基于单片机的眼部按摩仪设计--控制系统设计
本文详细介绍了基于STC89C52单片机的控制系统设计。主要内容包括:1)单片机选型及外围电路设计,涵盖晶振电路、复位电路和LED指示灯模块;2)可充电模块设计,采用锂电池和USB充电保护电路;3)电路焊接与布局方案;4)软件开发环境介绍,包括Proteus仿真和Keil编程工具;5)单片机开发板功能说明及烧录方法。系统设计注重小型化、便携性和可靠性,采用成熟的电子元器件和模块化设计思路,通过仿真
2.总控制电路设计
2.1单片机的选择
2.1.1单片机的简介
这是一块多功能型的逻辑芯片,它相当于一台计算机,相比于计算机它只差了一些I/O设备,当它出现的时候就为许多领域的学习提供便利。
从上世纪90年代开始,单片机就开始被人们熟知,人们也逐步运用实践起来,开发了许许多多的电子产品,在几十年里的实践过程中,它已经积累了非常多的实践方案,开发应用的程度也十分深入了,实现现代许多智能化电子设备的创新与发展,单片机芯片能够将数据即时处理,而且处理的速度非常迅速,单片机拥有着强大的数据处理能力,给与了现代化技术更深层次的,更加高深的技术研究,把以前不可能实现的功能,无法想象的能力,放在现在都能够做到并且还能够在原本的基础上做的更加多的功能。
2.1.2 STC89C52的管脚信息
此次硬件设计采用STC89C52,如图2.1所示:
图2.1单片机管脚信息
2.2晶振电路
最重要的是不受到干扰,可靠性能好。晶振电路如图2.2所示
图2.2晶振电路
所用到的晶振和电容如下表2.1所示。
表2.1元件参数
电子元器件名称 规格型号 数量
晶振 12M49S 1
瓷片电容 22PF 50V 2
2.3复位电路
复位电路就是用于将电路一开始时保持在起始状态的,通过独立按键以及电容、电阻就能够做出来,复位电路的开启的方法有所不同,一般来说有2种,第一种是给电路上电之后单片机自行进行复位操作;第二种是通过按键来进行复位。设计的电路如图2.3所示。
图2.3复位原理图
2.5启停指示灯模块
此课题所设计的启停指示灯电路如图2.6所示。
图2.6指示灯原理图
2.5.1 LED灯的简介
在这次的课题的设计当中,用作指示灯的元器件正是发光二极管,LED灯已经在中国市场上逐渐取代了白炽灯,成为了各家各户的光,成为了人民最常用的灯饰产品,制造材料充沛,所以使得它的价格非常便宜,广受人民的喜爱,而在我国的中山市古镇镇的灯饰行业已经达到了“世界灯饰之都”的称号了,已经拥有了各式各样的灯,已经拥有着世界领先水平的灯饰制造技术,不管是塑料模具成型,电路驱动设计,发光二极管技术,都已经是世界前列的水平了,灯具模具的设计技术已经到达了领先水平。灯饰行业的发展让一个古镇发展成为了接近县级的都市。
2.5.2 LED灯的原理及运用
LED灯发光的颜色取决于内部材料的不同,取决于化学材料导电发光的材料不同,比如磷化镓、碳化硅、氮化镓等等材料分别能够使发光二级光发出红光、绿光、黄光、蓝光,这就是它发不同颜色光的基本原理。
接的正向电压的话,发光二极管就能正常地操作,发出你原本添加的材料类型的光,如果接的反向电压的话,少数电子很难注入和流动,所以一般不发光,发出多强的光跟电能有关系,流过发光二极管的电流有多大,它所产生的光能就能有多大,本次课题所用到的发光二极管如图2.7所示。
图2.7发光二极管
3.可充电模块设计
3.1电池的选择
由于需要尽量减少其空间的使用,本文采用的是市面上专为DIY设计所生产的可充电锂电池,在一部按摩仪里面的空间就很小,所以尽量选择了比较小型的锂电池,为了在享受按摩的时候不受到充电线的影响,随时随地的充电,只需要一条几乎挨家挨户都拥有的USB充电线就可以充电,所以排除了一次性电池的选择,选择了可充电的市面上常用的可充电锂电池,实物如图2.18所示。
图3.1锂电池
3.4 USB充电保护模块
为了使锂电池能够充上电,本文使用了经常使用的micro接口模块,在模块当中设计有着充电显示灯,非常地方便设计电路,节省了很多地方,技术也老道,成熟,一般都非常地安全,不会出现什么大问题,如下图3.6所示。
图3.6 USB保护模块实物图
4.电路框架与焊接
4.1电子元件的焊接
所有的元器件的焊接都是经过本文设计的仿真大致模样来设计焊接线路的,如图4.1所示。
图4.1总电路线路图
为了尽可能地把须有的电子元件密集且有序地焊接在电路板上,除了电路板上的电路设计外,还有考虑所用到的模块的安装输入端口。在电热丝的长度选用方面都得需要很多次的测试与调试才能够将电热线的温度掌控住,在不损坏元件的前提下,把锂电池、USB充电模块、DC升压片、7805三端稳压模块、STC89C52、振动电机模块、热敷恒温模块焊接完整,要注意三极管各个引脚对应的揭发,各个模块的政府及不能接反了。
5.控制程序的设计
5.1 Proteus的简介
这款软件能够把市面上绝大部分元器件都能够画在板子上,设计思路清晰,所以在这里简单地介绍下这一款。
它是一款集原理图布图、代码调试、电路仿真、PCB设计、虚拟模拟合为一体的设计平台,它是可以帮助人们从一个概念开始真正完整地设计出产品的很完美的帮手,里面含有着市面上各式各样的以前的火热的芯片,里面具有着几乎市面上所有的电子元器件,当中我基本能够在Proteus软件中找到我所需要的元件,在最近的软件更新中
而它拥有的基本操作一般都是这么一个流程的,首先建立一个属于最近的仿真文件夹,按照教程建好保存好最近的文件之后,选择好自己所需要的芯片放在电路图中后,就开始在Component Mode中寻找各种电子元器件,再将自己需要的电子元器件放置在电路图中,经常会用到的Terminals Mode中的地线跟电源线,所以在同学们的课题设计与毕业设计中都能够运用的到,是我们学生从理论走向实践的重要环节,随着科技的发展这些仿真技术的推广,让广大学生群体都有了很好的学习资源,相对于以前的刻苦的学习环境来说,这无疑是人类的一大步,仿真技术的推广无疑给与了我们学生的学习实践,学习资源,很多同学都认为单片机的学习,拥有了仿真技术的出现,大大地提高了同学们的兴趣,在仿真实践当中汲取了养分,吸收了大量的知识,提高了我们的动手能力,广泛地被师生们科学家们运用,它具有这很大的推广利用价值,所以各类院校都运用这款软件来进行教学。
5.2 keil uVsion 的简介
本文运用这款软件编写所需要的程序,导入到仿真里面试试看能否仿真出所设计的功能,响应。可写性都有着很大很明显的优势,所以keil 才被选取高校里面教书的必学软件,Keil提供了许许多多的容易看懂和使用的集成环境、强大的功能,一定能让你事半功倍,更加简单地设计出所需要的代码,为社会提供新鲜技术和发明,推动经济的发展,而通过其中做出来的产品能够推动全国人名的生活水平的发展。
在最根本的学习流程就是学习建立新的文件流程步骤,以下是建立新项目基本步骤打开keil uvision2,点击项目栏里面的project里面的new uvision project新项目建好之后再点击工具栏里的file里面的new新建一个文件,这时候就必须要注意了,一定要将它保存为尾缀是.c的格式,这是这款软件对于C语言的规定,记住就好,然后在keil uvision2的左边的project里面的窗口,双击Target 1文件名里面的的Sourse Group 1,在经过以上操作之后就可以在里面开始写你的代码了下面图5.1是keil uvision2的操作窗口。
图5.1操作窗口
5.4单片机开发板和烧录
对于学习研究单片的初学者而言,单片机的开发板也称为面包板正是所需要学习工具,如下图5.3所示
图5.3 51单片机开发板
5.4.1开发板功能介绍
里面的教程教导了很多的学习方法,和学习视频,本套教程可兼容普中 51-单核-A2、51-双核-A6、普中 51-双核-A7、HC6800-EM3 V3.0、HC6800-EM3 V2.2、HC6800-EM3 V2.2C 开发板,普中 51-双核-A6 开发板 与普中 51-双核-A7、HC6800-EM3 V3.0、HC6800-EM3 V2.2、HC6800-EM3 V2.2C
开发板内的模块设计绝大多数一样,只是部分模块设计不同而已,比如普中 51-
双核-A6,A2 开发板采用的是 STC89C52 和 STC8A8K64S4A12 双 51 内核 CPU 设计,
对于普中 51-单核-A2 等,默认使用的是 STC89C52 单 CPU 设计,其内部模块与普
中 51-双核-A6 开发板几乎一样,只是一个是单 CPU 设计,一个是双 CPU 设计,
而且普中 51-单核-A2 开发板部分 IO 口与部分模块相互关联,而其它部分开发板
开放 IO 口连接完全开放,所以这部分开发板可以按照普中 51-单核-A2、 HC6800-EM3 V3.0、HC6800-EM3 V2.2、HC6800-EM3 V2.2C 开发板的实验接线方 式操作,因此教程也就通用。
5.4.2普中 51-单核-A2 开发板模块介绍
开发板各功能模块图5.4如下:
图5.4模块分布图
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