【正文】 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計題目基于STC89C52單片機(jī)的碎紙機(jī)控制系統(tǒng)作者學(xué)院專業(yè)學(xué)號指導(dǎo)教師摘 要本設(shè)計使用STC89C52單片微型計算機(jī)做為控制器，驅(qū)動三極管控制繼電器的通斷，繼而控制電機(jī)，帶動刀具進(jìn)行碎紙。該系統(tǒng)使用光電傳感器感知文件的送入，沒有文件送入時，電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，最大限度的節(jié)能減排，使用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度測量、可實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)，串接熔斷絲與壓敏電阻，可實(shí)現(xiàn)過流與過壓保護(hù)，另外引入風(fēng)冷系統(tǒng)，對機(jī)器進(jìn)行散熱，大幅延長機(jī)器連續(xù)工作時間。在具體設(shè)計過程中，使用Keil 4程序編寫程序，使用Protel Dxp 2004設(shè)計原理圖，并畫出PCB板。然后使用數(shù)字萬用表、數(shù)字示波器、穩(wěn)壓電源、電機(jī)等進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)調(diào)試。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；碎紙機(jī)；DS18B20；控制系統(tǒng)ABSTRACTThe design uses STC89C52 singlechip microputer as controller and driver transistor to control the relay off , and then control the motor driven tool for shredding . The system uses a photoelectric sensor sensing the file into the motor which does not rotate 。The maximum energy saving ,Using the DS18B20 temperature sensor for temperature measurement which can overheat protection, connected in serises fuse and varistor overcurrent and overvoltage protection can be achieved ,in addition to the introduction of air cooling system ,cooling the machine, and much longer for the machine of continuous work time.In the specific design process of writing programs, using the Keil program and for circuit simulation, use of Protel Dxp 2004 design schematics and dram the PCB board .and then use a digital multimeter, digital oscilloscope, power supply, electrical and other physical prototype debugging.Key Words：STC89C52 singlechip microputer。 shredder。 DS18B20目 錄第一章 緒 論 1 碎紙機(jī)研究背景 1 碎紙機(jī)研究現(xiàn)狀 1 碎紙機(jī)現(xiàn)狀概況 1 碎紙機(jī)發(fā)展歷史 2 本課題設(shè)計目標(biāo) 3 典型碎紙機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3 本設(shè)計力圖達(dá)到的目標(biāo) 3 第二章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計 5 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 5 第三章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 6 電路設(shè)計與仿真軟件 6 Protel DXP 2004 6 Proteus 7 控制系統(tǒng)硬件電路具體設(shè)計 8 中央控制器 8 電源電路 11 紙張檢測電路 12 過載檢測電路 13 14 碎紙刀具選擇電路 15 碎紙速度選擇電路 15 風(fēng)冷散熱電路 16 安全報警電路 16 數(shù)碼管顯示電路 17 按鍵控制電路 18 第四章 碎紙機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 20 單片機(jī)C語言簡介 20 Keil C51軟件簡介 20 碎紙機(jī)控制系統(tǒng)軟件組成 21 碎紙機(jī)控制系統(tǒng)主控制程序 22 溫度檢測程序 25 數(shù)碼管顯示程序 28 第五章 碎紙機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)物制作 29 仿真調(diào)試 29 溫度檢測與數(shù)碼管顯示仿真 29 碎紙機(jī)隨溫度變化的工作狀態(tài) 30 光電檢測信號與厚度檢測信號仿真 33 實(shí)物制作 34 第六章 結(jié)論 36 參考文獻(xiàn) 37 致謝 39 附錄A 44 附錄B 50 第一章 緒 論 碎紙機(jī)研究背景碎紙機(jī)最初只是用來切碎紙質(zhì)文件，故名為碎紙機(jī)。碎紙機(jī)是由一組旋轉(zhuǎn)的刀刃、紙梳和驅(qū)動馬達(dá)組成的，紙張從相互咬合的刀刃中間送入，被分割成很多的細(xì)小紙片，以達(dá)到保密的目的。碎紙機(jī)在辦公自動化方面有著廣泛的應(yīng)用，是許多辦公室必備設(shè)備， 能在短時間內(nèi)迅速銷毀大量文件， 確保機(jī)密文件不被泄漏。碎紙機(jī)的需求量很大，隨著商業(yè)競爭越來越激烈，碎紙機(jī)的需求量也越來越大。碎紙機(jī)需求量大但是價格較低，原材料成本在碎紙機(jī)的總成本中所占比重較大， 原材料成本直接影響到碎紙機(jī)的價格和利潤。 尤其在目前原材料價格普遍上漲的大背景下， 碎紙機(jī)生產(chǎn)廠家都在通過最大限度地降低成本、增加技術(shù)含量來提升產(chǎn)品競爭力。為此，本文提出了一種采用低價位的STC89C52單片微型計算機(jī)作為碎紙機(jī)控制系統(tǒng)的CPU，不但可以降低連線方面的電子電路成本， 而且性能卓越，智能化程度非常高，同時系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性比傳統(tǒng)碎紙機(jī)顯著增強(qiáng)。 碎紙機(jī)研究現(xiàn)狀 碎紙機(jī)現(xiàn)狀概況碎紙機(jī)包括機(jī)械和電子兩大系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)包括兩大主要部件 “切紙刀” 和 “電動馬達(dá)”， 它們之間通過齒輪緊密地連接在一起，馬達(dá)帶動齒輪，把能量傳送給切紙刀， 而切紙刀通過轉(zhuǎn)動， 用鋒利的金屬角把紙、 CD 切碎。隨著辦公自動化向智能化、人性化方向的發(fā)展以及輕松高效智能便捷的辦公理念的推廣，碎紙機(jī)在功能上加快了更新?lián)Q代的步伐，從傳統(tǒng)邁向現(xiàn)代化，從單一功能向多元化、多層次方向發(fā)展，逐步轉(zhuǎn)向集成化、數(shù)字化和自動化的時代發(fā)展趨勢。如今碎紙機(jī)除了單一的碎紙功能外，還采用超級組合刀具可以粉碎信用卡、書釘、錄像帶、光盤或軟盤等用品，利用精密電子感應(yīng)器自動感應(yīng)進(jìn)、退紙等功能。此外，一些新型碎紙機(jī)還具有超量超溫過載、滿紙廢紙箱開門斷電裝置，機(jī)頭提起斷電保護(hù)系統(tǒng)，全自動待機(jī)、停機(jī)、過載退紙等功能，以滿足日益增長的市場多樣化、人性化的需求。目前市面上有些碎紙機(jī)可選擇兩種或兩種以上的碎紙方式。不同的碎紙方式適用于不同的場合，如果是一般性的辦公場合則選擇段狀、粒狀、絲狀，條狀的就可以了。但如果是用到一些對保密要求比較高的場合就一定要用沫狀的。當(dāng)前采用四把刀組成的碎紙方式是最先進(jìn)的工作方式，碎紙的紙粒工整利落，能達(dá)到保密的效果。 碎紙機(jī)發(fā)展歷史碎紙機(jī)發(fā)展至今，已經(jīng)經(jīng)歷了七代，從單一功能向多元化、多層次方向發(fā)展，逐步轉(zhuǎn)向集成化、數(shù)字化和自動化的時代發(fā)展趨勢。（1）第一代碎紙機(jī) 第一代的傳動機(jī)構(gòu)大多是皮帶傳動，噪音低，但長時間工作，皮帶出現(xiàn)變形拉升，甚至斷裂現(xiàn)象，皮帶表面齒易磨損，出現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)打滑。 　　（2）第二代碎紙機(jī) 塑膠齒輪傳動，因塑膠齒輪在注塑、縮水等工藝上較難精確掌握，導(dǎo)致齒輪本身的精確度不高，在高速運(yùn)行下，噪音大；因塑件較脆，韌性差，易出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象。 　　（3）第三代碎紙機(jī) 金屬鏈輪：靜音運(yùn)行，低能損耗，高效切割，切割系統(tǒng)各部件的完美協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)令人信服的功能。 ?。?）第四代碎紙機(jī) 碎紙機(jī)傳動機(jī)構(gòu)為金屬齒輪傳動，金屬齒輪克服了上述缺陷，但金屬齒輪間很難避免撞擊和摩擦聲音，由于金屬機(jī)構(gòu)的安裝精度、齒輪嚙合處潤滑條件、長期運(yùn)行潤滑效果等技術(shù)和維護(hù)上的不可控性，高速運(yùn)轉(zhuǎn)會出現(xiàn)很大的工作噪音。 　　（5）第五代碎紙機(jī) 金剛密合機(jī)芯，采用合金剛材料，金屬刀具的淬火處理，完全數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)，工藝上保證傳動部分安裝精度，使磨損降低到最低限度，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、降低噪音。質(zhì)量保證；超強(qiáng)全剛?cè)饘冽X輪，特制鋼材輥刀，優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)力馬達(dá)。 　　（6）第六代碎紙機(jī)（現(xiàn)代） 目前高科技多媒體系列粉碎機(jī)，技術(shù)含量高；可大量碎光盤、軟盤、磁帶、錄象等；帶有保護(hù)膜的嵌鈕面板，保證了前進(jìn)、后退、停止、滿紙停機(jī)等功能。在關(guān)懷生活品質(zhì)的現(xiàn)今，我們對于產(chǎn)品的環(huán)保功能、性能安全方面有了更高的要求，因此，儲紙箱分區(qū)，電機(jī)過熱保護(hù)功能，超負(fù)載自動停機(jī)功能、儲紙箱未關(guān)自動斷電等功能被越來越多地運(yùn)用了進(jìn)來。 　?。?）第七代碎紙機(jī)（水冷+風(fēng)冷技術(shù)） 2010年，研發(fā)出最新專利制冷技術(shù)（水冷+風(fēng)冷）碎紙機(jī)。全新技術(shù)應(yīng)用N倍效能，連續(xù)碎紙40分鐘以上，六大革新技術(shù)：——大幅度增加機(jī)器連續(xù)工作時間和快速恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)，減少人員工作時間，提高工作效率?！ぷ髟胍舻陀?5分貝，創(chuàng)造安靜舒適的辦公環(huán)境?！獌?yōu)秀的齒輪設(shè)計有防卡紙現(xiàn)象，使用更放心?！芎闹庇^的呈現(xiàn)，耗能全在掌握中?！状尾捎糜|摸技術(shù)應(yīng)用于碎紙機(jī)，敢為人先，操控更人性，使用更方便，科技創(chuàng)造時尚?！湎到y(tǒng)相輔相成，讓機(jī)器更快恢復(fù)最佳狀態(tài)。 本課題設(shè)計目標(biāo)碎紙機(jī)包括機(jī)械和電子兩大系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)包括兩大主要部件 “切紙刀” 和 “電動馬達(dá)”，它們之間通過齒輪緊密地連接在一起，馬達(dá)帶動齒輪，把能量傳送給切紙刀，而切紙刀通過轉(zhuǎn)動，用鋒利的金屬角把紙、CD切碎。典型的碎紙機(jī)電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。主CPU 通過Paper傳感器和CD傳感器來檢測紙張和CD信號，并根據(jù)光電傳感器判斷紙張類型?？刂泼姘迳习存I包括電源開關(guān)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)按鍵、緊急停止按鍵、啟動按鍵等；指示燈包括電源指示燈、 門開指示燈、電機(jī)堵轉(zhuǎn)及入口紙過多 （Jamamp。 AntiJam） 指示燈、垃圾桶滿指示燈、 電機(jī)過熱(TCO)指示燈、系統(tǒng)狀態(tài)指示燈（Red：異常；Green：正常）等。Paper Sensor交流異步電動機(jī)A3/A4 SensorCPU 主控板Power SwitchMotor Reverse ButtonMotor Forward ButtonEmergency Stop ButtonAuto ButtonPower LEDDoor Open LEDBinfull LEDTCO LEDRed Indication LEDGreen Indication LEDCD Sensor 典型碎紙機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本設(shè)計力圖達(dá)到的目標(biāo)本設(shè)計引入微控制器STC89C52，在降低成本的同時，力圖使碎紙機(jī)性能全面超越傳統(tǒng)碎紙機(jī)。首先，在保證碎紙速度與碎紙效率的前提下，最大限度的降低噪聲；第二，實(shí)現(xiàn)碎紙機(jī)碎紙速度和碎紙方式的可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)文件的密級程度選擇不同的工作方式，碎紙速度也可控制，在緊急情況下可以選擇快速碎紙方式；第三，引入風(fēng)冷技術(shù)，增加通風(fēng)散熱系統(tǒng)，大幅度增加機(jī)器連續(xù)工作時間和快速恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)，減少人員工作時間，提高工作效率，另外通風(fēng)系統(tǒng)也能夠除去潮氣，保持機(jī)器內(nèi)部干燥，從而延長機(jī)器使用壽命；第四，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)并有聲音報警，保證使用的安全性和可靠性；第五，引入光電傳感器，能夠檢測到是否有文件送入，當(dāng)沒有文件送入時，電機(jī)不工作，即保持待機(jī)狀態(tài)，只有當(dāng)有文件送入時電機(jī)才工作，并且當(dāng)待機(jī)時間超過設(shè)定值時，機(jī)器能夠自動斷電，最大限度的實(shí)現(xiàn)低成本、低功耗、低污染，符合節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)，提高市場生存