【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 配 由圖可知， DS18B20 接口為 ， 和 分別為光電傳感器 1 和光電傳感器2 的接口， 和 為厚度傳感器接口， 為報(bào)警系統(tǒng)接口， 為風(fēng)冷系統(tǒng)接口， 為刀具選擇端口， 為速度控制輸出端口， 為 急停信號(hào)輸入端口， 為速刀具選擇輸出端口， 為速度控制信號(hào)輸入端口， P1 口控制數(shù)碼管 1 顯示溫度的十位數(shù)， P32 口控制數(shù)碼管 2 顯示溫度的個(gè)位數(shù)，單片機(jī)第九腳未復(fù)位信號(hào)輸入引腳。 第40 引腳和第 20 引腳分別為單片機(jī)的電源和地輸入。 89 系列單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)也需要復(fù)位使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作， STC89C52 單片機(jī)內(nèi)置 MAX810 復(fù)位電路， 開(kāi)機(jī)時(shí)，電源經(jīng)過(guò)R8 給 C2 充電，即電流經(jīng) C2 流向 RST， RST 得到高電平， 單片機(jī) 即復(fù)位。復(fù)位完畢以后， C2 充電停止不再有電流流過(guò)， RST 經(jīng) R8 接地為低電平 ，電路進(jìn)入工作狀態(tài)。 另外，本設(shè)計(jì) 中 通過(guò)按鍵連接 電源 ， 在需要時(shí)， 還可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 10KR8+5V10uFC2Cap Pol1Reset 圖 微控制器上電自動(dòng)復(fù)位電路 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。振蕩電路的連接方法見(jiàn)圖 所示。本設(shè)計(jì)中，石英晶體選擇 12MHz,單片機(jī)工作頻率為 1MHz。 圖 STC89C52 微控制器時(shí)鐘電路 電源電路 如圖 ，先 通過(guò)變壓器將 220V 市電轉(zhuǎn)換為 7V 交流電，再經(jīng)過(guò)全橋式整流器將 7V交流電整成約 7V 直流，再經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片 LM7805 將 7V 直流轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所需要的 5V 電源，見(jiàn)圖 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 Vin11Vin22Vout13Vout24U4ACACVin1Vin2D21N4007D41N4007D31N4007D11N400747uF/50VC3Cap Pol1C4+7V變壓器全橋整流 圖 7V 直流信號(hào)獲取電路 LM7805 是 三端正電源穩(wěn)壓電路，應(yīng)用極為廣泛，內(nèi)部自帶 過(guò)壓保護(hù) 與過(guò)熱保護(hù)，如果能夠提供足夠的散熱片，他能輸出 以上的電流， LM7805 輸入電壓最大能達(dá)到35V， 25 攝氏度時(shí)輸出 電壓為 ～ ，而 STC89C52 單片機(jī)工作電壓為 ～，所以該電源芯片 能很好的滿足單片機(jī)電 源需求 。 C7C10+5V10uFC810uFC9GND1VOUT2VIN3NC4U6LM7805+7VDS3LED0470R14電源指示 圖 5V 直流信號(hào)獲取電路 紙張 檢測(cè)電路 本設(shè)計(jì)引入光電傳感器，能夠檢測(cè)到是否有紙張或者其他文件送入，當(dāng)沒(méi)有文件送入時(shí)，電機(jī)不工作，即保持待機(jī)狀態(tài)，只有檢測(cè)到文件存在時(shí)，電機(jī)才工作，并且當(dāng)待機(jī)時(shí)間超過(guò)設(shè)定值時(shí)，機(jī)器能夠自動(dòng)斷電，最大限度的節(jié)能減排，降低能耗與用戶使用成本。 紙張檢測(cè)電路如圖 ， 光電傳感器安裝在碎紙機(jī)入口端點(diǎn)處，當(dāng)文件送達(dá)碎紙機(jī)入口時(shí)，不透明的文件把發(fā)光二極管的光線遮擋住，使得光敏三極管失去導(dǎo)通狀態(tài)，繼而 使 三極管發(fā)射機(jī)被拉至低電平，單片機(jī)檢測(cè)到低電平之后就能 判斷有文件送達(dá)碎紙機(jī)，并馬上開(kāi)啟電機(jī)進(jìn)行碎紙。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 +5V330R5+5VR6Photo Sensor1U1 圖 通過(guò)光電傳感器檢測(cè)文件的存在 光電傳感器的 外觀如圖 所示 ，為了達(dá)到較高的準(zhǔn)確率，保證較小的文件也能檢測(cè)到，本系統(tǒng)在文件入口的兩端均安裝有光電傳感器。 圖 DB1S650 光電傳感器外觀 過(guò)載檢測(cè)電路 過(guò)載檢測(cè)電路的作用是判斷一次送入的文件是否超過(guò)碎紙機(jī)負(fù)載能力， 本碎紙機(jī)使用的厚度傳感器為 根據(jù)機(jī)器人利用觸須自動(dòng)規(guī)避障礙物的原理，自己動(dòng)手制作的簡(jiǎn)易實(shí)用傳感器，在文件入口兩側(cè)各放置一個(gè)金屬觸須，觸須外側(cè)布置單片機(jī)的地線， 當(dāng)文件厚度超過(guò)兩個(gè)觸須之間的寬度時(shí)，觸須受到擠壓而接觸到單片機(jī)的地線，使得觸須電位被強(qiáng)制拉低，如果單片機(jī)同時(shí)檢測(cè)到兩根觸須均為低電平時(shí)，湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 即可判斷送入的文件厚度超標(biāo)，即檢測(cè)到過(guò)載信號(hào)，此時(shí)單片機(jī)會(huì)阻止電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 溫度檢測(cè)電路 該碎紙機(jī)采用溫度傳感器對(duì)電機(jī)溫度進(jìn)行在線檢測(cè)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，單片機(jī)則啟動(dòng)風(fēng)冷系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行散熱，以延長(zhǎng)碎紙機(jī)連續(xù)工作時(shí)間，保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 溫度檢測(cè)電路 如圖 所示， 主要器件為溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20 是 DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器， 精度可達(dá) ? 攝氏度，最大工作周期為 750 毫秒。溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí) DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器性能卓越。超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得 DS18B20 備受親睞 。 DS18B20 的主要特征： 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出； 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信； 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 攝氏度； 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒； 可選擇寄生工作方式； 檢測(cè)溫度范圍為 – 55176。 C ～ +125176。 C ； 內(nèi)置 EEPROM ，限溫報(bào)警功能； 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接； 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DQ2GND1VCC3U5DS18B20R10+5VDS18B21 圖 溫度檢測(cè)電路 碎紙刀具選擇電路 本碎紙機(jī)設(shè)計(jì)了兩組組合刀具，一種是 將文件切成條狀碎片，此刀具適用于切削密級(jí)程度較低的文件，另一種組合刀具用來(lái)切削保密程度較高的文件，因此碎紙機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 刀具選擇電路 ，刀具選擇電路 由三極管、 雙路 繼電器等器件組成，如圖 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 所示當(dāng)控制面板的“ 換刀 ”按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出 低 電平到 PNP 型 三極 管 9012的基極，三極管導(dǎo)通使得繼電器常閉觸頭打開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合， 常開(kāi)觸頭連接的是粉末狀組合刀具，此時(shí)文件將被切削成粉末狀，碎紙機(jī)開(kāi)機(jī)后將默認(rèn)使用刀具組合一，即切成條形狀。 R21 2P1Motor11 2P3Motor2接刀具組合 1接刀具組合 2+5V自恢復(fù)過(guò)壓保護(hù)ConnectTool SelectVin2K1RelayDC5V壓敏電阻Q19012D5IN4148 圖 碎紙刀具選擇電路 碎紙速度選擇電路 碎紙機(jī)速度選擇電路由三極管、繼電器等器件組成，如圖 所示當(dāng)控制面板的“快速”按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出 低 電平到三極管 9012 的基極，三極管導(dǎo)通使得繼電器常閉觸頭打開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合，電機(jī)被切換至低阻回路，電流增大，從而使得電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，碎紙機(jī)碎紙速度提高。繼電器常閉開(kāi) 關(guān)連接的是高阻回路，在沒(méi)有快速信號(hào)輸入時(shí)，碎紙機(jī)將默認(rèn)為中速碎紙。 圖 碎紙速度選擇電路 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 風(fēng)冷散熱電路 第七代產(chǎn)品，引入水冷或者風(fēng)冷系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行散熱，是的碎紙機(jī)持續(xù)碎紙時(shí)間達(dá)到 40 分鐘以上，大大延長(zhǎng)工作時(shí)間，本設(shè)計(jì)采用風(fēng)冷散熱，如圖 所示，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度比較高時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出高電平信號(hào)給三極管的基級(jí)，使得 NPN 三極管 Q4 導(dǎo)通，繼而啟動(dòng) P4 接口上的直流散熱風(fēng)扇，給電機(jī)散熱，已達(dá)到降溫目的。 100R12Q48050+5V12P4Header 2Cooling Fan風(fēng)扇接口 圖 風(fēng)冷散熱電路 安全 報(bào)警電路 本碎紙機(jī)增加了報(bào)警系統(tǒng) ，當(dāng)溫度過(guò)高、送入的紙張厚度過(guò)載、或者出現(xiàn) 其他故障時(shí)，單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，報(bào)警電路如圖 所示。 100R13Buzzer1Bell100R11Q38050+5VAlarm bell蜂鳴器 圖 安全報(bào)警電路 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計(jì)使用兩個(gè)七段 LED 數(shù)碼管來(lái)顯示當(dāng)前電機(jī)溫度值 。 LED 數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成 “ 8” 字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是 8 個(gè)。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。 當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的 2 個(gè) “ 8” 數(shù)碼管字樣了。 圖 數(shù)碼管管腳定義 如圖 所示， 如果要 顯示一個(gè)“ 2”字，那么應(yīng)當(dāng)是 a 亮 b 亮 g 亮 e 亮 d 亮 f 不亮 c 不亮 dp 不亮。 LED 數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有 寸、 1 寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫(huà)常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過(guò) 30mA。 數(shù)碼管分為共陰極和共陽(yáng)極兩種， 發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用 LED 數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是 0、 A、 B、 C、 D、 E、F。 本設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示電路如圖 所示，兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示溫度值的十位和個(gè)位。 K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1a1b1c1d1e1f1g1dp11KR151KR171KR191KR211KR231KR251KR271KR29顯示溫度十位+5V 圖 數(shù)碼管顯示電路 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 按鍵控制電路 碎紙機(jī)控制面板上設(shè)置有四個(gè)按鍵， 圖 為按鍵連線原理圖。 S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBSTOPFASTResetTool ChangeVCC 圖 按鍵控制電路原理圖 如表 所示，按鍵 S1（急停鍵）為急停剎車鍵，當(dāng)出現(xiàn)卡紙或者其他需要停機(jī)的時(shí)候，按下按鍵 S1，能夠?qū)⑺榧垯C(jī)主電機(jī)從電路中斷開(kāi)。按鍵 S2（換刀鍵）為換刀控制鍵，當(dāng)需要改變碎紙機(jī)的碎紙效果，改變碎片形狀，則按下 S2 鍵即可。按鍵 S3（調(diào)速鍵 ）為速度調(diào)節(jié)按鍵，當(dāng)在緊急情況出現(xiàn)或者時(shí)間緊張時(shí)，可以按下 S3 鍵，切換碎紙機(jī)工作速度，使碎紙機(jī)快速切碎文件。 S4 為復(fù)位鍵，按下 S4 能夠使單片機(jī)控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)，重新開(kāi)始。 表 按鍵編號(hào)與 對(duì)應(yīng) 功能表 按鍵編號(hào) 功 能 按鍵 S1 急停按鈕 按鍵 S2 刀具切換 按鍵 S3 速度切換 按鍵 S4 系統(tǒng)復(fù)位 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第四章 碎紙機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 由于 C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，易學(xué)易用因此，碎紙機(jī)控制系統(tǒng)軟件全部采用高級(jí)語(yǔ)言 C 語(yǔ)言編寫(xiě)。編程軟件為 Keil C51 編譯器 。 單片機(jī) C 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已有越來(lái)越多的人逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，其中以 C 語(yǔ)言為主。 C 語(yǔ)言由早期的編程語(yǔ)言 BCPL(Basic Combined Programming Language)發(fā)展演變而來(lái)。 1970 年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的 Ken Thompson 根據(jù)BCPL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)出 B 語(yǔ)言，并用 B 語(yǔ)言編寫(xiě)了著名的 UNIX 操作 系統(tǒng)。 1972～ 1973 年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的 在 B 語(yǔ)言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出 C 語(yǔ)言。目前，絕大多數(shù)的處理器開(kāi)發(fā)板使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)例程， C 語(yǔ)言發(fā)展非常迅速，成為最受歡迎的語(yǔ)言之一，主要因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的功能。歸納起來(lái) C 語(yǔ)言具有如下特點(diǎn) : C 語(yǔ)言具有結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)句。結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化 方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于維護(hù)及調(diào)試。 C 語(yǔ)言既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它即可以像匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址這些計(jì)算機(jī)基本工作單元進(jìn)行操作 。又能像其他高級(jí)語(yǔ)言一樣，編寫(xiě)出不依賴于特定的計(jì)