摘要本課題主要是遠(yuǎn)紅外按摩床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)開始之前必須先了解遠(yuǎn)紅外按摩床設(shè)計(jì)要求、實(shí)現(xiàn)功能。由此設(shè)計(jì)硬件電路，并按照要求選擇合適的器件。硬件電路主要是利用單片機(jī)作為最小系統(tǒng)，外擴(kuò)展一系列其他模塊電路來實(shí)現(xiàn)功能。主要包括設(shè)計(jì)霍爾傳感器電路，實(shí)現(xiàn)位置控制；設(shè)計(jì)繼電器電路，控制按摩、震動和遠(yuǎn)紅外加熱；設(shè)計(jì)時針電路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時時間顯示及定時控制；設(shè)計(jì)電源電路，具有12伏、5伏和6伏輸出等。軟件設(shè)計(jì)則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的硬件電路，和制定的工作流程編寫。遠(yuǎn)紅外按摩床控制系統(tǒng)的工作原理主要是通過用單片機(jī)作為主控部件，霍爾傳感器作為位置采樣部件，固態(tài)繼電器及小型雙路繼電器作為開關(guān)部件，時鐘芯片作為實(shí)時時鐘及定時部件，蜂鳴器作為狀態(tài)提示部件，外擴(kuò)按摩電機(jī)，震動電機(jī)，遠(yuǎn)紅外加熱板，實(shí)現(xiàn)按摩床定位按摩，選擇震動，選擇遠(yuǎn)紅外加熱及實(shí)時時間顯示和定時等功能。除此之外，還可以通過按鍵電路的按鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)位，確定和選擇等操作，以達(dá)到能根據(jù)用戶的實(shí)際需求靈活的修改工作參數(shù)，讓用戶可以很方便的尋找到適合的按摩方式。關(guān)鍵詞最小系統(tǒng)；硬件電路；工作流程；軟件設(shè)計(jì)ABSTRACTTHEMAINTOPICISTHEFARINFRAREDMASSAGEBEDCONTROLSYSTEMDESIGNATTHEBEGINNINGOFTHEDESIGNBEFORETHEJIEYUANINFRAREDMASSAGEBEDDESIGNREQUIREMENTS,TOACHIEVEFUNCTIONALTHEDESIGNOFTHEHARDWARECIRCUIT,ANDINACCORDANCEWITHTHEREQUIREMENTSTOCHOOSETHERIGHTDEVICETHEHARDWARECIRCUITISMAINLYTHEUSEOFSINGLECHIPMICROCOMPUTERASAMINIMUMSYSTEM,ANDASERIESOFOTHEREXPANSIONMODULECIRCUITTOREALIZETHEFUNCTIONOFMAINLYINCLUDESTHEDESIGNOFHOLZERSENSORCIRCUIT,TOREALIZETHEPOSITIONCONTROLDESIGNOFRELAYCIRCUIT,THECONTROLMASSAGE,VIBRATIONANDFARINFRAREDHEATINGCLOCKCIRCUITDESIGN,TOACHIEVEREALTIMEDISPLAYANDTIMINGCONTROLDESIGNOFPOWERSUPPLYCIRCUIT,WITHTHE12V,5VOLTSANDTHE6VOLTOUTPUTSOFTWAREDESIGNSHOULDBEBASEDONEXISTINGHARDWARECIRCUIT,ANDMAKETHEWORKPROCESSTOPREPAREFARINFRAREDMASSAGEBEDCONTROLSYSTEMPRINCIPLEOFWORKMAINLYBYUSINGTHESINGLECHIPASTHEMAINCONTROLUNIT,HOLZERSENSORASTHEPOSITIONSAMPLINGPART,SOLIDSTATERELAYANDSMALLDUALRELAYASPARTOFTHESWITCH,THECLOCKCHIPASAREALTIMECLOCKANDTIMINGCOMPONENTS,BUZZERASTHESTATEPROMPTINGPART,SPREADTHEMASSAGEMOTOR,VIBRATIONMOTOR,FARINFRAREDHEATINGPLATEREALIZATIONOFPOSITIONINGMASSAGE,MASSAGEBED,SELECTIONOFVIBRATION,SELECTIONOFFARINFRAREDHEATINGANDREALTIMEDISPLAYANDTIMINGFUNCTIONSINADDITION,BUTALSOTHROUGHBUTTONCIRCUITKEYSFORDATAREDUCTION,IDENTIFICATIONANDSELECTIONOFOPERATION,INORDERTOACHIEVEACCORDINGTOTHEUSERSACTUALDEMANDFORFLEXIBLEMODIFYOPERATINGPARAMETERS,SOTHATUSERSCANEASILYFINDTHESUITABLEWAYOFMASSAGEKEYWORDSMINIMUMSYSTEMHARDWARECIRCUITWORKFLOWSOFTWAREDESIGN目錄第一章緒論111引言112選題背景及現(xiàn)狀2第二章總體方案設(shè)計(jì)3第三章具體方案設(shè)計(jì)531單片機(jī)的選擇5311選擇AT89C52的理由5312管腳信息介紹732實(shí)時時間電路8321計(jì)時模式的選擇8322時鐘芯片的選擇8323各管腳的信息介紹833數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)933溫度檢測模塊的設(shè)計(jì)11331溫度傳感器的選擇11332各管腳的信息介紹1234霍爾電路模塊的設(shè)計(jì)1235電機(jī)及加熱模塊的設(shè)計(jì)13第四章主要硬件元器件簡介1441AT89C52單片機(jī)14411AT89C52系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)14412AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)14413AT89C52單片機(jī)的引腳功能說明15414AT89C52單片機(jī)的時鐘電路16415AT89C52單片機(jī)的復(fù)位電路1642時鐘芯片（DS1302）18421引腳功能及結(jié)構(gòu)18422注意事項(xiàng)1843溫度傳感器（DS18B20）19431特點(diǎn)19432DS1820使用中注意事項(xiàng)2044AT24C16EEPROM簡介20441特點(diǎn)20442引腳說明2145反相器ULN2003器件21451作用21452接線介紹2246固態(tài)繼電器22461固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)22462固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng)23第五章功能分析及參數(shù)計(jì)算2451功能分析24511時鐘功能24512溫度檢測功能24515局部按摩功能24514按摩及熱療功能25515提示報(bào)警功能2552參數(shù)計(jì)算25521復(fù)位電路25522數(shù)碼管電路的計(jì)算26523DS1302時鐘芯片晶振的計(jì)算26第六章硬件開發(fā)工具簡介2761原理圖的繪制2762畫原理圖元件庫2863電路板設(shè)計(jì)2864繪制PCB圖2965繪圖總結(jié)31第七章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3271系統(tǒng)工作流程圖3272軟件設(shè)計(jì)33721系統(tǒng)初始化的程序設(shè)計(jì)33722按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)33723選擇按摩位置的子程序設(shè)計(jì)35第八章調(diào)試過程3681硬件調(diào)試3682軟件調(diào)試37821調(diào)試軟件37822調(diào)試程序38第九章結(jié)論4191論文總結(jié)4192主要工作及結(jié)論4293存在問題4294感想42參考文獻(xiàn)44附錄A原理圖45附錄C程序清單47第一章緒論11引言隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，溫飽已不再是困擾老百姓的頭等大事，人們已將注意力轉(zhuǎn)向各種提高精神享受、提高身體機(jī)能上。正是如此，各種保健器械如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，諸如按摩床、按摩墊、足浴盆等數(shù)不勝數(shù)其中，按摩床又以其完善的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的功能深受人們的青睞。按摩床是根據(jù)中國博大精深的經(jīng)絡(luò)學(xué)、人體工程學(xué)及歐美保健科技，精心設(shè)計(jì)而成。設(shè)計(jì)獨(dú)特、輕便、簡捷，集推拿、指壓、刮沙、熱灸、遠(yuǎn)紅外振動按摩，又分自動與手動兩種工作方式，鑒于其平臺的良好，仍可以對之進(jìn)行不斷的加裝擴(kuò)展其功能。輕便型設(shè)計(jì)，簡潔大方，易安裝，可折疊，空間占用率低等優(yōu)點(diǎn)，是億萬家庭尋求健康、休閑養(yǎng)生的最佳保健產(chǎn)品。較于其他保健產(chǎn)品，其具有以下三大優(yōu)點(diǎn)1、脊椎矯正床墊中置有一組電機(jī)，在微電腦控制下，按設(shè)計(jì)程序沿脊柱上下振動，對脊椎彎曲、關(guān)節(jié)功能紊亂等狀況進(jìn)行矯正，對脊神經(jīng)進(jìn)行疏理，以糾正神經(jīng)功能異常，維護(hù)神經(jīng)正常傳導(dǎo)。神經(jīng)功能的正?；軌蛟鰪?qiáng)內(nèi)臟器官及四肢組織的活力，以此治療多種慢性病癥。2、指壓按摩指壓醫(yī)療原理認(rèn)為，疾病是體內(nèi)能量得不到釋放和能量不均所引起的。指壓按摩是通過手掌、大拇指、手指關(guān)節(jié)、肘、膝、甚至是腳底進(jìn)行施壓，沿著經(jīng)穴線和能量導(dǎo)管，對全身數(shù)百個經(jīng)穴進(jìn)行按摩，安全、有效、簡便、易行，對維持健康、增強(qiáng)活力、均衡氣血起著重要的作用。采用獨(dú)特的排列方式，利用自身體重對人體背部重要穴位施壓，是一種最自然的指壓按摩方式。3、熱療熱屬于物理能量的一種，其生物學(xué)上的變化，在物理治療中是最常用的一種方法。通過對人體表面的經(jīng)絡(luò)、穴位及疼痛的部位施加一定的熱量，給予經(jīng)絡(luò)以溫暖的氣息，使氣血循環(huán)通暢，從而達(dá)到防病治病的目的。從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上講，利用熱療，能提高細(xì)胞組織的能力，減輕疼痛，增強(qiáng)血液循環(huán)，緩解炎癥性反應(yīng)和水腫，從而發(fā)揮其臨床治療效果。12選題背景及現(xiàn)狀當(dāng)今信息革命的浪潮正在沖擊著世界的每一個角落，世界同一市場正在形成，全球經(jīng)濟(jì)一體化正以超乎尋常的速度發(fā)展。因此，保健業(yè)所面臨的環(huán)境比以往任何時候都要復(fù)雜多變，競爭之激烈。在時空上超越了國家、地區(qū)的界限，而延伸至全球的每個角落。保健業(yè)要有能力對其外部環(huán)境的瞬間變化作出快捷反應(yīng)，必須采用先進(jìn)的保健技術(shù)、戰(zhàn)略理念，以求得長期的生存和發(fā)展。按摩床也隨著科技進(jìn)步，逐步發(fā)展，其發(fā)展趨勢有智能化、小型化、集成化、專業(yè)化、信息化等等。而國內(nèi)的保健企業(yè)卻并未順應(yīng)時代的潮流，而是只在中低端發(fā)展，其生產(chǎn)的產(chǎn)品集成度低，只能近乎于零。本課題的設(shè)計(jì)采用了最小系統(tǒng)是AT89C52單片機(jī)，這種型號的單片機(jī)有很廣泛的使用，它結(jié)構(gòu)簡單使用方便，對它的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這為以后的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。再加上隨著社會的迅速發(fā)展，用戶對按摩床的要求也越來越高，而本課題研究的遠(yuǎn)紅外按摩床具有實(shí)時時間顯示及定時控制、加熱振動、溫度報(bào)警等功能，這樣更有助于實(shí)現(xiàn)按摩床的集成化、智能化，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。第二章總體方案設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)主要是針對遠(yuǎn)紅外按摩床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為了使其成本小，功能齊全，所以選擇器件的時候，要科學(xué)選擇各原器件，使個器件硬件資源能得到充分的利用。硬件電路主要是利用單片機(jī)AT89C52作為最小系統(tǒng)，外擴(kuò)展一系列其他模塊芯片來實(shí)現(xiàn)控制功能。主要包括霍爾傳感器電路、繼電器電路、時鐘電路、電源電路，按鍵控制電路等。其具體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)紅外按摩床的控制系統(tǒng)的主要模塊可劃分為7部分1、時鐘電路。該模塊主要用于遠(yuǎn)紅外按摩床的實(shí)時計(jì)時。2、顯示模塊。該模塊主要用于遠(yuǎn)紅外按摩床的實(shí)時顯示和定時的倒計(jì)時顯示，便于用戶了解實(shí)時時間和按摩的進(jìn)程。3、溫度檢測模塊。該模塊主要用于完成對遠(yuǎn)紅外按摩床的溫度檢測。4、霍爾電路模塊。該模塊主要用于實(shí)現(xiàn)位置采樣，并送入單片機(jī)，用于了解按摩部位的狀況，使單片機(jī)及時作出決策。5、電機(jī)及加熱模塊。該模塊主要完成的是對按摩床的主電路進(jìn)行控制1，按摩電機(jī)的控制；2，振動電機(jī)的控制；3，加熱電路的控制。利用固態(tài)繼電器和普通繼電器的組合對三個主電路進(jìn)行控制，達(dá)到弱電控強(qiáng)電的目的，有效的保護(hù)用戶。單片機(jī)最小系統(tǒng)顯示模塊溫度檢測模塊霍爾電路模塊電機(jī)及加熱模塊蜂鳴器提示模塊按鍵輸入指示時鐘電路6、按鍵輸入指示模塊。該模塊負(fù)責(zé)響應(yīng)按摩機(jī)的20個按鍵輸入信號，并利用指示燈顯示當(dāng)前工作狀態(tài)。7、蜂鳴器提示模塊。該模塊完成的是按摩床的報(bào)警和工作提示，在一般工作情況下，蜂鳴器都會發(fā)聲報(bào)警（例如超溫報(bào)警，超時報(bào)警）。第三章具體方案設(shè)計(jì)31單片機(jī)的選擇這次硬件設(shè)計(jì)采用型號為AT89C52的單片機(jī)，其管腳圖如圖31所示圖31AT89C52管腳示意圖311選擇AT89C52的理由此次選擇了芯片AT98C52單片機(jī)，由于該單片機(jī)的內(nèi)部ROM為8KB，比AT89C51單片機(jī)的多了4KB；而且內(nèi)部RAM（256B）也比51系列的單片機(jī)（128B）多了128B，這樣就避免了因?yàn)榇鎯臻g不足而進(jìn)行的存儲器擴(kuò)展，大大方便了設(shè)計(jì)的工作，而且也減少了因擴(kuò)展而增加的成本價格；另一方面，52系列的單片機(jī)擁有8個中斷源，3個定時/計(jì)數(shù)器，具有比其他型號單片機(jī)更完整的功能。而且52系列單片機(jī)能和51系列單片機(jī)的指令完全兼容，這樣就為在處理一些51系列指令的時候提供了方便，進(jìn)而使由單片機(jī)組成的最小系統(tǒng)功能更加完善。另外，52系列單片機(jī)選用的晶振頻率為110592MHZ。通常用110592MHZ晶振頻率是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無誤差的波特率，具體計(jì)算過程如下如我們要得到9600BIT/S的波特率，晶振頻率為110592MHZ和12MHZ，定時器1為模式2，SMOD設(shè)為0，分別看看那所要求的TH1為何值。代入公式對于110592MHZ9613259/12561MTH5TH對于12MHZ0/127上面的計(jì)算可以看出使用12MHZ晶振頻率的時候計(jì)算出來的TH1不為整數(shù)，而TH1的值只能取整數(shù)，否則它就會有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的9600BIT/S波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用110592MHZ的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計(jì)。此外，我們選擇AT89C52而沒有選擇AT89C51的單片機(jī)，這是因?yàn)榍罢叨嗔艘粋€T2定時器，在進(jìn)行通信的過程中，我們要選用不同的波特率，所以只能選用方式1和方式3，其速率是取決于定時器1或定時器2的定時值（溢出速率）。AT89C51和AT89C2051等51系列芯片只有兩個定時器，定時器0和定時器1，而定時器2是89C52系列芯片才有的。這樣就使該控制系統(tǒng)具有更全面的功能。312管腳信息介紹此次設(shè)計(jì)主要利用單片機(jī)AT89C52作為主導(dǎo)模塊，擴(kuò)展其他功能模塊。P0口主要控制按鍵的選擇功能如表31；P1口主要用于輸出按摩電機(jī)的啟停信號、正反轉(zhuǎn)信號、振動電機(jī)的啟停信號、熱療信號和蜂鳴器的報(bào)警信號如表31。P2口主要用于控制數(shù)碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示時間結(jié)果。P3口主要用于輸入霍爾傳感器的位置采樣信號。時鐘振蕩器如圖32所示此次總的采用內(nèi)部（見圖32左圖），其中振蕩電路中的電容有兩種材料可以選擇，一種是石英晶體，另一種是陶瓷諧振器；前者要求電容容量在30PF左右，后者為40PF左右，所以考慮到成本方面的問題，此次設(shè)計(jì)中采用石英晶體。電容容量不能過大或過小，這是因?yàn)殡娙莸娜萘窟^大或是過小會影響到振蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性。表31P0和P1口的定義圖32振蕩電路但是用戶也可以采用外部振蕩電路（見圖32右圖），這時時鐘脈沖接XTAL1，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，而且XTAL2懸空。但是外部時鐘脈沖對最小高電平持續(xù)時間和最大低電平持續(xù)時間要求比較嚴(yán)格，這樣就會增加實(shí)現(xiàn)的難度，所以選擇了內(nèi)部振蕩電路。32實(shí)時時間電路在確定了單片機(jī)的型號后，我決定按照之前劃分的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行的是實(shí)時時間模塊的設(shè)計(jì)，該模塊主要用于遠(yuǎn)紅外按摩床的實(shí)時計(jì)時，便于用戶了解實(shí)時時間。P0口引腳功能特性P1口引腳功能特性P01按摩選擇鍵P10蜂鳴P02開關(guān)鍵P11反轉(zhuǎn)P03按摩鍵P12振動P04振動鍵P13加熱P05熱療鍵P14運(yùn)轉(zhuǎn)P06時間時鍵P07時間分鍵321計(jì)時模式的選擇首先我考慮到單片機(jī)本身可以計(jì)時，這樣可以簡化設(shè)計(jì)，無需增加太多器件就可達(dá)到計(jì)時的目的。但考慮到實(shí)時的要求和用單片機(jī)計(jì)時會耗費(fèi)不多的資源，所以我決定放棄用單片機(jī)計(jì)時，選用時鐘芯片計(jì)時。322時鐘芯片的選擇在放棄利用單片機(jī)計(jì)時之后，我開始搜集并比較現(xiàn)有的計(jì)時芯片。在參考了資料后，我選取了2種芯片進(jìn)行比較、篩選，分別是都是美國DALLAS公司的DS1616和DS1302，通過比較他們的功能和成本方面的問題來決定選擇哪一型號的芯片。DS1616是美國DALLAS公司推出的一種帶實(shí)時時鐘的集成數(shù)據(jù)采集記錄器件。它由控制邏輯、實(shí)時時鐘、通信端口、溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成。片內(nèi)還集成了1個范圍在4085攝氏度的溫度計(jì)和3路A/D通道。DS1302也是美國DALLAS公司推出的一款計(jì)時器件。其可以工作于24小時模式和AM/PM的12小時模式。器件采用了簡單的I2C三線通信方式，便于節(jié)省芯片和與之接口的微處理器的管腳的數(shù)量。芯片有著2055V的寬供電電壓范圍，并且功耗很低，在20V供電時僅耗300MA電流。從設(shè)計(jì)的難易度、時鐘工作方式、經(jīng)濟(jì)型和節(jié)約資源的角度綜合來考慮，我選擇使用DS1302時鐘芯片作為本次設(shè)計(jì)的計(jì)時芯片。323各管腳的信息介紹X1、X2連接32768KHZ晶振,為芯片提供計(jì)時脈沖。GND電源地。RST復(fù)位引腳。I/O數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳。SCLK串行時鐘輸入。VCC1、VCC2主電源與后備電源引腳。另外，時鐘芯片DS1302與單片機(jī)的連接僅需要3條線，即SCLK、I/0、RST。33數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)在這次硬件的設(shè)計(jì)中，最后的環(huán)節(jié)就是把數(shù)據(jù)輸入到數(shù)碼顯示電路上進(jìn)行顯示，數(shù)碼顯示的方式有兩種一種是動態(tài)顯示，另一種是靜態(tài)顯示。在這兩種顯示方式中，靜態(tài)顯示是指需要顯示的字符的各字段連續(xù)通電流，所顯示的字段連續(xù)發(fā)光；動態(tài)顯示是單片機(jī)依次發(fā)出段選控制字和對應(yīng)哪一位LED顯示器的位選控制信號，顯示器逐個循環(huán)點(diǎn)亮。適當(dāng)選擇掃描速度，利用人眼的“留光”效應(yīng)，使得看上去好像這幾位顯示器同時在顯示一樣，而在動態(tài)掃描顯示控制中，同一時刻，實(shí)際上只有一位LED顯示器被點(diǎn)亮?；谝陨系脑恚瑒討B(tài)顯示每個時刻都要顯示，所以會有時間的停留，大約每一位要停留1MS，再加上動態(tài)顯示顯示的亮度沒有靜態(tài)顯示高，而且靜態(tài)顯示占用單片機(jī)的時間比較少，接線也比較簡單，所以硬件的成本也比動態(tài)顯示的稍高一些，綜合兩種顯示的性能和成本情況，我選擇采用靜態(tài)顯示進(jìn)行顯示。在確定了顯示方式之后，接下來就是選擇數(shù)碼顯示器件，鑒于要實(shí)現(xiàn)時鐘顯示，就必須擴(kuò)展I/O口。要擴(kuò)展I/O口，就要選用移位寄存器或利用外部RAM擴(kuò)展LED。首先，我考慮的是串行輸入的移位寄存器，因?yàn)榇械慕泳€比較簡單，這一方面能減少錯誤的肯能性，另一方面能降低設(shè)計(jì)的硬件成本；這次需要將數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上，所以需要并行輸出，基于這些要求，我選擇了74HC595系列的移位寄存器和8位LED數(shù)碼管。其具體的電路圖如圖38所示圖3774HC595的管腳示意圖QS引腳級聯(lián)輸出端。該芯片的QS引腳是為移位寄存器之間的級連而設(shè)計(jì)的。當(dāng)需要使用兩片或以上的移位寄存器時，需要將此引腳接到下一移位寄存器的串行輸入端。CLR是主復(fù)位（低電平）引腳，本設(shè)計(jì)中接高電平，保證不復(fù)位。SLCK為存儲寄存器時鐘輸入引腳，該引腳接在P22引腳上，在RLCK的上升沿，即由單片機(jī)輸出的SP脈沖的上升沿，將在八位位移緩存器的數(shù)據(jù)存入到八位平行輸出緩存器。SCLK為移位寄存器時鐘輸入引腳，該引腳接在單片機(jī)的P23引腳上，在單片機(jī)輸出的SCLK的上升沿，將輸入引腳上的數(shù)據(jù)移入到移位寄存器中；SDA為數(shù)據(jù)輸入引腳，第一個移位寄存器的該引腳連接在P20引腳上，其他的SDA接前一個移位寄存器的數(shù)據(jù)輸出引腳；Q0Q7引腳為平行三態(tài)輸出，該引腳和數(shù)碼管的八段管腳相連接，進(jìn)行數(shù)碼管的顯示；CLR是主復(fù)位（低電平）引腳，本設(shè)計(jì)中接高電平，保證不復(fù)位；EN為輸出有效引腳，當(dāng)/E的控制訊號為低電平時，平行輸出端的輸出值，等于平行輸出緩存器所儲存的值。而當(dāng)EN的控制訊號為高電位，也就是輸出關(guān)閉時，平行輸出端會維持在高阻抗?fàn)顟B(tài)，在此次設(shè)計(jì)中直接接地。在本設(shè)計(jì)中，74HC595的工作過程如圖圖35圖35工作過程其工作過程大致可分為三步1、串行移位寄存器輸入端SCLK的上升沿，數(shù)據(jù)串入74HC595的移位寄存器；2、串行鎖存器輸入端SLCK的上升沿，將移入數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)送入到輸出鎖存器，鎖存輸出；3、EN置高電平，鎖存器的數(shù)據(jù)并行輸出。33溫度檢測模塊的設(shè)計(jì)該模塊主要是完成對遠(yuǎn)紅外按摩床的溫度進(jìn)行檢測，在達(dá)到或超過溫限后，發(fā)出報(bào)警信號。DOTST鎖存器移位寄存器8位數(shù)碼管CP331溫度傳感器的選擇在此次設(shè)計(jì)中，要用溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測并及時提交單片機(jī)判斷，防止加熱溫度過高，避免用戶產(chǎn)生不舒適感和有效保護(hù)用戶的人生安全。在參考了各種資料后，我選出了三種測溫芯片，進(jìn)行比較以此來挑選出最佳芯片進(jìn)行測溫，分別為PT100，AD590和DS18B20。這三者是最常用的三個類型的溫度傳感器，分屬于傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器和智能溫度傳感器。PT100溫度傳感器，是鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0時阻值為100歐姆，在100時它的阻值約為1385歐姆。但是它必須無A/D功能，再利用它時我們要另外設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的模擬溫度集成傳感器，其主要特點(diǎn)是功能單一、測溫誤差小、響應(yīng)速度快、體積小、微功耗，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，其獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信多點(diǎn)能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用無需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電電壓范圍為30V至55V無需備用電源測量溫度范圍為55C至125。在對比了三者的設(shè)計(jì)的難易度、工作方式、購買價格等因素，我決定選用DS18B20作為設(shè)計(jì)的溫度傳感器。332各管腳的信息介紹DS18B20管腳示意圖,如下圖35DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。34霍爾電路模塊的設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)中要求檢測按摩部件的位置，而位置檢測最常用的就是霍爾傳感器，它的檢測對象是磁場，故按摩部件上裝有磁性剛體以便其檢測到。本部分電路最主要的元件就是霍爾傳感器，也叫霍爾接近開關(guān)，由于本次設(shè)計(jì)做的是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而霍爾傳感器只是作為檢測元件將信號提供給控制系統(tǒng)，雖然它不在控制系統(tǒng)中，但其原理我們必須要掌握，這樣我們才能更好的理解電機(jī)的動作，為程序的編寫也提供了一些思路?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。當(dāng)電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。圖36DS18B20管腳示意圖按照霍爾器件的功能可將它們分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)M級）。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)55150。所以此次設(shè)計(jì)中采用的是霍爾開關(guān)器件。應(yīng)用如圖37要實(shí)現(xiàn)不同身體部位的準(zhǔn)確按摩，共需要六個霍爾傳感器，分別代表如下身體部位肩部，下肢，腰部，下半身，上半身，全身。將它們固定在按摩床的六個位置上，它們的任務(wù)是檢測按摩部件的位置，并反饋給單片機(jī)。37霍爾元件應(yīng)用35電機(jī)及加熱模塊的設(shè)計(jì)該模塊主要完成的是對遠(yuǎn)紅外按摩床的主電路進(jìn)行控制1，按摩電機(jī)的控制；HVCCINNSVCCGNDGND磁鋼2，振動電機(jī)的控制；3，加熱電路的控制。通過利用固態(tài)繼電器、普通繼電器和反相器ULN2003的組合對三個主電路進(jìn)行控制，達(dá)到弱電控強(qiáng)電的目的，有效的保護(hù)用戶。設(shè)計(jì)方案為鑒于上文表31已經(jīng)介紹了P0口的定義，我現(xiàn)在就直接就不一一介紹電路圖如圖38。由于本次設(shè)計(jì)中采用的普通電磁繼電器型號為CMP7SDC12V，它的吸合電壓為9V，即代表繼電器執(zhí)行吸合動作時，其兩端的電壓差不低于9V，則ULN2003輸出的電壓值需小于3V，為一個低電平，故單片機(jī)向ULN2003輸入的是高電平，同理該繼電器的釋放電壓為12V，即ULN2003輸出的電壓值不小于108V，其大小值為高電平，則單片機(jī)向輸入的為低電平。P11和P12是單片機(jī)向ULN2003輸入信號的引腳，它們都服從上面的規(guī)律，P12控制的是振動電機(jī)的繼電器，信號經(jīng)過兩次反相，故當(dāng)P12為“0”時，K1吸合，振動電機(jī)接通電源，開始振動。由于振動電機(jī)僅需正轉(zhuǎn)，故設(shè)計(jì)中采用小型雙路繼電器，而用固態(tài)繼電器控制按摩電機(jī)正反轉(zhuǎn)。故P11和P14這兩個信號是相互配合工作的，當(dāng)P14為“0”時，電機(jī)才能運(yùn)作，這時當(dāng)P11為“1”時，繼電器不吸合，電機(jī)正轉(zhuǎn)，反過來當(dāng)P11為“0”時，電機(jī)反轉(zhuǎn)。P13信號控制的固態(tài)繼電器是用來控制遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)，當(dāng)P13為“0”時，固態(tài)繼電器開通，從而接通加熱系統(tǒng)的電源；反之，當(dāng)P13為“1”時，停止加熱。圖38電機(jī)及加熱模塊電路圖第四章主要硬件元器件簡介41AT89C52單片機(jī)AT89C52單片機(jī)是ATMEL公司的8位FLASH單片機(jī)89系列的一種，89系列的單片機(jī)的最大特點(diǎn)就是片內(nèi)含有FLASH存儲器。ATMEL89系列單片機(jī)是以8031核構(gòu)成的。所以，它和8051系列單片機(jī)是兼容的。411AT89C52系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1、內(nèi)部含F(xiàn)LASH存儲器本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用該系列的單片機(jī)的最主要的原因就是因?yàn)樵撓盗械膯纹瑱C(jī)內(nèi)部是FLASH存儲器。在系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試過程中可以十分容易的進(jìn)行程序的修改。同時，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。2、和8051插座兼容我們所使用的教材主要是關(guān)于INTEL公司生產(chǎn)的MCS51系列的單片機(jī)。而89系列單片機(jī)的引腳是和8051一樣的，所以，當(dāng)用89系列單片機(jī)取代8051時，可以直接進(jìn)行代換。412AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)AT89C52單片機(jī)的存儲器組織是把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，各有自己的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能。下面根據(jù)其硬件結(jié)構(gòu)和功能著重分析AT89C52單片機(jī)的存儲器組織。1、程序存儲器AT89C52可尋址64KB程序存儲器，低地址區(qū)可采用駐留在片內(nèi)的程序存儲器。2、數(shù)據(jù)存儲器AT89C52可直接尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲器，用MOVX訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。它的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是最靈活的也是最為復(fù)雜和難以掌握的地址空間現(xiàn)著重介紹如下內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器分為物理上獨(dú)立的且性質(zhì)不同的幾個區(qū)。低128字節(jié)的地址空間（00H7FH）為RAM區(qū)，對該區(qū)既可以直接尋址也可以間接尋址，高128字節(jié)地址空間（80HFFH）對于AT89C52來說為特殊功能寄存器。如圖41所示。堆棧指針SP是一個8位寄存器。它指示出堆棧頂部在內(nèi)部RAM塊中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化位07H，使得堆棧事實(shí)上由08H單元開始。考慮到08H1FH分屬于工作寄存器區(qū)13，最好把SP值設(shè)置的比較大些。圖41AT89C52數(shù)據(jù)存儲器413AT89C52單片機(jī)的引腳功能說明AT89C52單片機(jī)采用40腳雙列直插式封裝方式，40根引腳中包括32根并行I/O引腳，4根控制線引腳，2根電源線引腳，2根外接晶振引腳，單片機(jī)的如圖42所示。各個并行口P0P3就不再說明了。1、控制信號引腳RST/VPD,ALE/PROG，、/PSEN和/EA/VPPRST/VPD復(fù)位信號輸入端。當(dāng)振蕩器工作時，在此引腳上出現(xiàn)兩個以上的機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變）時，將使單片機(jī)復(fù)位。在VCC掉電時，此引腳可以接上備用電源，由VPD提供備用電源，以保持內(nèi)部R145AM中數(shù)據(jù)。ALE/PROGADDRESSLATCHENABLE/PROGRAMMING地址鎖存允許信號輸出端。訪問外部存儲器時，ALE為低8位地址鎖存允許輸出信號。/PSENPROGRAMSTOREENABLE訪問外部程序存儲器讀選通信號輸出端。在訪問外部程序存儲器讀取指令時，/PSEN在每一個機(jī)器周期內(nèi)兩次有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或訪問內(nèi)部程序存儲器讀取指令時/PSEN無效。圖42引腳排列圖/EA/VPP（ENABLEADDRESS，VOLTAGEPULSEOFPROGRAMMING）/EA為訪問外部或內(nèi)部程序存儲器控制信號。2、時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機(jī)內(nèi)部接反相放大器的輸入端。3、主電源引腳VSS和VCCVSS接地端；VCC電源輸入引腳，正常工作時接5V電源。414AT89C52單片機(jī)的時鐘電路AT89C52單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。在XTAL1和XTAL2兩端接上石英晶體和微調(diào)電容就可構(gòu)成自激振蕩器。電容器C1，C2通常取30PF左右，它們對振蕩頻率由微調(diào)作用。振蕩頻率通常取3MHZ至24MHZ范圍內(nèi)；我用的晶振頻率為11059MHZ，根據(jù)式41可求得（式41）式中為波特率控制位；為時鐘振蕩器頻率；為定時器時間常數(shù)。SMODFOSCX本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用如圖43所示電路接線。415AT89C52單片機(jī)的復(fù)位電路熟悉使用PC機(jī)的人都知道，一旦PC機(jī)出現(xiàn)問題如死機(jī)的情況，就要使用機(jī)箱上的復(fù)位按鈕。那么單片機(jī)出現(xiàn)不能正常工作時，就要對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，這是對單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)寄存器PC初始化為0000H，單片機(jī)表41寄存器狀態(tài)表寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTH000HACC00HTL000HB00HTH100HPSW00HTL100HSP07HTH200HDPTR0000HTL200HP0P30FFHSCON00HIP000000BSBUF不確定256132XFOSCSMOD波特率IE0000000BPCON00000BTMOD00H從0000H地址單元開始執(zhí)行程序。要使單片機(jī)可靠的復(fù)位，必須使RST/VPD引腳保持兩個機(jī)器周期以上的高電平，一般上電復(fù)位時間需要大于10MS。復(fù)位后，片內(nèi)各個寄存器的狀態(tài)如表41所示常用的復(fù)位操作電路有以下幾種方式上電自動復(fù)位、按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位電路是利用外部復(fù)位電路的RC充電來實(shí)現(xiàn)的，上電后，電源對通過電阻對電容進(jìn)行充電，充電時間常數(shù)為RC。本次設(shè)計(jì)采用的電路如圖44所示。圖43時鐘電路圖44上電復(fù)位電路42時鐘芯片（DS1302）DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時時鐘電路，它可以對年、星期、月、日、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為25V55V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時30PC1JT11059C230PXTAL1XTAL200性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。421引腳功能及結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列,其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC102V時，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。X1和X2是振蕩源，外接32768KHZ晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時，在VCC20V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端雙向，SCLK為時鐘輸入端。下圖為DS1302的引腳功能圖45和連線圖46422注意事項(xiàng)要特別說明的是備用電源B1，可以用電池或者超級電容器01F以上。雖然DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫娔X主板上的36V充電電池。如果斷電時間較短幾小時或幾天時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100F就可以保證1小時的正常走時。DS1302在第一次加電后，必須進(jìn)行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。圖45DS1302封裝圖圖46DS1302連線圖43溫度傳感器（DS18B20）DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。431特點(diǎn)1、獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。2、測溫范圍55125，9位測溫分辨率05，如表45。3、多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。4、工作電源35V/DC5、在使用中不需要任何外圍元件6、測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送表45溫度分辨率表432DS1820使用中注意事項(xiàng)DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題1、較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間分辨率（位）溫度最大轉(zhuǎn)換時間99375MS101875MS11375MS12750MS采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。2、在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要加以注意。3、連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。4、在DS1820測溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時也要給予一定的重視。44AT24C16EEPROM簡介考慮到AT89C52本身存儲器不大，所以我們得另外外接一個程序存儲器AT24C16。AT24C16是串行電可改寫及可編程只讀存儲器。它寫入不需要加高電壓，操作可靠性高，讀寫壽命可達(dá)100萬次，數(shù)據(jù)可保存100年。信息傳輸采用2線I2C串行接口標(biāo)準(zhǔn)。AT24C16的結(jié)構(gòu)尤其停邏輯、串行控制邏輯、地址比較器、地址計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)輸出回答邏輯、存儲陣列等組成。AT24C16內(nèi)部含有2048字節(jié)的存儲空間，分成8個區(qū)，每區(qū)有16頁，每頁有16字節(jié)，需要11位地址對其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行尋址。441特點(diǎn)1、低電壓和標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓2、硬件數(shù)據(jù)保護(hù)的寫保護(hù)腳3、8字節(jié)記錄（1K，2K），16位記錄（4K，8K，16K）寫模式4、允許部分寫記錄5、高可靠性442引腳說明它的引腳情況如圖47所示。引腳的功能和意義如下VCC5V電源。GND地線。SCL串行時鐘輸入端。在時鐘的上升沿，把數(shù)據(jù)寫入EEPROM；在在時鐘的下降沿把數(shù)據(jù)從EEPROM讀出來。SDA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。由于在EEPROM內(nèi)部，SCL和SDA是漏極開路結(jié)構(gòu)的，所以使用時需外接上拉電阻。A0，A1，A2芯片地址引腳。A0，A1，A2在使用時不接入電路。圖4724C16管腳示意圖WP寫保護(hù)端。通過此引腳可提供硬件數(shù)據(jù)保護(hù)。當(dāng)把WP接地時，允許芯片執(zhí)行一般的讀寫操作；當(dāng)把WP接到VCC時，則對芯片實(shí)施寫保護(hù)。45反相器ULN2003器件反相器是可以將輸入信號的相位反轉(zhuǎn)180度，這種電路應(yīng)用在摸擬電路，比如說音頻放大時鐘震蕩電路等。在本次設(shè)計(jì)中之所以用到ULN2003，主要是用它來驅(qū)動12V的普通繼電器。由于單片機(jī)的I/O口無法直接驅(qū)動繼電器，需要放大處理才能實(shí)現(xiàn)控制繼電器的通斷。451作用ULN2003是大電流驅(qū)動陣列,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動繼電器等負(fù)載。ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個硅NPN達(dá)林頓管組成。該電路的特點(diǎn)如下ULN2003的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個27K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。452接線介紹ULN2003芯片連線圖如圖4846固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器SSRSOLIDSTATERELAYS是一種無觸點(diǎn)通斷電子開關(guān),它利用電子元件如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，可達(dá)到無觸點(diǎn)無火花地接通和斷開電路的目的，為四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控制端。461固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)1高壽命，高可靠由于沒有運(yùn)動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。圖48ULN2003連線圖2靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。3快速轉(zhuǎn)換固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。4電磁干擾小固態(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。2、缺點(diǎn)1導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達(dá)12V，大功率晶體管的飽和壓降也在12V之間，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點(diǎn)的接觸電阻大。2半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。3由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。4電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力固態(tài)繼電器也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。5固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度越高，帶負(fù)載能力越低。462固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng)1、在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成,焊接時應(yīng)在溫度小于250、時間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。2、各種負(fù)載浪涌特性對SSR的選擇許多被控負(fù)載在接通瞬間會產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時應(yīng)對被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個浪涌電流，一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；3、使用環(huán)境溫度的影響固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件。4、在具體使用時,控制信號和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動不應(yīng)大于10，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。5、在安裝使用時應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。6、固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時應(yīng)注意。第五章功能分析及參數(shù)計(jì)算51功能分析511時鐘功能設(shè)計(jì)要求是顯示實(shí)際時間，每次按摩床關(guān)機(jī)后時間總會終止，難道要像電腦一樣內(nèi)置一電池。最后我想到利用手表的設(shè)計(jì)，設(shè)置調(diào)節(jié)按鍵，通電即可選擇按鍵FJ（時間時鍵）和SHJ（時間分鍵）進(jìn)行實(shí)時時間的調(diào)節(jié)。512溫度檢測功能該功能主要是完成對遠(yuǎn)紅外按摩床的溫度進(jìn)行檢測，在達(dá)到或超過溫限后，發(fā)出報(bào)警信號。通過利用DS18B20完成對按摩床熱療溫度的檢測，并反饋給單片機(jī)處理。515局部按摩功能按摩床的按摩方式分為局部按摩和全身按摩。局部按摩又分為上半身按摩、下半身按摩、肩部按摩、腰部按摩和下肢按摩等五種按摩方式。局部按摩主要利用霍爾電路進(jìn)行位置的采樣。我選用的霍爾元件是開關(guān)型的霍爾元件，利用貼在床面下的磁片和霍爾元件，當(dāng)磁片與霍爾傳感器之間的磁場霍爾傳感器會在霍爾效應(yīng)的影響下動作，反饋給單片機(jī)判定。514按摩及熱療功能該功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠固態(tài)繼電器和普通繼電器的組合完成對按摩床主電路的控制1，按摩電機(jī)的控制；2，振動電機(jī)的控制；3，熱療電路的控制。利用固態(tài)繼電器和普通繼電器的組合對三個主電路進(jìn)行控制，達(dá)到弱電控強(qiáng)電的目的，有效的保護(hù)用戶。515提示報(bào)警功能該功能的實(shí)現(xiàn)的主要依靠電路中的蜂鳴器來完成。開機(jī)時，當(dāng)KGJ按下時，蜂鳴器會鳴響三聲，提醒用戶已上電。按停止鍵，蜂鳴器響一聲，提示按摩床已停止。按摩時間到，蜂鳴器則會響10聲，提示用戶。52參數(shù)計(jì)算此次所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)紅外按摩床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路主要分這樣幾大塊復(fù)位電路，數(shù)碼顯示電路，電源電路。部分電路的參數(shù)計(jì)算如下521復(fù)位電路復(fù)位電路的主要作用是讓單片機(jī)在必要的時候進(jìn)行復(fù)位，讓其從程序的開始執(zhí)行，例如單片機(jī)死機(jī)，這就必須讓其復(fù)位。而復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種。這次設(shè)計(jì)中采用的是上電自動復(fù)位（如下圖51），電容和電阻的選取依據(jù)時鐘電路的晶振頻率來計(jì)算出來，一般只要高電平保持時間大于兩個機(jī)器周期就能使單片機(jī)可靠的復(fù)位。式51）由此可以知道選用的電阻和電容是符合要求的。MSTSKFRCVUCITE2003762147/50圖51自動復(fù)位圖522數(shù)碼管電路的計(jì)算數(shù)碼管的工作電壓是1721V左右，而系統(tǒng)提供的最低電壓為5V，之間有3V左右的差值，所以我考慮用二極管分壓。硅二極管一般的正向工作電壓VF為07V，可以通過串45個二極管來達(dá)到分壓的目的。計(jì)算如下式52）VVFU27045數(shù)碼管通過串四個二極管的方法，數(shù)碼管的電壓基本達(dá)到要求。523DS1302時鐘芯片晶振的計(jì)算這個晶振其實(shí)就像一個極其標(biāo)準(zhǔn)的時鐘，不論是哪種芯片，都要不斷的以這個時鐘頻率為基準(zhǔn)，進(jìn)行各種工作。DS1302的X1和X2管腳所連接晶振是32768K的晶振32768K152這也就意味著信號經(jīng)過15次分頻得到1HZ的秒脈沖，這樣就可以直接計(jì)時了。第六章硬件開發(fā)工具簡介本次設(shè)計(jì)所用到的硬件開發(fā)工具主要，是電路圖設(shè)計(jì)軟件PROTELDXP。在硬件設(shè)計(jì)中不可避免的要繪制電路原理圖SCH，電路板PCB圖，以及進(jìn)行某些電路的模擬仿真，那么PROTELDXP是首選的設(shè)計(jì)軟件。下面介紹一下電路圖設(shè)計(jì)軟件PROTELDXP的主要的功能以及在使用中常碰到的問題。61原理圖的繪制在PROTELDXP中設(shè)計(jì)電路原理圖，首先設(shè)置好該軟件繪圖的相關(guān)參數(shù)。在設(shè)計(jì)原理圖環(huán)境中進(jìn)行一些重要參數(shù)的設(shè)置1、設(shè)置圖紙、柵格和標(biāo)題欄（如圖61）圖61圖紙?jiān)O(shè)置在SCH環(huán)境中圖紙默認(rèn)大小為B號圖紙。一般我們選用A4圖紙，以方便打印。啟動DESIGN/OPTION菜單就可以進(jìn)入設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)置窗口。我所使用圖紙的尺寸，統(tǒng)一選為A4大小，圖紙方向?yàn)樗椒较蚴褂脠D紙，標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)題欄。為了方便元件的放置和連線，一般都是顯示可視柵格，以幫助認(rèn)定元件的位置；捕捉柵格用于將元件、連線等放置在柵格上；而電氣柵格用于連線，一般要求捕捉柵格的距離