09325201智能微波炉电路设计.docx

09325201智能微波炉电路设计.docx

《09325201智能微波炉电路设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《09325201智能微波炉电路设计.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

09325201智能微波炉电路设计

高频电子线路课程设计

智能微波炉电路设计

姓名：

艾林

学号：

09325201

专业：

电子信息工程

班级：

093252

指导教师：

徐坚

2011年12月20日

目录

一设计要求1

二系统总体及电路概述1

1.总体工作原理1

2.电路设计2

三各模块方案及实现方法3

1.计时控制部分方案3

2.键盘和显示部分方案3

3.音箱发声模块方案3

四主要系统硬件设计4

1.电路原理图4

2.电源电路4

3.单片机最小系统5

4.显示部分5

5.温度传感器6

6．用户设定状态设计7

7．结束状态设计7

五总结心得8

参考文献8

一设计要求

（1）运用所学的知识设计一个微波炉控制系统。

（2）上电时可设置三种最高温度值，采用1分、2分、5分三个时间段定时，可得到想要的任意定时时长。

用DS18B20感知温度，当温度达到设置温度值时，按设定时间开始倒数计时，计时结束后蜂鸣器报警提示，同时时间归零。

（3）当温度达到设定温度时，开始倒计时，当设定的时间归零是蜂鸣器响提醒用户，同时停止计时，时间归零。

二系统总体及电路概述

1.总体工作原理

微波炉工作分为四个步骤分别为：

系统待机-----用户设定-----微波炉加热------加热完成响音提示。

具体流程如下图2.1.1

系统上电自检后，LCD液晶屏上显示欢迎语并等待用户设定温度和定时时长。

三个独立键盘分别设定三种不同的温度（低温约20℃、中温约30℃、高温约50℃）。

矩阵键盘分按键S0、S1、S2、S3四个按键。

S3键为微波炉设定时长的确认键并开始加热。

S0、S1、S2分别为微波炉的三个时长（1分、2分、5分）。

每次按下按键后系统都会启动音箱发声模块发出“嘀”的声音。

当微波炉达到设定温度时启动倒数计时，当倒计时到零分，零秒微波炉会自动关闭，此时会发出提示声音。

各功能实现如下图2.1.2

图2.1.2系统功能图

2.电路设计

系统以STC90C516RD+单片机为核心，连接各外部电路完成人机交互等各功能的控制。

系统的总体框图如下图2.2.1

图2.2.1系统总的电路图

电路设计部分以单片机控制电路为核心有定时器电路，显示电路，键盘电路，门电路，电源电路，音箱发声电路共同组成微波炉控制系统电路。

三各模块方案及实现方法

1.计时控制部分方案

方案一：

使用专用芯片。

使用微控制器控制专用时钟芯片实现计时控制，这种方案有着计时精度高、控制简单的优点，而且更易于实现日期/时间显示、定是烹饪等及时扩展功能。

方案二：

采用单片机内部定时器。

51单片机内不含有3个定时器，可以利用一个定时器与程序计数器相结合的方式，在系统晶振的驱动下，产生标准时钟频率。

由于方案二具有较好的灵活性、较少的电路器件和较高的性价比，而且通过精确的软件补偿使精度完全可以满足控制需求，所以我们应该选择该方案完成设计。

2.键盘和显示部分方案

方案一：

采用阵列式键盘

此类键盘是采用列阵扫描方式，优点是当按键较多时可以降低占用单片机的I/O\口数目，缺点是电路复杂且会加大编程的难度。

方案二;采用独立式键盘电路

每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。

缺点是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多，优点是电路设计简单，且编程极其容易。

由于该系统没采用了常规钟表式的校对方式，用键繁琐，所以将两者结合使用，阵列式键盘用来设定时间，独立式键盘用来设定温度。

3.音箱发声模块方案

采用两片555振荡器分别发生不同频率的音频，由单片机控制输出，再点祖上叠加后经功率放大器推动扬声器发声。

由于555振荡器的音响发生模块的电路简单且音质较好，故采用方案二。

通过方案的比较和论证之后，明确了各个模块的实现方案。

然后，对整个系统总体进行设计，形成一个清晰的设计方向，并购四处系统总体设计的工作原理和系统的框图，使整个设计方案具有总体性。

四主要系统硬件设计

1.电路原理图

4．1．1电路原理图

2.电源电路

采用电变压，稳压的稳压电源电路图如图5.1所示

图4.2.1电源电路

220V电经过降压后得到12V交流电，经二极管整流成脉动直流电，经过电容滤波后再又经过LM7805稳压得到5V的直流电供系统工作，后面的发光二极管是起一个电源指示的作用，470UF的电容是起一个再次滤波的作用。

3.单片机最小系统

图4.3.1单片机最小系统

单片机最小系统以STC90C516RD为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求。

STC90C516RD单片机系列是在MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺,CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点.

时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30pF。

复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。

4.显示部分

因为系统要求把设定的温度、时间和实时温度、时间显示出来，所以就用了LCD1602液晶显示出来。

脚1：

VSS，LCD地脚2：

VDD，LCD电源

脚3：

VL，LCD负的偏压信号端脚4：

RS，数据/命令选择端（H/L）

脚5：

R/W，读/写选择端端（H/L）脚6：

E，使能信号端

脚7~14：

数据端口D0~D7脚15：

BLA，背光源正极

脚16：

BLK，背光源负极

图4.4.1LCD液晶1602电路原理图

5.温度传感器

DS18B20可设定9-12位分辨率（默认12位）；测温范围（-55-+125）摄氏度；支持（3-5.5V）电压范围；用户可设定高温及低温报警，掉电不丢失；采用单总线接口方式,即允许在一条总线（信号线）挂接数十甚至上百个数字式传感器,抗干扰强、易构成传感器网络。

温度传感器电路图入下图5.7.1所示

图4.5.1温度传感器电路图

6．用户设定状态设计

在用户设定状态用户通过按键进行设置温度和时间，按下键S3则进入加热状态，按S19、S18、S17键用户可以在三个档位上切换，按S0、S1、S2可进行时间加设定。

如下图7.5.1

图4.6.1按键设定

7．结束状态设计

加热停止后系统将关闭火力输出并进行响铃提示，响铃提示完毕后系统将自动进待机状态，具体状态图如下图7.7.1所示。

图4.7.1加热停止并响铃状态图

进入加热停止状态后系统首先关闭加热系统，系统向火力输出系统发送关闭信号，并向音响发生模块发送发音信号。

发生结束后系统自动进入系统待机状态。

五总结心得

在对智能微波炉电路的设计过程中，查阅了大量的相关资料，充分了解了微波炉的工作原理及控制的实现方法。

通过对各设计模块的不断测试和改进，并最终达到设计要求，不仅体会到了成功的快乐，更学会了如何科学严谨的对待涉及课题。

总结本次设计，共完成了以下几方面内容：

1.规划微波炉工作方式，形成总体设计思路。

2.分块逐一设计。

重点进行了电路的设计、控制方法的设计及总体工作方案设计。

3.完成了对细节元件原理的认识和对其使用方法的了解。

包括STC90C516RD单片机系列、LCD1602液晶显示、555振荡器、DS18B20温度传感器等。

4.对整体功能的不断测试和改进并最终达到设计要求。

参考文献

【1】吴经国。

单片机应用技术，北京：

中国电力出版社，2000.

【2】阎石。

数字电子技术基础。

北京：

高等教育出版社，1998

【3】马斌，韩忠华，王长涛，夏兴华等.《单片机原理及应用-----C语言程序设计及实现》.人民邮电出版社2009

【4】张琦，杜群贵。

单片机应用系统设计技术----基于C语言编程。

北京：

电子工业出版社，2001

【5】XX网