1、扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计 (论文)作 者 : 学 号：专 业 : 汽车与电气工程学院 题 目 : 电饭煲单片机智能控制系统指导者： 评阅者： 2016 年 5 月毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语评阅者评语：评阅者(签字) ： 2016 年 5 月 13 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人( 签字) ： 2016 年 5 月 14 日毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要如今随着经济、社会、技术的发展，越来越多的人们追求一种智能化的生活，谁都想要更多的智能家电在我们的家中使用。比如：上午你要上班，晚上 11 点回来的你已经精疲力竭，你只需轻轻一按
2、，明日清晨，智能电饭煲已经把粥煮好了。要求设计电饭煲系统，要求要有预约煮饭、定时煮饭的功能并且可以在 24小时内实现预约电饭煲蒸煮饭（粥） 。本课题主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计，硬件电路主要包括主控制器、显示电路等，主控制器主要采用单片机 STC89C52、显示电路采用 4位共阴极的 LED。系统程序主要包括主程序、显示程序和定时程序等。本设计采用 STC89C52 单片机，要求定时时间和实际时间相同通过光耦驱动电路控制电饭煲的工作。关键词 单片机；智能；程序；光耦；驱动专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 29 页目 录1 绪论 .11.1 智能家电概
3、述 .11.2 主要内容 .21.2.1 设计任务 .21.2.2 设计内容 .2第二章 设计分析 .32.1 设计要求 .32.2 总体设计 .32.3 系统方案选择 .42.3.1 键盘选择 .42.3.2 MUC 的选择 .42.3.3 信号的选择 .52.4 软件开发语言选择 .53.电路主要器件性能 .63.1.1 STC89C52RC 单片机介绍 .63.1.2 单片机端口结构及工作原理 .83.1.3 控制信号引脚介绍 .103.3 74LS245 芯片 .133.4 MOC3020 芯片 .134.电路硬件设计 .144.1 电源电路 .144.1.1 电源电路的工作原理 .1
4、44.1.2 电源电路硬件构成 .154.2 显示电路 .164.2.1 数码管显示电路工作原理 .164.2.2 数码管显示电路 .184.3 功率控制电路 .194.3.1 单片机控制大功率电路工作原理 .194.3.2 单片机控制大功率电路 .194.4 附属电路 .204.4.2 蜂鸣器的设计 .204.4.3 工作指示电路工作原理及构成 .215.软件设计 .225.1 程序设计流程图 .22结论 .25致谢 .26参考文献 .27附录一：硬件电路原理图 .28附录二：源程序代码 .29专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 29 页1 绪论1.1 智能家
5、电概述首先，智能这不是个科学术语，人们将智能定义为具有部分或很多智慧特征的能力称为智能，这种智能是相对于我们人类的。感知、思考、判断、学习、还有执行的过程就是我们人类智能的表现。随着时代的进步，生活条件的提高，人们对于居家生活的家电的便捷性、安全系数、科技含量等各方面的要求也越来越高，于是就有了智能家电的诞生。其实，智能家电对我们来说一点都不陌生，早期时电熨斗其实就有了智能化的特点了。但是那时候智能化的特征和特点都比较低，所以那时候也没有那概念。然而现在随着传感技术、芯片技术等迅速发展，从那开始正真意义上的智能就进入了我们的生活。从第一个电饭煲到现在已几十年的历史了，现在人们煮饭已经离不开电饭
6、煲了，其已经成为现代必要的家电之一。随着技术，电饭煲的发展，从刚开始发明电饭煲到现在它经历了很多技术的革新，首先是机械控制，这种控制方法具有结构简单，技术门槛低，价格低廉等优点，但也有单一的功能。其后是电子式，再是微电脑，电磁电饭煲和微压力电饭煲是现在的主流生产的电饭煲，但这两样目前由于成本高所以市场还没打开相信以后技术会使制造成本大幅下降，之后普通家庭也能享受。今天，我们正走在智能的大道上，电脑芯片及网络技术已经开始走向成熟与完美，成本的大幅降低，这将为我们的设计提供了很好的平台，我们应该有理由也肯定，智能家电已经成为我们生活的主流，是我们现代化生活不可或缺的东西了。正因为人们的生活水平在不
7、断的被提高，人们对电饭煲智能化的需求也增加了。随着科技的快速发展，正在被不断研究深入的单片机应用的技术，同时传统控制技术也被带动起来，并日益更新。如今随着经济、社会、技术的发展，越来越多的人们追求一种智能化的生活，谁都想要更多的智能家电在我们的家中使用。比如：上午你要上班，晚上 11 点回来的你已经精疲力竭，你只需轻轻一按，明日清晨，智能电饭煲已经把粥煮好了。我设计的智能电饭煲系统有 24 小时预约煮饭功能，你可以轻松快捷并且方便的去操纵它的预约煮饭的时间，而且简单通俗易懂，这大大节约了你的时间，也不用去刻意的等待饭好没好，只需轻轻按下就能预约。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文
8、） 第 3 页 共 29 页1.2 主要内容1.2.1 设计任务要求设计电饭煲系统，要求要有预约煮饭、定时煮饭的功能并且可以在 24 小时内实现预约电饭煲蒸煮饭（粥） 。1.2.2 设计内容本设计采用了比 AT89C51 更强大的 STC89C52RC 单片机、74LS245 和 moc3020光电耦合器等其他元器件一起制作电饭煲的智能控制系统，主要分为：4 章有设计分析、电路主要器件性能、电路硬件设计和电路软件设计。（1）硬件部分硬件电路包括主控制器，驱动电路，键盘电路，光耦合器电路，显示电路等，主控制器主要使用了STC89C52RC 单片机、.驱动电路采用 74LS245、.显示电路采用
9、4 位共阴极的 LED 以动态扫描法只读显示。键盘电路、驱动电路、显示电路和主控制器一起实现电饭煲 24 小时的定时预约煮饭的功能。（2）软件部分软件主要有四大部分组成：设置当前时间程序、设置定时时间程序、中断控制程序和扫描显示程序。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 29 页2 设计分析2.1 设计要求该设计在自动化控制和实时微控制器定时电路的作品为基础的理论原则进行。它需要键盘输入定时和长距离精确计时功能；在实时时钟工作下，当到达定时时间时该控制电路会完成电饭煲的自动给电功能和机械动作功能，并且按照使用者预先设定的时间来完成规定的任务，从而达到智能实时控制的
10、目的。2.2 总体设计本设计为基于单片机的智能电饭煲控制设计，其工作原理控制核心是 STC89C52单片机，它带有定时功能的实时时钟为基础，和光电耦合器进行电气隔离，来完成单片机对大功率高压电气进行控制。其工作原理图如图 2.1 所示：显示电路STC89C52按键电路上电复位电路晶振电路电源电路220V 控制电路机械控制电路光耦光耦图 2.1 系统工作原理图 专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 29 页图 2.1 为电饭煲工作原理框图，为单片机提供稳定的 5V 直流电压是电源电路，为单片机 STC89C52 提供基准时钟的是上电复位电路，使得程序和控制系统在运行
11、时能保持同步；显示与按键电路和人机交互的作用是相同的。电饭煲外面的具体的按键就是让人参与功能按键的选择，当您按下按钮的时候，它就执行了相应的功能。2.3 系统方案选择2.3.1 键盘选择独立式键盘：单片机控制系统，最多只需要几个功能键时，您就可以使用独立式按键的结构了。独立的装置，每个键盘按键都是独立的，在每个键的一端接地，每个键占据一个 I / O 端口线。工作的每个键都不会影响其他的 I / O 口线的状态下，一个键是在低电平有效的输出，以保证断开时有一个高电平输出，在各键访问的输出围绕 10K 欧左右的上拉电阻。独立式键盘电路简单，易于编程，但它所需的 I/O 口线较多，当需要多个按键时
12、可能造成 I/O 线资源短缺，所以，在按键较多的情况下不采用。矩阵键盘（行列式键盘）：矩阵键盘是由行和列线组合而成，一个按键一端接行线，列线的另一端，行、列线不相交。其特征在于占用的 I/O 端较少,软件结构复杂。适用于按键较多的场合。本设计中键盘的作用是提供时间的设定和模式的选择，只需几个键就行，所以选择独立式键盘来当做本设计的键盘。2.3.2 MUC 的选择一、ROM/EPROM/FLASH 存储器在 8031 单片机内是没有的，使用时应需外加存储器，也就是说，程序需要烧写到另外的一个存储芯片上，这两个芯片必须同时出现才能使用。二、STC89C52 单片机是低功耗、高性能的 CMOS 8
13、位微控制器。它有 8K 的可编程FLASH 存储器。经典的 MCS-51 内核正是 STC89C52 使用的，但这个微控制器做了很多的改变使得它比 51 单片机的功能更强大了。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 29 页综合单片机的性能，本设计采用后者，因为使用后者写程序更方便，功能更强大。2.3.3 信号的选择本设计有两种数据需要显示，一种是时间信号，另一种则是信号灯状态显示信号。前者可用于液晶显示器可以选择数字显示，你也可以用数字显示，但成本比液晶数字显示更多的要高，所以在这里选用液晶并不经济。信号灯状态显示可以选用 LED，LED不仅亮度高，寿命长，而且成
14、本低。2.4 软件开发语言选择一、汇编语言是一个助记符词语来表示机器指令的符号语言，是最接近机器代码的语言。其主要优点是体积小，执行率高，但在复杂的程序，相对大量的高级语言代码及汇编语言的制备取决于特定处理器体系结构是不通用的，它不可以直接在不同的处理器架构结构之间移植。二、C 语言是一种结构化的高级语言。它的优点是可读的，便于移植，代码开发周期少量短，是广泛使用的计算机语言。缺点是资源密集型，高效率没有汇编高。对于目前普遍使用 8bitMCU 的，其内部的 ROM，RAM 等资源是有限的，如果你用 C语言，C 语言编译器指令，它会成为一个很大的机器码，很容易出现 ROM 空间不够，堆栈溢出等
15、问题。有的厂家可能无法提供单片机 C 编译器和汇编语言，对应的指令机器代码来执行什么操作的每一步都清楚，并且程序大小和堆栈调用是容易控制的情况下，这是比较容易因此，要调试的汇编语言源代码的设计。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 29 页3.电路主要器件性能3.1.1 STC89C52RC 单片机介绍美国宏晶公司为了让电子集成度能够进一步提高，同时为了满足各类电子爱好者的需要，经过研究开发于是生产出了 STC89C52RC 单片机，该单片机不同于先前控制芯片是：性能更加强大、功耗也大大降低、处理速度也变得异常的快速，由于本次设计的电饭煲留下了较大的开发潜力，所以
16、 STC89C52RC 控制器也成为了本次首当其选。STC89C52RC 单片机它采用了 Flash 存储技术，大大的减少了单片机制作原材料成本，并且在软件系统的兼容方面它很好的与之前的的单片机能够实现兼容，它程序的写入与消除采用了电可擦写的技术，能够对程序进行成千上万次的进行消除与写入，由于这一方便的特性，成为了广大电子爱好者的首选控制器，同时也为嵌入式控制设计提供了廉价而方便的选择。下面简介下 STC89C52 单片机的各端口的作用与它的特性。主要特性如下： （1） 加强型 89C52 单片机，拥于 2 个时钟机器周期，分别为：6 与 12 可供使用者选择使用。（2） 工作电压：6V2.7（5V 单片机）（3） 全静态工作时，工作频率在：0HZ24MHZ（4） 用户应用程序空间为 8K 字节 （5） 片内拥于 512Kb RAM
