【文章內容簡介】 大，傳送給NE555處理。當系統(tǒng)漏電時，鋼筋彎箍機殼體具有電動勢，此時電路檢測到殼體信號并驅動繼電器工作切斷相關電路，電機瞬即處于斷電狀態(tài)，5號指示燈將被點亮，以保護操作人員安全。實現(xiàn)對系統(tǒng)進行實時漏電保護。漏電測試開關即是電壓表工作開關，當出現(xiàn)漏電情況后，為方便操作人員排除故障，系統(tǒng)設置了漏電檢測按鈕，手動檢測系統(tǒng)漏電情況，作為排除故障的參考。重慶大學本科學生畢業(yè)設計（論文） 程序設計說明3 程序設計說明1 系統(tǒng)流程圖1號2號指示燈和繼電器置零讀取當前溫度判斷溫度是否合理并標記讀取撥碼開關角度參數(shù)判斷角度設置是否合理并標記?開始行程開關觸發(fā)電機停止置零顯示角度參數(shù)獲取角度參數(shù)驅動電機電機完成角度運轉電機急停顯示角度顯示溫度否否是是是是否開關1常開?啟動按鈕?復位按鈕溫度安全?否圖 31 系統(tǒng)流程圖 延時程序延時子程序就是通過執(zhí)行一些沒用但又占用時間的指令的集合。這個子程序可以用于很多延時的地方因為它延時的時間可以通過賦值進行改變，所以通用性好，可以將幾個延時子程序合為一個，只用在調用前給函數(shù)變量賦值，即可根據(jù)用戶的需要延時，流程圖見下圖。 給R6放初值執(zhí)行三條空指令返回R61，判斷R6是否為0R71，判斷R7是否為0圖 32 延時程序流程圖 溫度傳感器溫度傳感器基于DS18B20芯片建立，先將傳感器初始化，即單片機將傳感器DQ位拉低，然后通過脈沖信號讀取傳感器信息，通過內部存儲器的序列號溫度轉換確定讀取溫度寄存器（共可讀9個寄存器） 前個數(shù)值，就是系統(tǒng)所測定的最終溫度。開始傳感器初始化讀取溫度寄存器內容溫度轉換溫度值返回結束圖 33 溫度讀取函數(shù)流程圖 74HC595串口通信初始化單片機輸出數(shù)碼管片選地址把每一位數(shù)據(jù)依次移入寄存器同時輸出8位數(shù)據(jù)到數(shù)碼管結束圖 34 74HC595串口通信程序流程圖74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，數(shù)據(jù)在SHcp的上升沿輸入到移位寄存器中，在STcp的上升沿輸入到存儲寄存器中去，當OE端為低電平時，存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。即實現(xiàn)了串口輸入，輸入內容存儲，一次性并行輸出的過程。 數(shù)碼管實時溫度顯示和角度參數(shù)顯示本次設計數(shù)碼管采用動態(tài)顯示方式。片選信號由74HC595輸出，位選信號由單片機通過I/O口直接控制。開始空指令賦予FFFF第一位熄滅第一位賦予F動態(tài)掃描依次輸出段選信號是是否否Key1=0?角度大小合理?圖 35 數(shù)碼管顯示流程圖 BCD數(shù)字撥碼開關撥碼開關(也叫DIP開關，撥動開關,超頻開關，地址開關，撥拉開關，數(shù)碼開關，指撥開關)是一款用來操作各種各樣的撥碼開關?？刂频牡刂烽_關，采用的是0/1的二進制編碼原理。通俗的說也就是一款能用手撥動的微型的開關，所以也通常叫指撥開關的也很多。單片機本身是不會處理十進制數(shù)的，所有電腦能識別十進制數(shù)都必須有一個操作系統(tǒng)（也就是有一個底層的管理軟件），但BCD不存在與單片機的雙向交互，無法對單片機信號作出反應，因為其資源太少轉不過來。因此我們需要將BCD撥碼開關的二進制讀取到單片機并轉化為十進制數(shù)，反饋給單片機控制系統(tǒng)。二進制讀取和轉化通過編程實現(xiàn)。利用一個數(shù)的轉換方法來實現(xiàn)一個最基礎的答復。系統(tǒng)流程圖如下所示：開始獲取I/O口地址轉化為8位2進制數(shù)屏蔽低四位地址屏蔽高四位地址轉化為十進制轉化為十進制返回圖 36 撥碼開關流程圖 繼電器和按鍵掃描P1^4置高繼電器工作結束否是開始溫度安全？圖 37 繼電器工作流程圖繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。繼電器當有電流通過時，線圈產(chǎn)生磁力觸發(fā)開關跳變，實現(xiàn)相關電路的導通或者切斷。由于設計中按鈕個數(shù)并不多，在I/O口足夠的前提下，按鍵采用直接接地的方式，不必采用矩陣式鍵盤接法。系統(tǒng)初始化將按鍵對應I/O口拉高，當按鈕按下時，I/O口跳變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C獲取到信號并作出相關判斷。為了防止誤判或者誤操作，要求按鍵按下時的低電平維持很短的一定時間才能生效，引用延時函數(shù)進行二次判斷即可。 極限保護極限保護包含了軟件保護和硬件保護兩個過程。軟件通過編程實現(xiàn)所控制角度范圍限制在15——200度之間，超過系統(tǒng)允許范圍相應指示燈點亮，同時單片機向電機發(fā)送急停信號，電機將失去啟動和復位功能，無法工作。硬件極限保護采用行程開關實現(xiàn)。在復位起點和行程終點設置行程開關，當意外故障導致電機轉動角度超出系統(tǒng)貴度角度范圍以外時，行程開關將切斷電機電源，電機停止工作。開始電機電源斷開結束否是否是行程開關觸發(fā)角度大小合理？圖 38 極限保護流程圖重慶大學本科學生畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)的安裝調試說明4 系統(tǒng)的安裝調試說明 軟件調試軟件部分包括keil和protues軟件的聯(lián)合使用和仿真調試。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。本次課題設計采用的是基于AT89C51單片機的C語言編程控制，變采用keil軟件進行編程調試。圖 41 Keil調式界面截圖Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯。本次課題設計采用protues軟件進行仿真調試。上電前對系統(tǒng)中各部分進行模擬仿真檢測是單片機使用中的一個良好設計。在硬件設計時也應該細細考慮將各個使用到的芯片、接口設計成容易使用軟件進行測試的模式。很多有經(jīng)驗的單片機設計者都會在系統(tǒng)上電時（特別是第一次上電時）進行全面的檢測，或者更進一步，將系統(tǒng)的運行狀態(tài)中分為測試模式和正常運行模式，通過加入測試模式對系統(tǒng)進行詳細的檢測，使得系統(tǒng)的批量檢測更為方便容易。另外要注意的是，一個簡單明了的故障顯示界面也是頗要費得心思的。比如：系統(tǒng)的外部RAM（數(shù)據(jù)存儲器）是單片機系統(tǒng)中常用的器件。外部RAM 如果存在問題，程序通常都會成為無法控制。因此，程序在啟動時（至少在第一次上電啟動時）一定要對外部RAM 進行檢測。另外，在仿真前要做好充分的準備。單片機硬件仿真器給單片機開發(fā)者帶來了極大的方便，同時也很容易造成人的依賴性。很多時候，沒有仿真器卻能促使工程師寫出更高質量的程序。在硬件仿真調試之前，下面準備工作將是必要的：（1）程序編完后，對代碼仔細逐行檢查。檢查代碼的錯誤，建立自己的代碼檢查表，對經(jīng)常易錯的地方進行檢查。檢查代碼是否符合編程規(guī)范。（2）對各個子程序進行測試。測試的方法：用程序測試程序，編制一個調用該子程序的代碼，建立要測試子程序的入口條件，再看看它是否按預期輸出結果。如果代碼有修改，再次對代碼進行檢查。 軟硬聯(lián)調Keil uVision4運行沒有錯誤之后，系統(tǒng)將生成hex文件。將hex文件加載到單片機進行軟硬聯(lián)調，以確定編程有沒有算法錯誤，施法達到了系統(tǒng)所需要的要求和規(guī)范。常規(guī)單片機的應用當中，都是編程后利用Keil uVision4來進行編譯，再生成的HEX文件裝入芯片中，采用proteus軟件來仿真，檢驗功能是否能夠正常實現(xiàn)。仿真成功后，焊接硬件電路，通過ISP下載器將hex文件燒制到單片機。 電機運轉測試 通電后，保持1號開關常閉，4號LED指示燈亮，數(shù)碼管顯示“120”，第一位數(shù)碼管熄滅。調節(jié)BCD數(shù)字撥碼開關到15到200之間，觀察數(shù)碼管顯示。發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)值與BCD撥碼開關所在數(shù)值相對應，調節(jié)BCD撥碼開關，觀察到同步顯示功能正常。調節(jié)BCD撥碼開關數(shù)值到15到200之外，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示跳變?yōu)椤癋FFF”，同時1號指示燈被點亮，按下按鈕1，電機無反應。調節(jié)BCD數(shù)字撥碼開關回到15到200之間，數(shù)碼管恢復同步顯示，1號指示燈熄滅。分別將BCD撥碼開關調節(jié)到30，90，120，180，按下按鈕1啟動電機，觀察到電機所轉過角度與所設置參數(shù)相對應。按下按鈕2，電機開始反轉。表明電機運轉功能正常，軟件極限保護功能正常。 溫度保護測試通電后，保持1號開關常開，4號LED指示燈亮，數(shù)碼管顯示“F099”。既系統(tǒng)當前溫度為99度，觀察下方DS18B20數(shù)字溫度傳感器示數(shù)，與數(shù)碼管示數(shù)相吻合。調節(jié)DS18B20數(shù)字溫度傳感器參數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管同步顯示正常。發(fā)現(xiàn)繼電器跳變，3號LED指示燈被點亮，4號LED指示燈熄滅，按下1號按鈕，電機無反應，按下2號按鈕，電機無反應，表明系統(tǒng)處于溫度保護狀態(tài)，電機停止待機狀態(tài)。調節(jié)DS18B20數(shù)字溫度傳感器參數(shù)到100度以內，繼電器回復初始狀態(tài)，3號LED指示燈熄滅，4號LED指示燈被點亮。按下按鈕1，電機開始運轉，2號指示燈被點亮。重復測試，按下按鈕2，電機反轉。測試項目全部正常。 數(shù)碼管溫度檔角度檔切換功能測試通電后，保持1號開關常開，4號LED指示燈亮，數(shù)碼管顯示“F099”。與溫度傳感器示數(shù)相對應。按下1號開關，數(shù)碼管顯示跳變?yōu)椤?20”，與BCD數(shù)字撥碼開關參數(shù)相對應。再按一次1號開關，數(shù)碼管顯示跳變回“F099”，與溫度差un干起示數(shù)相對應。表明數(shù)碼管溫度檔角度檔切換功能正常。 電機急停功能測試通電后，保持1號開關常開，4號LED指示燈亮，數(shù)碼管顯示“F099”。調節(jié)BCD撥碼開關到15到200之間，按下按鈕1啟動電機，2號LED指示燈被點亮，電機運轉過程中按下2號開關，觀察到電機停止運行，2號LED指示燈和4號LED指示燈同時熄滅。再按下2號開關，電機已然停止狀態(tài)，4號LED被點亮。按下2號按鈕，電機開始復位。2號LED指示燈被點亮。復位過程中按下1號開關，觀察到電機停止運行，2號LED指示燈和4號LED指示燈同時熄滅。再按下2號開關，電機已然停止狀態(tài)，4號LED被點亮。表明電機急停功能正常。 系統(tǒng)漏電測試打開漏電電路proteus仿真，通電后，保持開關常開，讀取電壓表示數(shù)為0V，對應未漏電狀態(tài)。按下開關使開關處于常閉狀態(tài)，讀取電壓表示數(shù)為218V,對應漏電狀態(tài)。表明漏電電路正常工作，能準確監(jiān)測到電路漏電狀態(tài)。重