大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)控制的消毒柜

1、1第1章緒論隨著人們的生活質(zhì)量的提高，對于健康生活的要求也隨之提高，飲食健康成 為了人們所關(guān)注的重點(diǎn)問題。消毒柜的誕生和普及，適應(yīng)了人們對于健康生活的 要求。本章就本課題的研究意義及研究現(xiàn)狀等做詳細(xì)的概述。1.1 研究意義臭氧技術(shù)產(chǎn)品功能強(qiáng)，產(chǎn)品新穎，屬高科技環(huán)保型產(chǎn)品，符合國家21 世紀(jì)優(yōu)先項(xiàng)目計(jì)劃中的清潔產(chǎn)品行業(yè)，而且涉及國內(nèi)各種產(chǎn)業(yè)，潛力極大。由于小型臭氧技術(shù)產(chǎn)品對發(fā)生器性能要求較低，由于小型臭氧技術(shù)產(chǎn)品對發(fā) 生器性能要求較低，價格便宜，應(yīng)用面廣，因此從八十年代中期開始在我國迅速 發(fā)展。在國內(nèi)大市場的吸引下，在短短十幾年內(nèi)，發(fā)展了不下十幾種小型臭氧產(chǎn) 品如礦泉水處理設(shè)備、臭氧管、臭氧發(fā)生

2、器、空氣凈化器、消毒柜、消毒盒等。隨著人們對消毒柜的需求要求，各廠家也在相繼改進(jìn)自己的產(chǎn)品。同時隨著 技術(shù)的不斷發(fā)展，消毒柜新品的高技術(shù)含量也體現(xiàn)在模糊邏輯化的控制、觸摸屏式面板、數(shù)碼、微電腦液晶顯示和納米等新材料的使用上。可以說，家電產(chǎn)品的 新技術(shù)已全面使用在消毒柜上了。1.2 研究現(xiàn)狀我國臭氧技術(shù)的研究及應(yīng)用起步較晚，70 年代中期由華東化工學(xué)院、北京 環(huán)保所、清華大學(xué)的水處理技術(shù)人員借鑒國外技術(shù)，進(jìn)行了試驗(yàn)性研究。80 年代在蛋果蔬易腐食品防霉保鮮、食品加工、殺菌凈化領(lǐng)域有一定發(fā)展。90 年代，臭氧技術(shù)進(jìn)入醫(yī)療、家電行業(yè)。到目前有機(jī)構(gòu)或企業(yè)研究生產(chǎn)、 使用和研制用于 水消毒、食品加工殺菌

3、凈化、易腐儀器儲藏防霉保鮮、醫(yī)療衛(wèi)生與家庭消毒凈化 等方面臭氧產(chǎn)品。但生產(chǎn)單位分解，規(guī)模小，技術(shù)力量不足，資金短缺，目前最 高水平僅停留在 1kg/h 的水平。按產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域分屬國家環(huán)保局（建設(shè)部）、醫(yī) 藥管理局、輕工總會等部門管理。主要部門近來陸續(xù)制定了臭氧消毒柜、 家用食 具消毒柜的二個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從對家用電器的控制手段來看，經(jīng)歷了兩個階段，在上世紀(jì)70 年代到 80年代，家用電器基本上屬于機(jī)電控制功能；進(jìn)入 90 年代，家用電器出現(xiàn)了智能 化，轉(zhuǎn)向電腦控制的智能化型家電，這種智能家電一般通過微控制器（即單片機(jī)）2實(shí)現(xiàn)對家電的控制操作；未來的家電將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，IEEE802.15 等標(biāo)準(zhǔn)的制

4、定表明了這個趨勢。單片機(jī)的產(chǎn)生， 使計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的 分支。在單片機(jī)產(chǎn)生之前，為了滿足工控對象的嵌入式應(yīng)用要求， 只能將通用計(jì) 算機(jī)進(jìn)行機(jī)械加固，電氣加固后嵌入到對象體系（如船艦）中構(gòu)成諸如自動駕駛 儀、輪機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。由于通用計(jì)算機(jī)的巨大體積和高成本，無法嵌入到大多數(shù) 對象體系（如家用電器、汽車、機(jī)器人、儀器儀表）中。單片機(jī)則應(yīng)嵌入式應(yīng)運(yùn) 而生，單片機(jī)單芯片的微小體積和極低成本， 可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、 機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、金融電子 系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化 工

5、具。單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不限于它的功能以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益上；更重要的意義在于，單片機(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方 法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件方法實(shí)現(xiàn)了，這種以軟件取代硬件，并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)， 稱之為控制技術(shù)，這標(biāo)志著一種全新概念的建立。1.3 消毒柜的介紹1.3.1 消毒柜的種類市場上銷售的消毒柜品種多樣，可根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分它們。按功能分，有單功能的和多功能的兩種。單功能消毒柜通常采用高溫或臭氧 或紫外線等單一功能進(jìn)行消毒；多功能消毒柜多采用高溫、臭氧、紫外線、蒸汽、 納米等不同組合方式來消毒，能夠殺滅多

6、種病毒、細(xì)菌。按消毒方式分，有臭氧、紫外線臭氧、紅外線高溫、超溫蒸汽、紫外臭氧加高溫等類型。其中，臭氧、紫外線臭氧屬于超低溫消毒，消毒溫度一般在600C以下，適合各類餐具，特別適合于不耐高溫的塑料、玻璃制品。而紅外線高溫、 超溫蒸汽、紫外臭氧加高溫屬于熱消毒或多重組合消毒方式，消毒溫度一般在 1000C 以上，消毒效果好，適合于陶瓷、不銹鋼等耐高溫制品的消毒。另有一些 雙門消毒柜上面一層屬臭氧消毒，用于不耐高溫的餐具消毒；下面一層是紅外線 高溫消毒，用于給耐高溫餐具消毒。按消毒室數(shù)量分，有單門、單門雙層、雙門及多門消毒柜。單門消毒柜一般 只有一種消毒功能；雙門消毒柜一般為兩種或兩種以上消毒方式

7、的組合。一般地說，單門消毒柜適用于集體飯?zhí)煤途频甑鹊牟途呦?，屬高溫消毒；而雙門宜為Bluetooth,HomeRF 以及3家庭選用，因?yàn)榧彝ブ械牟途咭话憧煞譃槟透邷睾筒荒透邷貎深悾话愕碾p門柜都具有高溫和低溫消毒兩種功能。按容積大小分,目前市場上主要有 30 升、50 升、80 升、100 升、150 升、250 升、350 升等系列。作為日常家用的消毒柜，容積在5080 L、功率 600W左右就比較適宜了。按安裝方式分，有立式、臥式、壁掛式、嵌入式、落地式、臺式、開門式和 抽屜式等。目前市場上較流行與整體廚房配套的嵌入式消毒柜，這種消毒柜集食具消毒、烘干、存放于一體，非常實(shí)用。近來市場上

8、的消毒柜新品層出不窮，如具有 VFD 動態(tài)顯示、數(shù)碼控制、熱 風(fēng)內(nèi)循環(huán)功能的康寶系列消毒碗柜； 具有歐式豪華外形，采用微電腦控制，定時 開關(guān)、自動除臭的老板牌消毒柜；采用高新納米磁性門封材料、排氣孔特設(shè)防蟲網(wǎng)，有效杜絕二次污染的美的消毒柜等。1.3.2 消毒柜的物理特性1. 電熱食具消毒柜指由電熱元件加熱空氣來消毒食具的食具消毒柜，如市面上常見的單門電熱型消毒柜，規(guī)定柜內(nèi)消毒溫度應(yīng)不低于 120C，消毒時間應(yīng)不少于 15min;電熱 食具消毒柜適用于耐高溫于 1500C 以上的餐具消毒，如陶瓷類碗、盤、茶杯、木 筷等。2. 臭氧食具消毒柜指通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧來消毒食具的食具消毒柜，如市面

9、上各種臭氧 保鮮食具消毒柜，規(guī)定柜內(nèi)臭氧濃度應(yīng)不少于13.6mg/m3，消毒時間應(yīng)不少于30min;臭氧食具消毒柜適用于非耐高溫類餐具的消毒，如塑料制品等。3. 組合型食具消毒柜指由電熱消毒室和臭氧消毒室組合而成的食具消毒柜， 如市面上流行的雙門 消毒柜，其結(jié)構(gòu)特征是具有一個低溫臭氧消毒室和一個高溫電熱消毒室， 其上下 室的要求同上述 1、2 條規(guī)定相同。4. 臭氧加紫外線食具消毒柜指由臭氧和紫外線共同作用而成的食具消毒柜，如廣東康寶牌消毒柜，特別適合于大容積消毒，臭氧產(chǎn)生的速度快，濃度分布均勻，消毒時間短。41.3.3 消毒柜的工作原理食具消毒是利用物理或化學(xué)方法殺滅清洗過的食具中病原微生物

10、的過程。市場上五花八門的消毒柜從功能上說， 通常只有高溫消毒、臭氧消毒和紫外線消毒 3 種消毒方式，以及它們之間的組合消毒方式，比如目前市場上流行的上層為臭氧保潔，下層為紅外線加熱”的消毒方式。1. 電熱型消毒柜電熱型消毒柜是利用高溫發(fā)揮殺菌作用。 高溫對細(xì)菌有明顯的致死作用。細(xì) 菌中的蛋白質(zhì)因受熱而發(fā)生變性凝固，活性消失，代謝發(fā)生障礙，導(dǎo)致死亡。電熱型消毒柜，一般以乳白石英管遠(yuǎn)紅外輻射電熱元件為熱源，對消毒柜內(nèi)腔 及其中的食（飲）具加熱，依賴 1200C 以上的高溫，以物理方法殺滅或消除食具上的 致命微生物，以達(dá)到無公害的目的。乳白石英是高輻射系數(shù)的材料，其熱慣性小，表面允許溫度高，能將輸入

11、電 能的70%轉(zhuǎn)換為輻射能，因此，柜內(nèi)傳熱方式以熱輻射為主。 紅外線對食具表面 附著的水分和微生物，具有一定的穿透能力，殺菌效果好。作為能量載體的紅外 線，具有類光特性。它能以光速直接入射或經(jīng)柜內(nèi)壁反射到食具表面， 使消毒工 作周期相對減短。紅外線是直接傳播的，被食具遮擋的部位，開成“陰影區(qū)”。在消毒柜工作時， 柜內(nèi)的空氣和食具托架也被加熱。 柜內(nèi)溫度場中存在溫度 梯度，形成流體密度差，產(chǎn)生流體與固體表面之間的對流換熱。同時，柜內(nèi)相接 觸物體及同一物體上的不同點(diǎn)之間，因存在溫差而產(chǎn)生人傳導(dǎo)。在加熱過程中， 在上述三種傳熱方式的共同作用下， 使柜內(nèi)溫度逐漸趨于均勻， 以消除消毒“死 角”， 處于

12、“陰影區(qū)”的致病微生物也能被殺滅。2. 臭氧消毒柜臭氧消毒柜是利用臭氧的強(qiáng)氧化性進(jìn)行消毒。 臭氧在常溫下為帶藍(lán)色的爆炸 性氣體，有特臭，為已知最強(qiáng)的氧化劑之一，是一種光譜殺菌劑。但是臭氧泄漏 會危害人體健康，作業(yè)現(xiàn)場空氣中允許的閥限值為0.2mg/m3。所以臭氧型消毒柜需在保證臭氧在不泄漏的情況下，保持柜內(nèi)臭氧的濃度，以確保消毒效果。它是以物理方法產(chǎn)生一定濃度的臭氧氣體，依賴生物化學(xué)反應(yīng)殺滅致病微生 物。臭氧消毒作為氣相消毒，與直接照射的紫外線消毒相比，不純在“陰影區(qū)” 或消毒死角，用于食具消毒的效果好。因?yàn)槌粞醴肿咏佑|細(xì)菌，才能殺菌，不僅 需要一定的濃度，還需要足夠的使臭氧分子充分?jǐn)U散的時間

13、， 消毒過程具有積累 性。所以為達(dá)到預(yù)期的消毒效果，柜內(nèi)需保持一定的臭氧體積濃度及消毒時間。 臭氧的殺菌能力還與濕度、溫度及壓力等空氣狀態(tài)參數(shù)有關(guān)。因此，應(yīng)視允許消 毒時間長短而選用。5當(dāng)然污染程度和消毒對象是選擇臭氧發(fā)生裝置的濃度和產(chǎn)品規(guī)格的基礎(chǔ)。消毒柜一旦進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，就由臭氧濃度建立起物理吸附、 化學(xué)氧化、微生物殺滅 與自然分解四方面綜合形成的消毒空間。如根據(jù)消毒對象預(yù)先設(shè)定好消毒時間， 當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)一個周期結(jié)束后，就可以打開柜門（此時臭氧殘留量應(yīng)不大于 0.2mg/m3） 完成整個消毒過程。3. 組合型食具消毒柜它是高溫殺菌與強(qiáng)氧化消毒相結(jié)合，其消毒原理與其上1、2 相同。4. 臭氧加紫外線

14、食具消毒柜臭氧加紫外線食具消毒柜是利用紫外線和臭氧作為消毒手段的消毒柜。消毒滅菌使用的紫外燈應(yīng)是高臭氧紫外燈，紫外線的波長范圍是200275nm，其中殺菌作用最強(qiáng)的波段是 250270nm。用于消毒的紫外燈在電壓為 220V 時， 輻射的 253.7nm 紫外線強(qiáng)度應(yīng)不低于 70 腳/cm2。紫外線輻射能量低，穿透力弱， 僅能殺滅直接照射到的微生物，因此消毒時必須使消毒部位充分暴露于紫外線 下。紫外燈同時產(chǎn)生臭氧，也起到殺菌作用。兩者的共同作用，使常溫消毒擴(kuò)大 了滅菌范圍，強(qiáng)化了消毒效果。1.4 研究內(nèi)容目前單片機(jī)在家用電器中得到了廣泛的應(yīng)用，本課題旨在通過設(shè)計(jì)基于單片 機(jī)技術(shù)的消毒柜來熟悉單

15、片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用， 從而掌握一定的單片機(jī)應(yīng)用 電路的設(shè)計(jì)方法和編程技巧。綜合運(yùn)用所學(xué)知識，學(xué)會獨(dú)立分析和解決問題的能 力，培養(yǎng)查閱文獻(xiàn)，計(jì)算機(jī)操作和處理以及外文解說和翻譯的能力。第 1 章介紹了本課題的研究背景與研究內(nèi)容及消毒柜的相關(guān)信息。第 2 章介紹了系統(tǒng)方案的選擇。對于各法案進(jìn)行比較論證。第 3 章介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，主要介紹了本系統(tǒng)中重要元器件的選 取，各個單元電路的選擇、原理及功能。第 4 章介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹本系統(tǒng)的主程序以及各功能模塊各 完成的功能和流程圖。第 5 章介紹了系統(tǒng)的軟件仿真，主要介紹了仿真軟件以及本系統(tǒng)的仿真結(jié) 果。6第2章系統(tǒng)方案的選擇2

16、.1 系統(tǒng)概述該消毒柜采用臭氧消毒，具有消毒與加熱功能，適合對碗筷等進(jìn)行干燥和消 毒。臭氧消毒指示燈兩個，假設(shè)分別為 LED1, LED2 加熱指示燈兩個，假設(shè)分 別為LED3 LED4 消毒按鍵一個，假設(shè)為 A1；消毒柜照明按鍵一個，假設(shè)為 A2； 門吸開關(guān)一個，假設(shè)為 K;按鍵報(bào)鳴器一個。開機(jī)時所有的指示燈均熄滅，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，整個消毒、加熱干燥

17、過程結(jié)束。需要不同種類的消毒、加熱干 燥時，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， 只進(jìn)行余下的消毒、干燥程序。本消毒柜有四種消毒干燥程序：1. LED1 亮：消毒 45 分鐘一消毒 45 分鐘一加熱 30 分鐘一加熱 30 分鐘2. LED2 亮:消毒 45 分鐘一加熱 30 分鐘一加熱 30 分鐘3. LED3 亮:加熱 30 分鐘一加熱 30 分鐘4. LED4 亮:加熱 30 分鐘用數(shù)碼管顯示消毒加熱的時間，需體現(xiàn)分鐘、秒的顯示。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。當(dāng) A1 或 A2任何一個按下時，按鍵報(bào)鳴器都會

18、發(fā)出“嘟”的聲音。門吸開關(guān) K，只有當(dāng)消毒柜門關(guān)閉時臭氧發(fā)生器才能工作， 防止臭氧的泄漏。如果門沒關(guān)好，則報(bào)警器將一直報(bào)警，直到將門關(guān)好為止。如果在消毒過程中， 將門打開，為確保安全，蜂鳴器也將一直報(bào)警。2.2 系統(tǒng)方案的選擇與論證2.2.1 系統(tǒng)方案的論證方案 1：僅由硬件電路實(shí)現(xiàn)。7根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，它主要由電源電路、定時電路、臭氧發(fā)生電路、加熱控制電路、顯示電路和報(bào)警電路組成。各電路都是由硬件來實(shí)現(xiàn)，不涉及到軟件的設(shè)計(jì)。原理框圖如圖2.1：電電 溥溥 電電路路圖 2.1 方案一原理框圖方案 2:由硬件電路加軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)。采用單片機(jī)作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)控制要求，通過軟、硬件相結(jié)合的方

19、式來完 成系統(tǒng)功能。原理框圖如圖 2.2：圖 2.2 方案二原理框圖鍵盤控制狀態(tài)顯示吋間顯示單片機(jī)最小系統(tǒng)臭氧發(fā)件電路臭氧發(fā)件電路定時電路定時電路加熱電路加熱電路顯示顯示報(bào)警電路報(bào)警電路82.2.2 系統(tǒng)方案的選擇從本設(shè)計(jì)的功能要求和實(shí)現(xiàn)的難易程度來考慮，選用第二種方案。與第一種 方案相比較，它存在各方面的優(yōu)勢。從硬件電路設(shè)計(jì)上來看，采用第一種方案的 電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，每一個小功能都需要很多元器件構(gòu)成電路來完成，且操作控制不精確；同時對設(shè)計(jì)要求的多程序消毒干燥實(shí)現(xiàn)起來特別麻煩，工作量比較大；然而第二種方案克服了第一種方案的諸多缺點(diǎn)，電路實(shí)現(xiàn)起來顯而易見、一目了然； 許多的功能主要由軟件來實(shí)現(xiàn)，除鍵

20、盤控制模塊由硬件電路實(shí)現(xiàn)以外，其它模塊 都以軟件進(jìn)得控制，以軟件代替硬件，能夠精確實(shí)現(xiàn)控制要求，提高了系統(tǒng)的控 制精度。鍵盤控制模塊作用是人發(fā)出通過按鍵選擇向系統(tǒng)發(fā)出命令進(jìn)行哪種工作過 程的操作，狀態(tài)顯示模塊的功能是通過 LED 指示燈顯示系統(tǒng)工作消毒或是加熱干 燥的哪個狀態(tài)，時間顯示的功能通過數(shù)碼管能讓使用一目了然的知道系統(tǒng)工作的 時間；消毒、加熱，照明模塊則是收到單片機(jī)的指令后對碗筷進(jìn)行消毒和干燥， 其中照明功能為使用者在黑暗的環(huán)境下機(jī)進(jìn)操作提供了方便；報(bào)鳴模塊的作用是能讓使用者確定其所進(jìn)行的操作；報(bào)警電路模塊的功能是在當(dāng)消毒柜門沒有關(guān)好 的情況下給使用者警示，提高了消毒柜的安全性和可靠性

21、。本方案當(dāng)然也要有電 源電路、臭氧發(fā)生電路，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，主要是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制功能。9第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)本章將對系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，它從芯片的選擇到各個電路的設(shè)計(jì) 原理，設(shè)計(jì)方案都做了詳細(xì)的闡述。3.1 元器件的選擇以及功能3.1.1 單片機(jī)的選擇單片機(jī)的品種很多，從它的成本上分為廉價單片機(jī)、常規(guī)單片機(jī)和高檔單片 機(jī)。高檔單片機(jī)用于系統(tǒng)比較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)的功能比較多，需要的I/O 口比較多的場合。如工業(yè)控制系統(tǒng)等。廉價單片機(jī)用在要求實(shí)現(xiàn)的功能比較單一，被控 對象比較少的場合。如家用電器中廣泛應(yīng)用到的、價格低廉的 PIC 系列的單片機(jī)。1.單片機(jī)的選型從以下幾個方面考慮：(1)

22、單片機(jī)的系統(tǒng)適應(yīng)性適應(yīng)性指單片機(jī)能否完成應(yīng)用系統(tǒng)的控制功能，它主要從以下幾個方面體 現(xiàn)。1單片機(jī)的 CPU 是否有合適的處理能力。2單片機(jī)是否有系統(tǒng)所需要的 I/O 端口數(shù)3單片機(jī)是否含有系統(tǒng)所需的中斷源和定時器。4單片機(jī)片內(nèi)是否有系統(tǒng)所需的外接口。單片機(jī)的極限性能是否能夠滿足要求。(2)單片機(jī)的市場供應(yīng)情況我們必須根據(jù)市場的供應(yīng)狀況來選擇，只能在市場上所提供的機(jī)型中選擇，特別是將作為產(chǎn)品生產(chǎn)的系統(tǒng)。所以機(jī)型應(yīng)較為流行、性能可靠、有穩(wěn)定、充足 的貨源。10單片機(jī)的可開發(fā)性結(jié)合上述選型依據(jù)，雖然 Microchip 公司的 PIC16C54 單片機(jī)具有電源電壓適 應(yīng)范圍寬、抗干擾能力和驅(qū)動能力強(qiáng)

23、、價格便宜等特點(diǎn)，是目前家用電器生產(chǎn)中 常用的機(jī)型。然而對這個系統(tǒng)來說，一個顯著的缺點(diǎn)是，它的I/O 端口太少。另外由于本人所學(xué)的是 51 系列的單片機(jī)和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)器材的現(xiàn)實(shí)情況，該系統(tǒng) 選用AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片。AT89C51 單片機(jī)和 80C51 單片機(jī)是完全兼容 的，它與 80C51 的顯著區(qū)別在于它內(nèi)部有一個閃存。2. AT89C51 單片機(jī)的介紹AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalshProgrammable and Erasable Read Only Memory的低電壓， 高性能 CMOS8位微處 理器，俗稱單片機(jī)。

24、該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存 儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入 式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。(1)AT89C51 引腳圖見圖 3.1:.P1.1P1.1P1.4:，P1.6P1.7P1.3昭昭Dpmo(IN71P33(TOS 4(T5(RD)P3 7XTAL2XTAL1GNDVCCPO.OfADO)P0.KAD1)PO衛(wèi)PCm( (AD打POr4(AD4JPO.5CAP5JP0.7EA/VPPALUPROGPS

25、ENP2.6(A14)P2.5(A13P2.4(A13)P2.3(A11)P2.1(A9)P2.0(A8) AT89C51 的主要特性：與 MCS-51 兼容4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10 年全靜態(tài)工作：0HZ-24HZ三級程序存儲器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線兩個 16 位定時器/計(jì)數(shù)器5 個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式11(2)AT89C51 引腳簡介12VCC 供電電壓。GND:接地。P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被

26、定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲 器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接 收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口 被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為 輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi) 部上拉的緣故。P2

27、口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存 取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “ 1 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對 外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1 后,它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入， 由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL 這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口

28、）P3.2 /INTO （外部中斷 0）P3.3 /INT1 （外部中斷 1）P3.4 T0 （記時器 0 外部輸入）P3.5 T1 （記時器 1 外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平。ALE/PROG 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址 的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對 外

29、部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時， 將跳13過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。女口 果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。/PSEN 外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個 機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信 號將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注

30、意加密方式1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET 當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于 施加 12V 編程電源（VPF）。XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 來自反向振蕩器的輸出。3.震蕩器特性XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為 片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.1.2 蜂鳴器的選擇1.蜂鳴器簡

31、介蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電， 廣泛應(yīng)用于計(jì) 算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電 源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。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（1.515V 直流工作電壓），多諧振蕩器起振 輸出 1.52.5kHZ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電

32、蜂鳴片發(fā)聲。在此我們選擇電磁式蜂鳴器，電磁式蜂鳴器又分兩種，有源和無源的。14有源蜂鳴器直接接上額定電源(新的蜂鳴器在標(biāo)簽上都有注明)就可連續(xù)發(fā) 聲，而無源蜂鳴器則和電磁揚(yáng)聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。 有源要單片機(jī)普通10端口直接高低電平驅(qū)動， 如果你的單片機(jī)端口驅(qū)動能力不 夠可以用三極管驅(qū)動。程序也簡單，但只能發(fā)出一種聲音。無源的話要頻率驅(qū)動，不同頻率驅(qū)動會發(fā)出不同的聲音。I0 選擇上最好是選擇定時器的 io 輸出，PWM 輸出或其他方便生成不同頻率輸出的端口。程序略 復(fù)雜，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇和編程的復(fù)雜度選擇無源蜂鳴器。1.蜂鳴器的工作原理蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈， 使

33、電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā) 聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機(jī)I0 引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的 TTL 電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。 通過一個三極管來放大驅(qū)動蜂鳴器，原理圖見下面圖3.2：圖 3.2 單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器原理圖如圖所示，蜂鳴器的正極接到 VCC (+ 5V)電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三 極管的發(fā)射極 E,三極管的基級 B 經(jīng)過限流電阻 R1 后由單片機(jī)的 P3.7 引腳控制, 當(dāng) P3.7輸出高電平時，三極管 T1 截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng) P3.7 輸出低電平時，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,

34、 我們可以通過程序控制 P3.7 腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。153.2系統(tǒng)硬件電路介紹321 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)一個圖 3.3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 CW780系列（正電源）和 CW7890 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

35、路所采用的集成器為 CW7805 所以輸出的確電壓 為+5V,額定輸出電流為 1.5A。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，一般取0.11uF。輸出端電容 C2G 用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時也具有消振作用，二級管是用來 防止輸入端短路時輸出電容 C3所儲存電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。2.時鐘電路時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式，二是外部時鐘方式。在AT89C51 芯片內(nèi)部有一個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

36、構(gòu)成16一個穩(wěn)定的自激振蕩器，在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號路圖見圖 3.4 :Cl1-1JJ3pFXI- 11)rY1X2i2N-nJziC2-W-53pF圖 3.4時鐘電路電容 C1 和 C2 一般取 30pF 左右，作用是穩(wěn)定頻率和快速起振,而晶體的振蕩 頻率范圍通常是 1.2MHz-12MHz 晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，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 部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)。此方式常用于多片單片機(jī) 同時工作，以便于各單片機(jī)的同步

37、。 一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于 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確定的初始狀 態(tài)，并且從這個狀態(tài)開始工作。復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電自動復(fù)位， 另一種是按鍵手動復(fù)位。 上電復(fù)位要求接通電源后， 單片機(jī)自動實(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間（2 個機(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可以自動復(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)

38、位電路，電路圖見圖 3.5 :這就是時鐘電路，電173.2.2 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， 它們分別由單片機(jī)的 P1.1P1.4 口 控制。在選擇程序時，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，由P1.0 口控制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，故這兩個電路不在此 做詳細(xì)介紹，用兩個發(fā)光二極管來代替，消毒電路由接在P1.5 上的發(fā)光二極管代替，二極管亮則

39、代表啟動了臭氧發(fā)生電路。干燥電路由接在P1.6 上的發(fā)光二極管代替，二極管亮則代表啟動了干燥電路。圖 3.5 復(fù)位電路18323 時間顯示電路1.數(shù)碼管簡介數(shù)碼管由 7 個發(fā)光二極管組成，行成一個日字形，它門可以共陰極，也可以共陽 極.通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字，這就是它的工作原理基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由 7 個條狀的發(fā)光二極管排列而成的，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字 09及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點(diǎn)，增加了 1 個點(diǎn)狀的發(fā)光二極管， 因此數(shù)碼管就由 8 個 LED 組成，排列順序如下圖 3.7,我們分別把這些發(fā)光二極 管命名為a,b,c,d,e,f,g,dp。AD DP圖 3

40、.7 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，使用時公共陽極接 +5V，這時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，使用時公共陰極接地，這時陽極接高電平的 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。LED 顯示器見圖 3.8:U1plO pll P12pll pl4P15 pl6RESETPl 6_1-!-FM7&R丁爭圖 3.6 狀態(tài)顯示電路P1019(a)共陽極(bJ共陰極圖 3.8數(shù)碼管共陰共陽接法以及外部引腳圖2.數(shù)碼

41、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 態(tài)掃描顯示法。(1)靜態(tài)顯示靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單 片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。 靜態(tài)驅(qū)動的優(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 5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5X8 二 40 根 I/O 端口來驅(qū)動， 一個 89S51 單片機(jī)可用 的 I/O端口才 32 個，實(shí)際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電 路的復(fù)雜性。(2)動態(tài)顯示動態(tài)顯示是把所有顯示器的 8 個筆畫段的各同段名端互相并接在一起

42、，并把 它們接到字段輸出口上。為了防止各個顯示器同時顯示相同的數(shù)字， 各個顯示器 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)亮各個顯示器顯示各自的數(shù)碼， 以實(shí)現(xiàn)動態(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)際是分時斷續(xù)地顯示，但只要適當(dāng)選擇掃描頻率

43、， 給人眼的視覺印象就會是在穩(wěn)定連續(xù)地顯示，并不察覺有閃爍的現(xiàn)象。動態(tài)掃描 顯示由于各個數(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 時間, 但每個顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動電路， 使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有 閃爍感，20占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 在此選擇 動態(tài)顯示方式。原理圖如圖 3.9 所示21圖 3.9 單片機(jī)控制數(shù)碼管原理圖3.2.4 鍵盤控制電路A3vccA豎1P17oFLET91011A12R1scO132：.+V?3-14rCuFI5 .TP3616T17R1：RPIS

44、XI19ib.?vqc圖 3.10 鍵盤控制電路RDXIXIGXDA Wp!7RESETRXDTXDINTOINTI置A-2223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，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)鳴器都會發(fā)出 “嘟”的聲音。如果在消毒或干燥過程中，對于已選定的

45、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)閉時臭氧發(fā)生器才能工作，防止臭氧的泄漏。3.2.5 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（1.515V 直流工 作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出 1.52.5kHZ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電 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)動電 路

46、，在這里加 PNP 型三極管做驅(qū)動。在進(jìn)行鍵操作時，每按一次，蜂鳴器響叫一 聲。蜂鳴器由 P3.7 來控制，從P3.7 輸出不同頻率的方波促使蜂鳴器產(chǎn)生不同音 調(diào)的聲音，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)鳴電路圖見圖 3.11圖 3.11報(bào)鳴電路如果 A1 鍵按下，則啟動蜂鳴器，延時 0.5S 時間后再將蜂鳴器關(guān)閉，構(gòu)成提 示音，24如果在沒有關(guān)好門的情況下啟動臭氧發(fā)生電路或者在消毒期間將門打開， 蜂鳴器將會一直響，直到將門關(guān)好為止。25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、按鍵識別子程序、A1 鍵保存子程序

47、、A2 鍵保存子程序、鍵處理子程序、 工作流程執(zhí)行子程序、定時中斷子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序。4.1 主程序開始各中斷的初始化設(shè)置14-F調(diào)用鍵值處理程序圖 4.1 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)中用到了定時計(jì)數(shù)器中斷 0 以及外部中斷 0 外部中斷 1.定時計(jì)數(shù)器 中斷0 用來對消毒和干燥程序執(zhí)行時間進(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

48、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。4.2 各子程序4.2.1鍵值處理子程序在系統(tǒng)中將會循環(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，而是直接將兩個按鍵 A1,A2 接到了外部中斷 0 和外部中斷 1.在外部 中斷中得到鍵值。然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)子程序，圖 4.2 為鍵值處理程序的流程框圖。26在此程序中，開始延時兩秒鐘的時間，等待外部中斷，如果沒有則沒有鍵值，這 時就不能執(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?主程序中將會不斷的調(diào)用這個鍵值處理子程序， 而返回跟調(diào)用的時間幾微妙相對 于兩

49、秒的時間來說可以忽略。所以可以認(rèn)為是在此一直等待中斷。 有中斷后將會 得到鍵值。在兩秒的時間內(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，這時將根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的工作方式。27422 時間顯示子程序?qū)τ跁r間顯示，采用的是動態(tài)顯示方式。具體方法如圖4.3開始結(jié)束圖 4.3 時間顯示子程序流程圖此程序?qū)⒃诟鞴ぷ鞣绞皆谘h(huán)調(diào)用，這樣就可以將定時的時間，實(shí)時的顯示。4.2.3 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?。中間涉及到了報(bào)警程序，時間顯示程序的調(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)好將啟動報(bào)警電路，直到

50、門關(guān)好為止。這時程序繼續(xù)往下，啟動臭氧發(fā)生 電路，啟動定時計(jì)數(shù)器，然后循環(huán)的調(diào)用時間顯示程序，檢測門是否被打開，并 判斷消毒時間到了沒有。如果門被打開，啟動報(bào)警，直到門關(guān)好消毒程序繼續(xù)往 下。如果定時時間到了，則關(guān)閉定時計(jì)數(shù)器，并將在定時計(jì)數(shù)器中斷 0 中用到得 各存儲單元清零。這個28子程序?qū)⒃诟麈I值處理程序中被調(diào)用到。29圖 4.4 消毒處理子程序4.2.4 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。不用時刻檢測門是否被打開。只需循環(huán)調(diào)用時間顯示以及判斷定時時間。30圖 4.6 報(bào)警子程序流程圖4.2.5 報(bào)警子程序開始啟動蜂鳴器數(shù)碼管全皿N關(guān)閉

51、蜂鳴部顯示零器圖 4.5 消毒處理子程序關(guān)閉定時計(jì)數(shù)器心一”門是否關(guān)好Y結(jié)束31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，會判斷門是 否關(guān)好，在消毒過程中也會判斷門是否被打開。如果沒有關(guān)好則調(diào)用此程序。首 先將啟動蜂鳴器，然后關(guān)閉定時計(jì)數(shù)器。四個數(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。426 外部中斷 0 子程序外部中斷 0 引腳接的是 A1 按鍵，在整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中沒有用到獨(dú)立式或者 矩陣式鍵盤。A1 鍵是對工作方式的選擇。系統(tǒng)一共有四種工作方式。如果有外 部中斷產(chǎn)生，al 加 1,如果 al 的值為 5,將 al 賦值為 1。兩秒之內(nèi)如果沒有改 變 al 的值，

52、則表示已經(jīng)選定好了工作方式。在鍵值處理程序中將會把外部中斷 0 關(guān)閉。此時再按 A1 鍵無效。如果要重新選擇則要按 A3 鍵即復(fù)位鍵。當(dāng)然在按 A1 鍵時即產(chǎn)生外部中斷時，程序?qū)⒏鶕?jù) al 的值，點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光 二極管。告訴用戶他選擇的是第幾種工作方式。按鍵時還將啟動蜂鳴器 0.5 秒左右，表示剛才的按鍵操作是有效的。32N圖 4.7 外部中斷 0 子程序流程圖33427 外部中斷 1 子程序外部中斷 1 引腳接的是 A2 按鍵，A2 鍵是對照明燈的控制，按一下開燈，再 按一下關(guān)掉。因?yàn)檎彰麟娐芬S時可以打開關(guān)閉， 所以外部中斷 1 要設(shè)為高優(yōu)先 級中斷。圖 4.8 為外部中斷 1 的服務(wù)子程

53、序。圖 4.8 為外部中斷 1 的服務(wù)子程序流程圖因?yàn)檎彰鳠艚釉?P1.0 引腳上，所以在產(chǎn)生外部中斷 0 即 A2 鍵按下以后，只 需對 P1.0 取反就能改變照明燈的狀態(tài)。然后稍微延時0.5 秒左右之后返回。4.2.8 定時計(jì)數(shù)器中斷 0 子程序在定時計(jì)數(shù)中斷子程序中，要完成秒信號的產(chǎn)生、60 秒的計(jì)數(shù)后產(chǎn)生分信號，最后，再以分鐘為時間單位，根據(jù)所選工作程序的執(zhí)行流程所需要的時間逐 一遞增并隨時顯示所用的時間。在某一工作狀態(tài)下，當(dāng)達(dá)到定時時間，則該狀態(tài) 下的定時過程也就完成了，此時要將定時計(jì)數(shù)器 0 中斷中用到得所以存儲單元清 零，使顯示器輸出 0000。關(guān)閉定時計(jì)數(shù)器，并且將各狀態(tài)下的標(biāo)

54、志位賦0 值，使程序能跳出此種工作狀態(tài)。定時方式采用定時/計(jì)數(shù)器 T0 的方式 1,定時時間為 50ms，由此可計(jì)算出的 定時常數(shù)為 t=65536-50000=15536 即二進(jìn)制的 3CB0H 其流程圖見圖 4.9。結(jié)束34圖 4.9 定時計(jì)數(shù)器 0 中斷子程序35第5章仿真與調(diào)試5.1 仿真軟件 PROTUES 簡介Proteus 是由英國 Labcenter electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。 它從 1989 年出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有十多年的歷史，在全球廣泛使用。Proteus 安裝以后，主要由兩個程序組成：Ares 和 Isiso 前者主要用于 PCB 自動或人工布線及

55、其電路仿真，后者主要采用原理布圖的方法繪制電路并進(jìn)行相應(yīng)的仿真。除了上述基本應(yīng)用之外，Proteus 革命性的功能在于它的電路仿真是互動的，針對微處理器的應(yīng)用， 可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件代碼級的調(diào)試，還可以直接實(shí)時動態(tài)地模擬按鈕、鍵盤的輸入，LED 液晶顯示的輸出，同時配合虛擬工 具如示波器、邏輯分析儀等進(jìn)行相應(yīng)的測量和觀測。5.1.1 PROTUES 仿真軟件的功能作為一款 EDA 仿真軟件，Proteus 與同類軟件有著很多的相似之處。相比之下，其主要的特點(diǎn)有兩個：一是對動態(tài)元件的實(shí)時仿真，它對人機(jī)對話”的模擬增強(qiáng)了系統(tǒng)的真實(shí)性；二是虛擬工具箱的功能，它能與仿真同時

56、進(jìn)行，測量方便 而準(zhǔn)確。下面著重介紹一下該軟件的這兩個突出特點(diǎn)。1.實(shí)時動態(tài)仿真與多數(shù)仿真軟件相似，Proteus 有著數(shù)量龐大的元件庫。Labce nte 公司與相 關(guān)的第三方軟件陣容共同開發(fā)了 6000 多個模擬和數(shù)字電路中常用的 spice 模型以 及各種動態(tài)元件，基本元件如電阻、電容、各種二極管、三極管、MOSt、555定時器等； 74系列 TTL元件和 4000系列 CMOS元件； 存儲芯片包括各種常用的 ROM,RAM, EEPROM,還有常見 I2C 器件等。在豐富的庫元件的支持下，原理布圖 時只要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)用和連線，通過對每個元件的屬性設(shè)置完成繪圖，然后即可 進(jìn)行仿真和虛擬測

57、量。與 Multisim 等仿真軟件的一大不同，在于 Proteus 支持微處 理器的仿真。這些仿真的實(shí)現(xiàn)是基于 Labcenter 公司提出的 VSM 的概念。在物理原型調(diào)試之前用于仿真整個單片機(jī)系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方法。 對動態(tài)外設(shè) 的支持是 Proteus 在區(qū)別于其他等仿真軟件最直接的地方。VSM 為用戶提供了一 個實(shí)時交互的環(huán)境，在仿真的過程中，你可以用鼠標(biāo)去點(diǎn)擊開關(guān)和按鈕， 微處理 器根據(jù)輸入的信號做出相應(yīng)的中斷響應(yīng)， 同時輸出運(yùn)算的結(jié)果到顯示終端。整個 過程與真實(shí)的硬件調(diào)是極其相似的，在動態(tài)外設(shè)支持下的實(shí)時輸入和輸出為實(shí)驗(yàn)36者呈現(xiàn)了一個最接近現(xiàn)實(shí)的調(diào)試環(huán)境。2.虛擬工具箱Proteu

58、s 的虛擬工具箱提供了電路測試中的常用工具和儀器，主要用于在實(shí) 時仿真同時的電路參數(shù)觀測，測量結(jié)果隨仿真動態(tài)變化并顯示，可以滿足精度要 求不是很高的測量分析，對于電路特性的定性分析可以起到事半功倍的效果，大大節(jié)約了測試時間和開發(fā)成本。軟件提供的虛擬工具和儀器如圖5.1 所示。圖 5.1 虛擬工具箱5.1.2 Proteus 在單片機(jī)仿真中的應(yīng)用基于 VSM 的理論，Proteus 可以仿真很多常用的微處理器。具體來講，它支 持PIC, 8051, AVR, HC11, ARM7/LPC2O00 系列多種型號的微處理器、微控制器， 仿真時只需在設(shè)定元件屬性時指定下載程序的路徑即可進(jìn)行實(shí)時動態(tài)仿真

59、。仿真時，首先繪制原理圖，然后將任何源程序編譯器（KEIL 等）生成的下載 文件（*hex 格式）路徑指定給原理圖中的芯片，就可以觀察程序的運(yùn)行。另外 值得一提的是，實(shí)時仿真運(yùn)行的過程中，每個管腳的旁邊會出現(xiàn)一個小正方形的 指示，紅色代表高電平，藍(lán)色帶表低電平，從這個小正方形我們可以不用虛擬工 具的測量很直觀的看到每個管腳的電平變化，對程序的運(yùn)行做出最基本的判斷， 對于簡單的分析可以節(jié)省很多的時間。.r- 1SMI-1毅畫觀I2C串.口謂試工具函數(shù)發(fā)生器脈沖碼型發(fā)牛器SPI誦試匚貝交/直流電斥謨I3C調(diào)試匚具交/自流電流農(nóng)計(jì)數(shù)器375.2 系統(tǒng)在 PROTUES的仿真與調(diào)試5.2.1 報(bào)警電路

60、的仿真38在沒有閉合開關(guān) SW1 即在沒有關(guān)好門的情況下，如果按下功能選擇鍵，進(jìn) 入臭氧消毒階段。此時蜂鳴器報(bào)警，如圖 5.2 所示。如果閉合 SW1 則蜂鳴器不 響，如圖5.3 所示。圖 5.2蜂鳴器報(bào)警EQAnmKami IraaiViiKCLTZFOBiV.a*理蔭血P3.I1U:旳*iP R3A.II ra.+ULiz2JSAI+PXFUU.met rajrT tcrahiaT IP3*TJrump EL&TKT-叡 y39圖 5.3 蜂鳴器停止工作40522 時間顯示仿真在 SW1 即門關(guān)好的情況下，按下外部中斷 0 所接的按鍵，進(jìn)入工作方式的選 擇。兩秒后不管選擇的是何種工作方式，時間顯