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微电脑控制药膳煲的控制部分设计_毕业设计.doc

上传人:无敌 文档编号:647749 上传时间:2018-04-16 格式:DOC 页数:36 大小:744KB
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资源描述

1、编 号本 科 生 毕 业 设 计 ( 论 文 )题目: 微电脑控制药膳煲 的控制部分设计 物联网工程 学 院 电子信息工程专 业二一三年六月摘要摘要近年来,随着国家政策法规的扶持,以及人们对生活质量的追求逐渐增高,以自然疗法为特点的中医药文化受到越来越多人的关注,尤其是食疗养生,以其独特的优势在人们的日常生活中逐渐占据了一定地位.这使得食具药膳煲逐渐成为家庭不可缺少的电器设备. 由于用单片机设计的产品具有体积小、价格低、功能全、应用灵活等特点,所以单片机得到了不断的向前发展.本文主要研究用单片机技术设计一种药膳煲的定时控制,要求能达到产品规定的功能.首先,介绍了药膳煲及单片机的概念和关键技术,

2、说明了单片机技术在药膳煲控制系统中的应用优势.其次,在分析药膳煲控制系统的特点与需求的基础上,设计一种微电脑控制药膳煲的控制系统,然后分析了系统中使用的电源电路,复位电路,保护电路.最后利用美国 ATMEL 公司生产的 AT89C52 单片机设计一个控制系统.实现的功能是:用单片机电路和程序来控制烧煮的温度和时间,通过按键进入中断,有几档时间设定,工作状态分为煲煮和保温,前后工作温度范围不同,模拟传统熬药过程中的大火加热与文火慢煮,达到充分释放食材中药分的效果,同时数码管显示设定时间与剩余时间.关键词:单片机;模块化 C 语言程序;温度控制;药膳煲AbstractIABSTRACTIn rec

3、ent years, with the support of national policies and regulations, as well as the people to the pursuit of quality of life is gradually increased, to the natural therapy for TCM culture characteristics are more and more peoples attention, especially diet regimen, with its unique advantages in peoples

4、 daily life gradually occupy a certain position. This makes the tableware medicated pot gradually become the electrical equipment family indispensable. Due to the use of single-chip design of product has the characteristics of small volume, low price, complete functions, flexible application, so the

5、 chip has been in constant development.This paper studies the timing control of the micro-controller technology to design a Diet pot, to achieve the products specified function. First of all, Diet pot and micro-controller concepts and key technologies, the application advantages of the single-chip t

6、echnology in the Diet pot control system. Secondly, on the basis of analysis of the characteristics and needs of the Diet pot control system, the design of a microcomputer control Diet pot control system, focusing on the architecture of the system proposed key module, temperature detection module, d

7、igital display module, power module and The design requirements of the power device control module, and then analyze the power supply circuit used in the system, reset circuit, protection circuit. Finally, use the United States ATMEL AT89C52 micro-controller to design a control system. The functions

8、 are: single-chip circuit and procedures to control the cooking temperature and time, interrupt button to enter the file time setting work state is divided into the pot to cook and insulation, before and after the operating temperature range to simulate the traditional decoct medicinal herbs the fir

9、e in the process of heating and simmer, to achieve full release of the effect of the ingredients of Chinese medicine, digital tube display setting time and remaining time .Keywords: Micro-controller; modular C language program; temperature control; medicinal cooker目录目 录第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.1.1 课题

10、来源与意义.11.1.2 药膳煲的简介.11.2 研究内容 .11.3 拟采用的研究方法 .1第 2 章 相关知识及原理介绍 .32.1 药膳煲工作原理 .32.2 单片机介绍 .32.3 单向可控硅介绍 .32.3.1 单向可控硅的工作原理.32.3.2 单向可控硅的使用注意事项.32.4 继电器介绍 .42.4.1 继电器的工作原理和特性.42.4.2 继电器的作用.42.4.3 继电器的技术参数.42.4.4 继电器的参数选择.52.4.5 继电器的测试点.52.5 74HC138 3-8 译码器介绍 .52.6 74HC245 8 位锁存器介绍 .62.7 三端稳压器 LM7805 介

11、绍 .62.7.1 LM7805 在使用时的注意事项.62.7.2 LM7805 的引脚序号与引脚功能.72.8 电压比较器 LM393 介绍 .7第 3 章 控制电路设计 .93.1 药膳煲的总电路设计方案 .93.2 各模块电路的设计实现 .9目录i3.2.1 单片机及其外围电路.93.2.2 时间显示电路与数码管电路.103.2.3 按键电路.113.2.4 温度检测电路.123.2.5 讯响电路.133.2.6 加热电路与温度控制电路.143.2.7 电源电路.15第 4 章 软件设计 .174.1 C 语言介绍 .174.2 软件编程构思 .174.3 药膳煲工作程序 .174.4

12、总程序框图 .184.5 C 语言控制程序部分 .18第 5 章 结论与展望 .195.1 结论 .195.2 不足之处及未来展望 .195.3 个人体会与收获 .19参考文献 .21致 谢 .23附录 A:设计原理图 .25附录 B:C 语言程序 .26微电脑控制药膳煲的控制部分设计0第 1 章 绪论1.1 课题背景1.1.1 课题来源与意义市场上已有微电脑控制药膳煲的产品销售及功能介绍,本课题是根据微电脑控制药膳煲的原理,选用 STC89C52 单片机(市场上的全自动药膳煲不使用该单片机,由于比较熟悉 MCS-51 系列单片机,故选用该单片机)对药膳煲的控制电路及软件编程进行设计,要求能达

13、到产品规定的功能.微电脑控制药膳煲由单片机作为控制器,加上温度检测电路、数码显示电路、电源电路及功率器件控制电路,控制程序用 C 语言编写.1.1.2 药膳煲的简介药膳起源于我国的中医食疗文化与传统饮食习俗.它是在烹饪学、中医药学等理论指导下,采用我国独特的饮食烹调技术和现代科学方法,严谨依照配方,把中药与一些有药用价值的食物互相混合制作而成的一种美食.它既将药物作为食物,又将食物赋以药用,药借食力,食助药威,药食同源,相辅相成,相得益彰;药膳既具有较高的营养价值,又可保健强身、延年益寿.我国的中草药具有药性平和、副作用小、滋补性强等优点,已被国内外广大患者所接受.近年来,随着国家政策法规的扶

14、持,以及人们对生活质量的追求逐渐增高,以自然疗法为特点的中医药文化受到越来越多人的关注,尤其是食疗养生,以其独特的优势在人们的日常生活中逐渐占据了一定地位.然而中草药的煎熬是一件麻烦的事.这使得食具药膳煲逐渐成为家庭不可缺少的电器设备. 1.2 研究内容药膳煲的内部多采用微电脑控制电路,这使得改变药膳煲火候和煎煮时间程序十分便捷,时间控制十分容易.许多硬件功能都可由软件取代,使电路及机械控制部分大大简化.由单片微电脑控制的药膳煲除了功能齐全外,还有一个重要的特点就是各种功能及程序进行过程中的各种状态都由显示器件显示出来.增加了这些显示器件后,除进一步完善药膳煲的功能外,还能美化药膳煲的外观造型

15、,为使用者的操作提供方便 1.1.3 拟采用的研究方法先复习单片机 MCS-51 系列的硬件构成及命令系统,分析研究微电脑控制药膳煲控制电路的功能要求.再进行方案设计,包括组成电路、器件选择等.然后绘制出使用STC89C52 单片机的控制电路图,进行软件框图设计和编写控制程序.要求电路设计和软件编程均能达到微电脑控制药膳煲规定的功能要求.微电脑控制药膳煲的控制部分设计1微电脑控制药膳煲的控制部分设计2第 2 章 相关知识及原理介绍2.1 药膳煲工作原理微电脑控制药膳煲是一种自动进行长时间煎药或煲汤的锅,上面是锅体,可以分离,下面是加热及控制盘.加热功率为 300W,保温功率为 100W.用单片

16、机电路和程序来控制烧煮的温度和时间.烧煮时间可设定为 120 分钟、180 分钟或任意选择(在 60240 分钟之间,为 30 分钟的倍数)三种方式.烧煮开始后,前一小时为达到沸腾和保持沸腾状态,此后为文火加热状态,到达规定的烧煮时间后蜂鸣器会报警并自动进入保温状态.控制面板上有 4 个功能选择按键(分别为:选择键、120 分键、180 分键和清零键) ,还有 6 位数码管进行显示所设定的烧煮时间和剩余烧煮时间(以分钟为单位).2.2 单片机介绍单片机是在一个硅片上集成了中央处理器(CPU) 、只读存储器(ROM) 、随机存储器(RAM)和各种输入/ 输出接口、定时器 /计数器、串行通信口以及

17、中断系统等多种资源,这样的一个集成电路就构成了一个完整的微型计算机.因为它的结构及功能是按照工业过程设计的,所以单片机也被称为微控制器(Micro-controller) 2.2.3 单向可控硅介绍单向可控硅是一种可控整流电子元件,能在外部控制信号作用下由关断变为导通,但一旦导通,外部信号就无法使其关断,只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断.单向可控硅是由三个 PN 结 PNPN 组成的四层三端半导 体器件.与具有一个 PN 结的二极管相比,单向可控硅正向导通受控制极电流控制;与具有两个 PN 结的三极管相比,差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用.2.3.1 单向可控硅的工作原理可控硅关断

18、的条件:降低或者去掉加在可控硅阳极和阴极之间的正向电压,使阳极电流处于最小维持电流以下.可控硅导通的条件:一是可控硅阳极和阴极之间必须加正向电压,二是控制极也需加正向电压.只有以上两个条件同时满足时,可控硅才会处于导通状态.此外,可控硅一旦处于导通状态后,即使降低了控制极电压或者去掉控制极电压,可控硅仍然导通.2.3.2 单向可控硅的使用注意事项选用可控硅的额定电压时,应参考实际工作条件下的峰值电压的大小,并留出一定的余量. (1) 选用可控硅的额定电流时,除了考虑通过元件的平均电流外,还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素.在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值. (2

19、) 使用可控硅之前,应该用万用表检查可控硅是否良好.发现有短路或断路现象时,应立即更换. (3) 严禁用兆欧表(即摇表)检查元件的绝缘情况. (4) 电流为 5A 以上的可控硅要装散热器,并且保证所规定的冷却条件.为保证散热器微电脑控制药膳煲的控制部分设计3与可控硅管心接触良好,它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂,以帮助良好的散热. (5) 按规定对主电路中的可控硅采用过压及过流保护装置. (6) 要防止可控硅控制极的正向过载和反向击穿. 2.4 继电器介绍继电器是一种自动和远距离操纵用的电器,广泛地应用于电力系统保护、生产过程自动化及各类自动、远动、遥控、遥测和通信等自动化装置中,起着控制、

20、检测、保护和调节的作用,是现代电气自动化系统中最基本的器件之一.它的功能是当输入激励量达到规定要求时,在电气输出电路中,被控参量发生预定阶跃的编号的一种自动电器.当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时,继电器被所控制的输出电路导通或断开 3. 输入量可分为电气量与非电气量两大类.其中电气量指电压、电流、功率、频率等,非电气量指压力、温度、速度等. 由于继电器具有许多优点,例如工作稳定、动作迅速、使用时间长、体积小等,所以被广泛应用于自动化、运动、电力保护、通信、遥控和测量等装置中. 2.4.1 继电器的工作原理和特性电磁继电器一般由感应机构、变换机构、比较机构和执行机构组成.感应机构是线

21、圈;变换机构是电磁系统,包括铁心、衔铁、轭铁和线圈;比较机构是反力系统,主要包括反力弹簧和簧片;执行机构是导电接触系统(主要指触点) ,多为簧片结构.只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流 ,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合.当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放.通过这样吸合、释放的过程,从而达到了控制在电路中的导通、切断的目的.对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:“常开触点”是继电器在线圈没有通电情况下

22、处于断开状态的静触点;“常闭触点”是处于接通状态的静触点 4.2.4.2 继电器的作用(1) 扩大控制范围:例如,多触点继电器控制信号达到某一定值时,可以按触点组的不同形式,同时换接、开断、接通几路甚至十几路电路. (2) 放大:例如,灵敏型继电器、中间继电器等,用一个很微小的控制量,可以控制很大功率的电路. (3) 综合信号:例如,当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时,经过比较综合,达到预定的控制效果. (4) 自动、遥控、监测:例如,自动装置上的继电器与其他电器一起,可以组成程序控制线路,从而实现自动化运行. 2.4.3 继电器的技术参数(1) 额定工作电压:是指继电器线圈需要的正常工作电压.可以是直流电压,也可以是交流电压,这取决于继电器的型号.

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