基于单片机的电饭锅电子保姆仪的设计与实现毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的电饭锅电子保姆仪的设计与实现毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

其低价质优的优势，占据一定的市场分额。 此外还有 MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。 在一定的时期内，这种情形将得以 延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道 路。 单片机的硬件结构及特点 美国 Intel 公司 1980 年推出了 MCS51 系列高档 8 位单片机。 提高了芯片的集成度，性能上大为提高，增加了多种片内硬件功能，并扩展了功能单元的种类和数量 [3]。 1） 内部程序存储器和内部数据存储器 2） 输入 /输出口 MCS51 单片机内 I/O 口数量和种类较多且齐全，尤其是它有一个全双工的串行口。 3） 外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间 MCS51 可对 64KB 的外部数据 存储器寻址且不受该系列中各种芯片型号的影响，而对程序存储器是内外总空间为 64KB。 4） 中断与堆栈 MCS51 有 5 个中断源，分为 2 个优先级，每个中断源的优先级是可编程的，它的堆栈位置也是可编程的，堆栈深度可达 128 字节。 MCS51 子系列有 2 个 16 位的定时 /计数器，通过编程可以实现四种工作模式。 MCS52 子系列有 3 个 16 位的定时 /计数器。 MCS51 在内部 RAM 中开设了四个通用工作寄存器区，共 32 个通用寄存器，以适应多种中断或子程序嵌套的要求。 5） 指令系统 MCS51 是一个功能很强的指令系统，主 要表现在 MCS51 的指令系统中增添了减法、乘法、除法、比较、堆栈操作和多种位操作指令。 当振荡器频率接最高 12MHZ 时，大部分指令执行时间为 1181。 s，少部分为 2181。 s，乘除指令的执行时间也只有 4181。 s。 6） 布尔处理器 特别值得一提的是 MCS51 的布尔处理器。 它实际上是一个完整的一个微计算机，这个一位的微机有自己的 CPU位寄存器、 I/O 口和指令集。 把八位微机和一位微机结合在一起，是微机技术上的一个突破。 一位机在开关决策、逻辑电路仿真和实时测控方面非常有效，而八位机在运算处理、智能仪表常用的数据采集方面有明显的 长处。 在MCS51 系列单片机中八位机和一位机 （ 布尔处理器 ） 的硬件资源是复合在一起的，二者相辅相成，这是 MCS51 在设计上的精美之处，也是一般微机所不具备的。 9 89C51 的引脚介绍 掌 握 MCS51 单片机，应先了解其引脚的功能。 MCS51 系列中各种芯片的引脚是互相兼容的。 制造工艺为 HMOS 的 MCS51 单片机采用 40 只引脚的双列直插封装 DIP方式。 制造工艺为 CHMOS 的 8031/89C51/87C51 除采用 DIP 封装方式外，还采用表贴式封装方式，为 44 只引脚（其中 4 只是无用的引脚） [4]。 其引脚图如图 所示。 图 89C51 引脚图 40 只引脚按其功能来分，可分为如下 4 类： 1） 电源引脚： Vcc、 Vss；电源引脚接入单片机的工作电源； 2） 时钟引脚： XTAL XTAL2； 2 个时钟引脚 XTAL1， XTAL2 外接晶体与片内 的反相放大器构成了 1 个振荡器，为单片机提供时钟信号。 2 个时 钟引脚也可以外接独立的晶体振荡器。 XTAL1 是片内振荡器的反 相放大器输入端， XTAL2 是输出端，使用外部振荡器时 ，外部振 荡信号应直接加到 XTAL1，而 XTAL2 悬空。 内部方式时，时钟发 生器对振荡脉冲二分频，如晶振为 12MHz，时钟频率就为 6MHz； 3） 控制引脚： /PSEN、 ALE、 /EA、 RESET；此类引脚提供控制信号； 4） I/O 口引脚： P0、 P P P3，为 4 个 8 位 I/O 口的外部引脚； P1 口， P2 口， P3 口是 3 个 8 位双向 I/O 口，各口线在片内均有固定的上拉电阻。 当这 3 个准双向 I/O 口 作输入口使用时，要向该口先写 1，另外 准双向 I/O 口无高阻的“浮空”状态，故称为双向三态 I/O 口 [5]。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U28 9 C 5 1 10 下面结合表 来介绍各引脚的功能。 表 89C51 引脚 功能表 引脚 功能 符号 引脚 功能说明 电源引脚 VSS 40 接 +5V电源 VSS 20 接地 时钟引脚 XTAL1 19 接外部 晶体的 1 个引脚。 该引脚内部是 1 个反相放大器输入端。 这 个反相放大器构成了片内振荡器，如果采用外接晶体振荡器时，此 引脚应接地 XTAL2 18 接外部晶体的另一端，在该引脚内部接至内部反相放大器输出端。 若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号，即把此 信号直接接到内部时钟发生器的输入端 控制引脚 RST/Vpd 9 RST（ RESET）是复位信号输入端，高电平有效。 当单片机运行时， 在此引脚加上持续时间大于 2 个机器周期的高电平时候，就可以完 成复位操作。 Vpd 为本引脚的第二功能，即备用电源的输入端。 ALE/P 30 输出为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作后， ALE 引脚不 断输出正脉冲信号。 当单片机访问外部存储器时， ALE 输出信号的 负跳沿用于单片机发出的低 8 位地址经外部锁存器锁存的锁存控制 信号。 /PROG 为本引脚的第二功能。 在对片内 EPROM 型单片机编 程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端 /PSEN 29 程序存储器允许输出 控制端。 在单片机访问外部程序存储器时，此 引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。 /EA/Vpp 31 /EA功能为内外程序存储器选择控制端。 Vpp 为本引脚的第二功能。 I/O 口引脚 P0口 双向 8 位三态 I/O 口，此口为地址总线（低 8 位）及数据总线分时 复用口，可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载 P1口 8 位准双向 I/O 口，可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载 P2口 8 位准双向 I/O 口，与地址总线（高 8 位）复用，可驱动 4 个 LS 型 TTL负载 11 P3口 8 位准双向 I/O 口，双功能复用口，可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载 11 单片机最小系统的设计 此次设计选用 89C51 的最小系统， 89C51 内部有 4KB 闪烁存储器， 芯片本身就是一个最小系统。 在能满足系统的性能要求情况下，可优先考虑采用此种方案。 用这种芯片构成的最小系统简单很可靠。 用 89C51 单片机构成的最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，该系统与其他最小系统相比，省去了外扩程序存储器的工作，该最小应用系统只能用作一些小型的数字量的测控单元 [6]。 单片机最小系统电路如图 所示。 图 89C51 最小系统 1） 复位电路 微处理器在上电、掉电及低压供电时，监控器产生脉冲信号这可以保证微处理器实现上电自动复位：当供电压过低时，防止 CPU 失控。 电源电压 Vcc 升到 1V 时 RESET引脚变为低电平，随着 Vcc 的继续升高， RESET 一直保持低电平。 当 Vcc 高于复位门限电平时， RESET 并不马上变为高电平，而是要滞后一个复位脉冲宽度 （ 约 200ms） 后再变为高电平。 当 Vcc 低于复位门限电平， RESET 引脚马上变成低电平，即使以后 Vcc恢复且高于复位门限电平， RESET 也不马上变成高电平，而是要延迟一个复位脉冲宽度。 掉电时， Vcc 只要低于复位门限电平， RESET 立即变为低电平。 2） 晶振电路 本单片机芯片所用晶振电路由 12MHZ 晶振与两个 20μP 的电容组成， 为单片机提 12 供外来的震荡周期，通过改变晶振与电容的大小可以改变单片机的运行周期。 显示部分的电路设计 方案一：采用 LED 显示，这种方案的优点是软件实现简单，价格低。 但是可靠性能较差、智能化程度不高。 方案二：采用 LCD 显示，这种方案的优点是显示功能比较全面，功能多，硬件电路简单，可视化效果好，能显示字母与文字，标示性强，运行稳定可靠，但是可靠性能差、软件比较复杂；相对于本设计而言，使用此方案，能够更好的完成设计，到达一定的智能化效果。 本设计选用常用的 LCD 显示 1602。 显示器 1602 电路设计 LCD1602 为 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符 ，使用简单方便，具有背光功能，显示字符清晰准确，能同时显示字母与数字，可以区分大小写字母，具有较强的功能并且连线简单，背光亮度可调，并且耗电量小，是一款不错的显示器件 [7]。 1） LCD 主要参数 驱动芯片 KS0066（兼容 HD44780） 背光 黄光 /蓝光 字色 黑色 /白色 字库 ASCII 码字库（英文，数字，基本符号） 类型 STN 液晶模块尺寸 (mm) 80 * 36 * 2） 引脚介绍 引脚图如图 所示。 图 1602 引脚图 1602 字符型 LCD 通常有 14 条引脚线或 16 条引脚线的 LCD，多出来的 2 条线是背光电源线。 13 VCC(15 脚 )和地线 GND(16 脚 )，其控制原理与 14 脚的 LCD 完全一样，其中 引脚介绍如表 所示。 表 1602 功能表 引脚 符号 功能说明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接电源（ +5V） 3 V0 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对 比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K的电位器调整对比度）。 4 RS RS为寄存器选择，高电平 1时选择数据寄存器、低电平 0时选择指令寄存器。 5 R/W R/W为读写信号线，高电平 (1)时进行读操作，低电平 (0)时进行写操作。 6 E E(或 EN)端为使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4位三态、 双向数据总线 0位（最低位） 8 DB1 底 4位三态、 双向数据总线 1。