅(qū)動(dòng)電路主諧振電路鍋具顯示保護(hù)檢測(cè)電路圖 1.1 方案一結(jié)構(gòu)圖方案二：以at89c51系統(tǒng)為核心，利用單片機(jī)豐富的i/o端口，及其控制的靈活性，使其實(shí)現(xiàn)電磁爐數(shù)碼管顯示控制、多種安全保護(hù)功能、功率自動(dòng)控制、

12、溫度自動(dòng)控制、定時(shí)控制以及各種自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能的控制。此系統(tǒng)的硬件和軟件都比較容易實(shí)現(xiàn)，且滿足本題的精度要求，性?xún)r(jià)比較高的at89c51具有以下特點(diǎn)：其 8k 的eprom可在固化程序上是方便地多次擦寫(xiě)，獨(dú)有的低功耗性能保證器件的長(zhǎng)時(shí)間工作；采用最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電路可靠、穩(wěn)定。方案結(jié)構(gòu)圖如圖1.2： 單 片 機(jī)定時(shí)控制溫度自動(dòng)控制功率自動(dòng)控制檢測(cè)報(bào)警控制安全保護(hù)控制數(shù)碼管顯示控制電源電路圖 1.2 方案二結(jié)構(gòu)圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)31.2 方案論證方案一采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的整體電路的規(guī)模較大，用獨(dú)立振蕩單元，多個(gè)功率管并聯(lián)、驅(qū)動(dòng)放大電路采用分立元件，如：定時(shí)采用 555 構(gòu)成的單

13、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制，但是該單穩(wěn)態(tài)電路對(duì)輸入的脈沖寬度有一定的要求，即觸發(fā)脈沖寬度要小于暫穩(wěn)時(shí)間，而實(shí)際應(yīng)用中則大于暫穩(wěn)時(shí)間，于是還要先經(jīng)微分電路后再加到電路的低電平觸發(fā)端。僅一個(gè)定時(shí)控制電路就已經(jīng)如此復(fù)雜，若加上其它的溫度、功率、顯示等電路，系統(tǒng)電路更為繁雜，由此一來(lái)，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，而且電路復(fù)雜，維修和生產(chǎn)測(cè)試不太方便；雖然容易實(shí)現(xiàn)，但控制和性能方面都很差，硬件設(shè)計(jì)任務(wù)比較麻煩，而且設(shè)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)際操作也不方便。方案二是采用以at89c51為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示、定時(shí)控制、溫度功率自動(dòng)控制等功能，大大提高了智能化自動(dòng)控制的速度。顯示采用8位一體數(shù)碼管，既顯示定時(shí)又

14、顯示溫度，其中，數(shù)碼管的前四位顯示定時(shí)的時(shí)和分，后三位顯示溫度；定時(shí)采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)和外部中斷結(jié)合控制實(shí)現(xiàn)；溫度和功率控制選用adc0808和電位器聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)。由此一來(lái)，系統(tǒng)利用單片機(jī)強(qiáng)大功能對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行系統(tǒng)控制，減少分立元器件的使用，使其效率高、體積小、重量輕、噪音小、省電節(jié)能、并且系統(tǒng)所測(cè)結(jié)果的精度和性能都很高，該方案完全具有可行性，同時(shí)體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上也有很大的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，經(jīng)比較，本設(shè)計(jì)采用方案二。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)4第 2 章 硬件設(shè)計(jì)2.1 芯片介紹2.1.1 at89c51at89c511單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成

15、電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行i/o口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是cpu加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。at89c51引腳如圖2.1所示。xtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.01p1.12p1.23p1.34p1.4

16、5p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c51圖2.1 主芯片 at89c51 引腳圖微處理器：該單片機(jī)中有一個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：片內(nèi)為128個(gè)

17、字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來(lái)存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱(chēng)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)5程序存儲(chǔ)器：由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。中斷系統(tǒng)：具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。串行口：有1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕?lái)進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行i/o口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。并行i/o口：共有4個(gè)并行8位i

18、/o口（p0、p1、p2、p3），每個(gè)口都有1個(gè)鎖存器和1個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。并行i/o口主要是用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出，有些i/o口還具有其他功能。 特殊功能寄存器：共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的各功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的ram區(qū)。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)通常有兩種方式： rc復(fù)位電路和專(zhuān)用p監(jiān)控電路。前者實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，但復(fù)位可靠性相對(duì)較低；后者成本較高，但復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對(duì)于復(fù)位要求高、并對(duì)電源電壓進(jìn)行監(jiān)視的場(chǎng)合，大多采用這種方式。本次設(shè)計(jì)采用了上電按鈕電平復(fù)位電路。電路圖如圖2. 2所示。re

19、sc310ufr910kk圖2. 2 復(fù)位電路圖由上可見(jiàn)，單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類(lèi)全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)cpu中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的 1 位微計(jì)算機(jī)，這個(gè)1位微計(jì)算機(jī)有自己的cpu、位寄存器、i/o口和指令集。1位機(jī)在開(kāi)關(guān)決策、邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)6邏輯電路仿真、過(guò)程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。mcs-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，這也是mcs-51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處。2.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 adc0808 對(duì)系統(tǒng)精度至關(guān)重要的a/d轉(zhuǎn)換換器，采用的是

20、adc08082。（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0808片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路0-5v的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256r電阻t形網(wǎng)絡(luò)、樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)、逐次逼近寄存器sar、控制與時(shí)序電路等。輸出具有ttl三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。（2）引腳及功能adc0808的芯片引腳如圖2.3所示。out121add b24add a25add c23vref(+)12vref(-)16in31in42in53in64in75start6out58eoc7oe9clock10out220out714out615out817out

21、418out319in228in127in026ale22u1adc0808圖2.3 adc0808 的芯片引腳圖引腳功能介紹如下所述： in0in7：8路模擬量輸入通道的端口。輸入信號(hào)為單極性，電壓范圍為0-5v。start，ale：start為啟動(dòng)控制輸入端口，start上跳沿時(shí)，所在內(nèi)部寄存器清零；start下跳時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換；在a/d轉(zhuǎn)換期間，start就保持低電平。ale為地址鎖存控制信號(hào)端口。這兩個(gè)信號(hào)端可連接在一起，當(dāng)通過(guò)軟件輸入一個(gè)正脈沖，便立即啟動(dòng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7 eoc，oe：eoc為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)脈沖輸出端口，oe為輸出允許控制端門(mén)。這兩個(gè)信號(hào)

22、亦可連接在一起表示模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束。oe端的電平由低變高，打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。ref(+)、ref(-)、vccgnd：ref(+)和ref(-)為參考電壓輸入端，vcc為主電源輸入端，gnd為接地端。一般ref(+)與vcc連接在一起，ref(-)與gnd連接在一起。clk：時(shí)鐘輸入端。adc0808的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500khz以下時(shí)鐘信號(hào)。adda、addb、addc：8路模擬開(kāi)關(guān)的3位地址選通輸入端，以選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道。adc0808功能如下所述：分辨率為8位； adc0808最大不可調(diào)誤差

23、小于1/2lsb，adc0809小于1lsb；由單一的+5v電源供電，模擬輸人范圍為05v；具有鎖存控制的8路模擬開(kāi)關(guān)；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與ttl兼容；功耗為15mw；不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整；轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率范圍：10-1280khz，當(dāng)clk=500khz時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為128us。adc0808與單片機(jī)at89c51接口連接如圖2.4。eoceocxtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad73

24、2p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c51out121add b24add a25add c23vref(+)12vref(-)16in31in42in53in64in75start6out58eoc7oe9clock10out2

25、20out714out615out817out418out319in228in127in026ale22u3adc080847%rv14.7ku3(clock)圖2.4 adc0808 與單片機(jī) at89c51 接口連接圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)82.1.3 譯碼器 74ls13874ls1382是最常用的集成譯碼器之一，其引腳圖如圖2.5所示。a1b2c3e16e24e35y015y114y213y312y411y510y69y77u174ls138圖2.5 74ls138 引腳圖74ls138譯碼器有3個(gè)輸入端a、b和c，8個(gè)輸出端y0y7，因此又稱(chēng)為3-8譯碼器。如圖中e1、e2和e3是

26、3個(gè)控制輸入端（使能控制端），組合控制譯碼器的選通和禁止，其中e2和e3為低電平有效。當(dāng)= =0，e1=1e2e3時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)，否則，當(dāng)+=1或e1=0時(shí)，譯碼器被禁止（即譯e2 e3碼器不工作），此時(shí)，無(wú)論輸入的a、b、c為何狀態(tài)，譯碼器都無(wú)輸出。在分析具有控制輸入端的組合電路時(shí)，要分清功能輸入信號(hào)（如74ls138的a、b、c）和控制輸入信號(hào)（如74ls138的e1、e2、e3）。只有控制輸入處于有效（使能）狀態(tài)時(shí)，功能輸入與輸出之間才有相應(yīng)的邏輯關(guān)系。74ls138譯碼器的真值表如表2.1所示。由真值表知，當(dāng)+=1或e1=0時(shí)，譯碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)，輸出e2 e3y0全為1；當(dāng)=

27、 =0，e1=1時(shí)，譯碼器被選通，處于工作狀態(tài)，譯碼器輸出y7e2e3與輸入之間的邏輯關(guān)系為： = ； = ；y0y1= ； = ；y2y3 = 。y7 e1e2e3邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)9表 2.1 74ls138 譯碼器的真值表控制輸入譯碼輸入輸出e1+e2 e3abcy0y1y2y3y4y5y6y711111111101111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110 如選用共陰極數(shù)碼管，則74ls138 與led

28、接口方法如圖2.6所示。圖 2.6 74ls138 與 led 連接2.2 電磁爐無(wú)鍋檢測(cè)模塊無(wú)鍋檢測(cè)電路的任務(wù)是檢查電磁爐上是否有鍋，若放有合適的鍋，便進(jìn)行連續(xù)加熱工作或者保溫工作；若沒(méi)有鍋，便停止加熱并發(fā)出無(wú)鍋報(bào)警，提示用戶(hù)現(xiàn)在無(wú)鍋，以便做相應(yīng)處理；如果在無(wú)鍋報(bào)警中途有鍋放上去了，則繼續(xù)加熱工作。如圖 2.7 所示，本系統(tǒng)檢鍋模塊通過(guò)電流檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)原理38：r17分壓，d4、c10構(gòu)成一個(gè)濾波電路，lm339作為電壓比較器；當(dāng)lm339的 7邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)10腳電壓高于6腳時(shí)，輸出一個(gè)高電平，可通過(guò)測(cè)定一個(gè)無(wú)鍋檢測(cè)電壓臨界值(0.94v)，若當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)50ms以上時(shí)，電

29、壓小于此臨界值，則認(rèn)為是無(wú)鍋，若無(wú)鍋，則從電磁爐工作原理上進(jìn)行解釋?zhuān)凑J(rèn)為是內(nèi)部加熱線圈沒(méi)有負(fù)載，也就沒(méi)有功耗，所以主回路只有很小的輸入電流，取樣電壓也很低，即單片機(jī)檢測(cè)到的電壓將很低。系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，關(guān)斷控制線；若電壓高于臨界值，則認(rèn)為有鍋，恢復(fù)原來(lái)的工作狀態(tài)；無(wú)鍋檢測(cè)時(shí)，按關(guān)機(jī)鍵，仍能關(guān)機(jī)。無(wú)鍋檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如圖2.7。to 喇叭tr2tran-2p2sc9r2+5v220v交流d41n4148r17c11761312u6:alm339q22n2369+5v+5vc10r1825k電流互感器 圖 2.7 無(wú)鍋檢測(cè)電路圖2.3 定時(shí)控制模塊電路包括信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路以及指示電路等

30、幾部分。按鍵功能說(shuō)明：k1：用來(lái)設(shè)置定時(shí)時(shí)間的小時(shí)，設(shè)置小時(shí)每按一下，時(shí)鐘加一。k2：設(shè)置定時(shí)的分鐘，每按一下，分鐘加一。k3：定時(shí)設(shè)定確認(rèn)鍵，設(shè)置完后按一下k3確認(rèn)并退出。顯示會(huì)自動(dòng)從00：00開(kāi)始計(jì)時(shí)。k4：定時(shí)設(shè)置，起始時(shí)間為00：00；設(shè)置首先按一下k4，然后按其他鍵設(shè)置定時(shí)時(shí)間。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，原理圖中的c1、c2電容起著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本定時(shí)模塊中c1、c2選擇30 pf，晶振頻率為12mhz。其電路設(shè)計(jì)如圖2.8。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)11 圖 2.8 定時(shí)控制電路圖定時(shí)指示可以有聲或光兩種形式，本系統(tǒng)采用聲音指示。關(guān)鍵元件是揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器有無(wú)源和有源兩種，

31、前者需要輸入聲音頻率信號(hào)才能正常發(fā)聲，后者則只需外加適當(dāng)直流電源電壓即可，元件內(nèi)部已封裝了音頻振蕩電路，在得電狀態(tài)下即起振發(fā)聲。市場(chǎng)上的有源揚(yáng)聲器分為3v、5v、6v等系列，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。定時(shí)電路是用比較器來(lái)比較計(jì)時(shí)系統(tǒng)和定時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)，如果計(jì)時(shí)系統(tǒng)和定時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)相同，則發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，再和一個(gè)高頻信號(hào)混合，送到放大電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)報(bào)警的功能。本次設(shè)計(jì)的定時(shí)時(shí)間可達(dá)到24小時(shí)，用戶(hù)可根據(jù)自己的意愿任意設(shè)置定時(shí)的時(shí)間，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警以提示用戶(hù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。若定時(shí)時(shí)間還沒(méi)到，而用戶(hù)又想要中止時(shí)，則可通過(guò)面板上的相應(yīng)按鍵進(jìn)行中斷。2.4 功率控制

32、模塊本設(shè)計(jì)的功率控制是基于控制pwm占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的，模塊主要由單片機(jī)和adc0808組成。根據(jù)電源電壓（市電壓）利用相關(guān)公式并通過(guò)調(diào)節(jié)rv1的大小邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)12來(lái)實(shí)現(xiàn)功率控制。結(jié)合實(shí)際，功率的測(cè)量用戶(hù)設(shè)定的 5 檔炒、炸、煮、煎、保溫火力所對(duì)的功率分別為1600w、1400w、1200w、1100w、800w。設(shè)計(jì)預(yù)先實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)步驟：(1) 控制公式4要根據(jù)所設(shè)定的功率及當(dāng)時(shí)所測(cè)市電電壓，來(lái)確定要輸出的占空比，將i=p/v代入上式，得:占空比=0.156p/v-0.222 (2.1)為了便于計(jì)算機(jī)處理，將占空比表示為pwm/128，128為一個(gè)pwm信號(hào)周期計(jì)數(shù)值，32us為一

33、個(gè)周期；功率p表示為ptab10，ptab為火力檔功率查表值，由高至低分別為160(a0h)、140(8ch)、120(78h)、110(6eh)、80(50h)；將v的測(cè)量解析式代入，得：pwm=128ptab/voladc28 (2.2)市電電壓值與 adc 轉(zhuǎn)換值的近似解析公式：v=vol220/2.66=voladc79.4/51=1.557voladc (2.3)voladc為vol電壓adc值。比較電壓vcmp與負(fù)荷電流的關(guān)系。比較電壓vcmp的大小可以直接控制負(fù)荷電流，pwm信號(hào)正是通過(guò)控制vcmp來(lái)達(dá)到控制負(fù)荷電流的目的。根據(jù)電路圖可得出它們之間的關(guān)系為：vcmp=5(1+20

34、占空比)/21，它是線性且單調(diào)的，每一個(gè)pwm占空比都可以得到唯一的一個(gè)vcmp 。因此，只要得到比較電壓vcmp與負(fù)荷電流的關(guān)系，就可以得到pwm占空比與負(fù)荷電流的關(guān)系。本設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)整可變電阻來(lái)改變pwm占空比，用pwm信號(hào)來(lái)控制負(fù)荷電流，從而達(dá)到控制功率的目的。(2) 功率調(diào)節(jié)與控制如電路圖2.9所示，市電的交流電源經(jīng)橋式整流器變換為直流電，再經(jīng)電壓諧振變換器變換成頻率為2040khz的交流電。橋式整流器br1（見(jiàn)電源電路）的將市電的工頻電源變換為單向脈動(dòng)的直流電，通過(guò)加熱線圈l1、二極管d5-d9和功率管q3-q10等構(gòu)成電壓諧振變換器。二極管d8、d9的作用是為部分諧振電流提供通路，保

35、護(hù)功率開(kāi)關(guān)管。功率管是電壓諧振變換器的主開(kāi)關(guān)。q3-q6將pwm（pwm信號(hào)由單片機(jī)c51的p3.4口輸出）進(jìn)行信號(hào)放大，q7-q9相當(dāng)邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)13于一個(gè)功率開(kāi)關(guān)（用q表示） 。當(dāng)主開(kāi)關(guān)q導(dǎo)通時(shí)，使直流電壓加在l1上，l1中的電流由開(kāi)始按指數(shù)規(guī)律上升，通過(guò)ll向負(fù)載傳輸能量，l1 發(fā)熱，同時(shí)，ll中也儲(chǔ)存能量。當(dāng)主開(kāi)關(guān)q關(guān)斷后，ll中的能量向cl中轉(zhuǎn)移而發(fā)生諧振。通過(guò)調(diào)節(jié)rv1轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，來(lái)確定要輸出的pwm占空比5。最后用軟件具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，是用pwm信號(hào)來(lái)控制負(fù)荷電流，即可自由調(diào)節(jié)和控制功率。由pwm信號(hào)得到

36、的比較電壓恒定，而電流負(fù)反饋信號(hào)隨輸出功率變化。當(dāng)輸出功率大于設(shè)定功率時(shí)，得到低電平的控制電平，輸出窄脈沖；當(dāng)輸出功率小于設(shè)定功率時(shí)，得到高電平的控制電平，輸出寬脈沖。這樣，就達(dá)到了按設(shè)定的功率穩(wěn)定輸出的目的。功率控制電路設(shè)計(jì)如圖2.9：220(+)接c51的p3.4220(-)r223kr21680q102n2369q32n2369r232kr241kr2517d51n4148d61n4148q52n2369q42n2369q62n2369q72n2369q82n2369q92n2369d71n4148r27200d91n4148d81n4148c120.3fl1r202.2kr2818kc

37、135uf+5vr263.3k220v交流經(jīng)整流管輸出的電壓加熱線圈 圖 2.9 功率控制電路圖2.5 溫度自動(dòng)控制模塊溫度控制模塊包括定溫設(shè)置即電磁爐保溫，調(diào)溫和上、下限控制。定溫設(shè)置通過(guò)調(diào)節(jié)電位器（rv1）的“” 、 “”進(jìn)行設(shè)置定溫的大小，按一下“”即溫度值加 1，按一下“”即溫度值下降 1。本系統(tǒng)可以在溫度限制范圍內(nèi)無(wú)限級(jí)選擇要設(shè)置的溫度大小，設(shè)定后，系統(tǒng)自動(dòng)處于保溫狀態(tài)。調(diào)溫時(shí)，同樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)rv1的兩個(gè)鍵改變r(jià)v1電阻大小，經(jīng)a/d0808轉(zhuǎn)換后輸出溫度5，溫度變化為每級(jí)23度。溫度上、下限控制：若溫度高于上限或低于下限則自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)超溫警示燈亮。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)14本

38、次設(shè)計(jì)溫度上限為250度，下限為70度。當(dāng)溫度達(dá)到250度或低于70度時(shí)，峰鳴器會(huì)自動(dòng)發(fā)出“b”的報(bào)警聲，同時(shí)超溫(紅)燈亮。溫度控制電路設(shè)計(jì)如圖 2.10。圖 2.10 溫度控制電路圖2.6 顯示模塊本次設(shè)計(jì)顯示分為數(shù)碼管顯示和led燈顯示。數(shù)碼管顯示主要有定時(shí)顯示和溫度顯示，采用了8位數(shù)碼管6和一個(gè)常用的3-8譯碼器74ls138實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)時(shí)間和溫度的數(shù)據(jù)顯示。在8位led顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，采用動(dòng)態(tài)顯示的方式，8個(gè)led顯示器共用一個(gè)8位的i/o，8位led數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的p2.0p2.2控制， 由74ls138的輸出口a、b、c輸入經(jīng)譯碼器譯碼輸出端y0y7輸出

39、，然后依次輸入到數(shù)碼管的位選81口。而將其相應(yīng)的段選線由p0.0p0.7依次輸入至數(shù)碼管的adp。系統(tǒng)中的數(shù)碼管集時(shí)間顯示和溫度顯示于一體，不但減少元器件的數(shù)量，降低設(shè)計(jì)成本，而且用戶(hù)可更直觀的邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15運(yùn)用顯示功能，使用更方便，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)。led燈顯示主要有無(wú)鍋指示，超溫指示和系統(tǒng)工作正常指示。如圖2.11 中所示，d1為無(wú)鍋指示燈，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到無(wú)鍋時(shí)，d1燈亮；d2為正常指示燈，當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，d2亮；d3為超溫指示燈，當(dāng)系統(tǒng)溫度值大于250或小于70時(shí)，d3亮。顯示電路如圖2.11： 圖 2.11 顯示電路圖(1) 顯示時(shí)間：譯碼顯示電路將“時(shí)” 、 “分”計(jì)

40、數(shù)器的輸出狀態(tài)七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)8位led七段顯示器高四位分別顯示時(shí)間的時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位、分個(gè)位。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)” 、 “分” 顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。當(dāng)電磁爐開(kāi)機(jī)時(shí)，顯示00：00，若要定時(shí)，則通過(guò)按鍵進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置：按一下k4，進(jìn)入定時(shí)設(shè)置，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的時(shí)間，設(shè)置退出時(shí)顯示從00：00開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)間；按一下k1、k2分別顯示時(shí)間分、時(shí)的變化。(2) 顯示溫度：溫度由8位數(shù)碼管的低四位顯示（注：本系統(tǒng)中溫度顯示只用到數(shù)碼管的低3位，分別顯示溫度百、十、個(gè)位）。溫度顯示的范圍為：0255。通過(guò)調(diào)節(jié)可變電邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)16阻的大小來(lái)調(diào)節(jié)溫度的高低，并由數(shù)碼管顯示具

41、體溫度數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合電磁爐工作的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)另設(shè)置了報(bào)警上下限，即上限為250，下限為70。用一個(gè)led可顯示達(dá)到溫度上下限，當(dāng)達(dá)到溫度上或下限時(shí)，該警示燈亮。2.7 保護(hù)電路在實(shí)際生活中，受多種因素的影響往往會(huì)出現(xiàn)市電過(guò)壓、欠壓現(xiàn)象，因此，作為一種家用烹飪電器，其具有相應(yīng)的保護(hù)功能。如圖2.12所示，其中rv2，lm324的1、2、3腳和外圍組件組成欠壓保護(hù)電路79。其中rv3，lm324的5、6、7腳和外圍組件組成過(guò)壓保護(hù)電路。電阻r5 r8為比較器提供基準(zhǔn)電壓， r4、r5、r6、r12、r14、r16為分壓電阻，vdl、vd2為耦合二極管。電源電壓正常時(shí)，rv2輸出電壓使

42、lm324的2腳電位大于3腳電位，其1腳輸出低電平，單片機(jī)判斷電源電壓正常。當(dāng)電源電壓低于160v時(shí)，rpl輸出電壓使lm324的2腳電位小于3腳電位，其1腳輸出高電平，經(jīng)vd1、r12、r16分壓送入單片機(jī)進(jìn)行欠壓判斷控制。電源電壓正常時(shí)，rv3輸出電壓使lm324的5腳電位大于6腳電位，其7腳輸出低電平，單片機(jī)判斷電源電壓正常。當(dāng)電源電壓高于245v時(shí)，rv3輸出電壓使lm324的5腳電位小于6腳電位，其7腳輸出高電平，經(jīng)vd2、r12、r16分壓送入單片機(jī)進(jìn)行過(guò)壓判斷控制。to 89c51的vcc220(+)220(-)c201nfr410kr610kr1410kr710kr810kr1

43、110kr310kr910kr1510kr1310kr1010kr1610kr510kvd11n4001vd21n4001r1210k321411u1:alm324567411u1:blm32452%rv310k59%rv210k電壓來(lái)自電源電路整流橋圖 2.12 保護(hù)電路圖過(guò)熱檢測(cè)和保護(hù)可參照溫度控制模塊，當(dāng)系統(tǒng)溫度高于預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并作相應(yīng)的處理。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)172.8 按鍵模塊按鍵設(shè)計(jì)如圖2.13所示，gk1k2k3k4to adc080852%rv11k分分確確定定時(shí)時(shí)定定時(shí)時(shí) 圖 2.13 按鍵設(shè)計(jì)圖 其中按鍵功能為：k4：定時(shí)設(shè)置，起始時(shí)間為00：00，設(shè)置首先

44、按一下k4，然后按其他鍵設(shè)置定時(shí)時(shí)間；k1：用來(lái)設(shè)置定時(shí)時(shí)間的時(shí)，設(shè)置小時(shí)每按一下，時(shí)鐘加一； k2：設(shè)置定時(shí)的分鐘，每按一下，分鐘加一； k3：定時(shí)設(shè)定確認(rèn)鍵，設(shè)置完后按一下k3確認(rèn)并退出。rv1的“” 、 “”鍵分別控制rv1阻值增加、減小，它主要有控制系統(tǒng)兩大模塊即溫度和功率模塊，而且都是通過(guò)控制rv1的電阻來(lái)控制模塊功能。在溫度控制中，調(diào)節(jié)rv1的“” 、 “”鍵改變其阻值經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)控制；在功率控制中，調(diào)節(jié)rv1的“” 、 “”鍵改變其阻值經(jīng)cpu輸出改變pwm的輸出占空比則可實(shí)現(xiàn)功率控制。2.9 報(bào)警模塊利用程序來(lái)控制單處機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或“低”電平，則在該口線上就能產(chǎn)生

45、一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制“高”、“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)由單片機(jī)p3.4口接入揚(yáng)聲器，有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出“b”的聲音。系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)的情況：（1）當(dāng)定時(shí)時(shí)間達(dá)到時(shí)；（2）當(dāng)溫度上限或下限達(dá)到時(shí)；（3）當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到無(wú)鍋時(shí)。報(bào)警電路由一個(gè)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路8和一個(gè)揚(yáng)聲器組成。報(bào)警電路如圖2.14：邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)18p3.4ls1speakerd01n4148q12n2905r21k+5v圖 2.14 報(bào)警電路圖2.10 電源電路電源是整個(gè)系統(tǒng)的能量來(lái)源，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運(yùn)行。在本系統(tǒng)中單片機(jī)

46、、數(shù)碼管顯示、定時(shí)、報(bào)警等電路需要5v的電源，因此電路中選用穩(wěn)壓芯片7805，其最大輸出電流為1.5a，能夠滿足系統(tǒng)的要求，其電路9 10如圖2.15所示。gndbr1vi1vo3gnd2u57805c52200uc62200uc7330pc8330pvcc12j1tr1tran-2p2s圖 2.15 電源電路圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)19第 3 章 程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，程序設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、

47、過(guò)程控制兩個(gè)基本類(lèi)型。過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制系統(tǒng)準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)各功能。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊” ，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫(xiě)及調(diào)試；（2）模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用；（3）模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序定時(shí)子程序、溫度控制子程序顯示子程序等構(gòu)成。3.1 主程序流程如圖3.1

48、所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，進(jìn)入主程序循環(huán)。初始化包括：口線初始化、測(cè)試鍵檢測(cè)、鍵盤(pán)顯示初始化、定時(shí)器中斷初始化、a/d轉(zhuǎn)換初始化。開(kāi)機(jī)啟動(dòng)即開(kāi)啟顯示，a/d轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)；隨著系統(tǒng)工作的進(jìn)行，用戶(hù)可啟用中斷即可自行設(shè)置定時(shí)，定溫；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到或系統(tǒng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟報(bào)警功能，提示用戶(hù)進(jìn)行相應(yīng)操作。程序代碼見(jiàn)附錄。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)20調(diào)用報(bào)警子程序調(diào)用中斷子程序調(diào)用轉(zhuǎn)換子程序開(kāi)啟定時(shí)、控溫調(diào)用顯示子程序置位初始化標(biāo)志系統(tǒng)初始化開(kāi)始結(jié)束 如圖3.1 主程序流程圖3.2 無(wú)鍋檢測(cè)程序流程程序流程如圖3.2所示，本系統(tǒng)中的無(wú)鍋檢測(cè)利用電流檢測(cè)電路進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)檢

49、測(cè)到無(wú)鍋檢測(cè)標(biāo)志empty 為1時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為是無(wú)鍋；否則為有鍋。無(wú)鍋時(shí)，無(wú)鍋警示燈（d1紅燈）亮。檢測(cè)入口電流檢測(cè)置無(wú)鍋檢測(cè)標(biāo)志為 1無(wú)鍋檢測(cè)標(biāo)志為 1？判為無(wú)鍋無(wú)鍋指示燈亮判為有鍋系統(tǒng)繼續(xù)工作yn圖 3.2 無(wú)鍋檢測(cè)流程圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)21轉(zhuǎn)換復(fù)位啟動(dòng)轉(zhuǎn)換允許轉(zhuǎn)換輸出讀轉(zhuǎn)換結(jié)果有轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)ny子程序返回3.3 a/d 轉(zhuǎn)換程序流程a/d轉(zhuǎn)換流程如圖3.3所示，首先系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換復(fù)位，啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換，將模擬值通過(guò)adc0808轉(zhuǎn)換為具體可視化數(shù)字，并可以通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。本次設(shè)計(jì)將溫度和壓力轉(zhuǎn)換為數(shù)值。程序代碼見(jiàn)附錄。圖 3.3 a/d 轉(zhuǎn)換流程圖3.4 外部中斷外部中斷程序流程圖

50、如圖3.4所示，系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)設(shè)置時(shí)，啟動(dòng)外部中斷。開(kāi)始掃描按鍵，當(dāng)k4按下，可進(jìn)行定時(shí)設(shè)置； k1設(shè)置定時(shí)的分鐘，按一k1則分鐘加一； k2設(shè)置定時(shí)的時(shí)鐘的時(shí)，按一下k2則時(shí)鐘加一；k3設(shè)置定時(shí)確定并退出。程序代碼見(jiàn)附錄。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)22設(shè)置定時(shí)的分關(guān) t1標(biāo)志位清 0p2 口數(shù)據(jù)送累加器入口k4 按下？k1 按下？設(shè)置定時(shí)的時(shí)k2 按下？nnnnnnynnnnnynn中斷返回ynn確定定時(shí)設(shè)置k3 按下？nnnynn圖3.4 外部中斷流程圖3.5 定時(shí)模塊流程時(shí)間控制主模塊的程序框圖如圖3.5所示，程序代碼見(jiàn)附錄。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)23cpu 系統(tǒng)初始化定時(shí)初始化中斷初始化

51、 cpu系統(tǒng)初始化 始化串行口初始化顯示待機(jī)指示符設(shè)置定時(shí)時(shí)間顯示刷新啟動(dòng)計(jì)時(shí)有關(guān)變量初始化刷新顯示報(bào)警設(shè)置好定時(shí)時(shí)間定時(shí)時(shí)間到?1 秒鐘到了嗎?時(shí)或分變化了嗎延時(shí)11nnnnyyyy 圖3.5 定時(shí)控制主流程圖3.5.1 內(nèi)部定時(shí)中斷內(nèi)部定時(shí)器中斷如圖3.6所示，由于定時(shí)器中斷可能發(fā)生在主程序的任何地方，因此對(duì)主程序和中斷服務(wù)程序都要用到的資源必須加以保護(hù)，如累加器a，在退出中斷服務(wù)程序時(shí)將其恢復(fù)。此定時(shí)中斷還可被用于任何需要不是很?chē)?yán)格的定時(shí)控制的場(chǎng)合。例如，揚(yáng)聲器延時(shí)，可在程序的任何地方打開(kāi)揚(yáng)聲器，同時(shí)設(shè)置延時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)器在每次1分鐘，1分鐘過(guò)后，揚(yáng)聲器立即自動(dòng)關(guān)斷。此外，定時(shí)計(jì)數(shù)、無(wú)鍋檢測(cè)

52、延時(shí)等，均可在此中斷中進(jìn)行，一般情況下，在主程序中可不必為實(shí)現(xiàn)一個(gè)與時(shí)間控制有關(guān)功能而專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)一段軟件延時(shí)程序。程序代碼見(jiàn)附錄。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)24入口數(shù)據(jù)保護(hù)出棧，返回時(shí)鐘清 0時(shí)鐘加 1分鐘加 1開(kāi)始秒計(jì)時(shí)p3.4 取反t0 重裝初值m_balarm=1?m_btemp=1?60 秒到了？60 分到了？24 時(shí)到了？2nyyyynnnny2其程序流程圖如圖3.6： 圖 3.6 內(nèi)部中斷流程圖 3.5.2 定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)涉及到兩個(gè)方面：時(shí)間設(shè)定和是否達(dá)到設(shè)定時(shí)間判別與相應(yīng)處理。當(dāng)時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位、分個(gè)位中任一位發(fā)生改變（進(jìn)位）時(shí)，就必須進(jìn)行報(bào)警判別。譯碼顯示電路將

53、“時(shí)” 、 “分”計(jì)數(shù)器的輸出送到七段顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器譯碼驅(qū)動(dòng)，通過(guò)八位七段led顯示器的低四位顯示出來(lái)。電路根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，然后加上一個(gè)高頻或低頻信號(hào)送到放大電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲實(shí)現(xiàn)報(bào)警。校時(shí)電路是直接加一個(gè)脈沖信號(hào)到時(shí)計(jì)數(shù)器或者分計(jì)數(shù)器或者秒計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)“時(shí)” 、 “分”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。程序代碼見(jiàn)附錄。其流程圖如圖3.7所示： 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)25初始化顯示計(jì)時(shí)調(diào)時(shí)定時(shí)修改值讀鍵有報(bào)警？=定時(shí)值判斷報(bào)警標(biāo)志報(bào)警yynn定時(shí)判別處理時(shí)十、個(gè)位，分十、個(gè)位改變了設(shè)置定時(shí)標(biāo)志清除定時(shí)標(biāo)志設(shè)置了定時(shí)？當(dāng)前時(shí)間是設(shè)定時(shí)間？中斷返回nyyn （a） (b)圖 3.7 定時(shí)

54、控制子程序流程圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)263.6 溫度控制程序流程 溫度控制流程圖如圖3.8所示，溫度控制道先進(jìn)行設(shè)溫度初始化unsigned char m_bttemp，啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換。讀adc0808 (每250毫秒讀一次)數(shù)據(jù)標(biāo)志bit m _bread data = 0，判斷是否有溫度調(diào)整，延時(shí)并顯示。程序代碼見(jiàn)附錄。設(shè)初值開(kāi)始啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換是否調(diào)整？調(diào)上限調(diào)下限顯示中斷完畢？開(kāi)始設(shè)定溫度值顯示溫度值延時(shí)退出是否否是 圖 3.8 溫度控制流程圖3.7 基本顯示模塊流程基本顯示模塊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是由顯示代碼取得相應(yīng)的段碼，顯示段碼數(shù)據(jù)的并行發(fā)送，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振

55、蕩器，用led數(shù)碼管代替顯示器代替指針顯示。程序代碼見(jiàn)附錄。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)27開(kāi)始讀取溫度數(shù)據(jù)分配溫度高低位調(diào)用轉(zhuǎn)換子程序調(diào)溫了嗎顯示已調(diào)溫度ny顯示當(dāng)前溫度返回3.7.1 顯示時(shí)間程序流程如圖3.9所示： 圖 3.9 顯示時(shí)間流程圖3.7.2 顯示溫度程序流程圖其流程圖如圖3.10圖 3.10 溫度顯示流程圖將 16 進(jìn)制時(shí)分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 bcd 顯示代碼關(guān)顯示以免顯示抖動(dòng)通過(guò) p2 口將時(shí)分?jǐn)?shù)據(jù)傳入數(shù)碼管打開(kāi)顯示邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)28超溫報(bào)警入口標(biāo)志位清 0警示燈 d3 亮d3 不亮red_temp = 1標(biāo)志位清 0警示燈 d3 亮符號(hào)位清 0讀溫度高于上限？低于下限？nn

56、yy3544533.8 報(bào)警模塊流程3.8.1 定時(shí)報(bào)警程序流程圖其程序流程圖如圖3.11，程序代碼見(jiàn)附錄。報(bào)警程序入口調(diào)用定時(shí)報(bào)警標(biāo)志位置 0標(biāo)志位置 1當(dāng)前時(shí)間與設(shè)定時(shí)間相同？報(bào)警程序返回ny圖 3.11 定時(shí)報(bào)警程序流程圖3.8.2 超溫報(bào)警邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)29圖 3.12 超溫報(bào)警流程圖第 4 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試仿真部分采用proteus professional 7.4和keil 軟件結(jié)合完成。4.1 系統(tǒng)仿真proteus是英國(guó)labcenter electronics公司研發(fā)的 eda 設(shè)計(jì)軟件， 是一個(gè)基于prospice混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿

57、真平臺(tái)。 proteus不僅可以做數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐返姆抡?，還可進(jìn)行多種cpu的仿真，涵蓋了51、pic、avr、hc11、arm等處理器，真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上從原理設(shè)計(jì)、電路分析、系統(tǒng)仿真、測(cè)試到pcb板完整的電子設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的全過(guò)程4。4.1.1 原理圖繪制（1）新建文件：打開(kāi)proteus， 點(diǎn)file，在彈出的下拉菜單中選擇new design，即進(jìn)入原理圖繪制界面。（2）元器件選?。喊丛O(shè)計(jì)要求，在對(duì)象選擇窗口中點(diǎn)p，彈出pick devices對(duì)話框，在keywords中填寫(xiě)要選擇的元器件，然后在右邊對(duì)話框中選中要選的元器件，則元器件列在對(duì)象選擇的窗口中。（

58、3）放置元器件、電源和地、連線，得到系統(tǒng)電路圖，最后進(jìn)行電氣檢測(cè)。4.1.2 程序的設(shè)計(jì)與編譯proteus軟件有自帶編譯器，有asm的、pic的、avr的匯編器等，本次設(shè)計(jì)，采用keil2編譯集成調(diào)試軟件來(lái)調(diào)試程序，通過(guò)各個(gè)模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序4。keil c51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)keil 提供了包括 c 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部份組合在一起。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)30keil 工程的建立（1）源文件的建立使用菜單“file-new”或者點(diǎn)擊工具欄的新建

59、文件按鈕，即可在打開(kāi)的文本編緝窗口中輸入源程序，保存該文件，注意必須加上擴(kuò)展名（c語(yǔ)言源程序一般用.c為擴(kuò)展名）如 qing.c。2、建立工程文件點(diǎn)擊“project-new project ”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，在編緝框中輸入文件名，點(diǎn)擊“保存”按鈕。在project-option for target出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框選擇目標(biāo) cpu（本次設(shè)計(jì)選擇 atmel 公司的 at89c51 芯片）。此時(shí)，在工程窗口的文件頁(yè)中出現(xiàn)了“target 1”，點(diǎn)擊“source group1”右鍵，選中其中的“add file to groupsource group1”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找源文件

60、（注意，該對(duì)話框下面的“文件類(lèi)型” 默認(rèn)為 c source file(*.c)，也就是以 c 為擴(kuò)展名 的文件），雙擊該文件，將文件加入項(xiàng)目。雙擊文件名，即打開(kāi)該源程序。 工程建立好以后，對(duì)工程進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置，以滿足要求。 首先點(diǎn)擊左邊project窗口的target 1，然后使用菜單“project-option for target target1 ” 設(shè)置對(duì)話框中的target 頁(yè)面，xtal后面的數(shù)值是晶振頻率值，本次設(shè)計(jì)設(shè)置為12mhz；memory model用于設(shè)置ram使用情況選擇small；compact是可以使用一頁(yè)外部擴(kuò)展ram，而larget則是可以使用全部外部的擴(kuò)