毕业设计电磁炉单片机控制系统设计.doc

毕业设计电磁炉单片机控制系统设计.doc

《毕业设计电磁炉单片机控制系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计电磁炉单片机控制系统设计.doc（57页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

邵阳学院毕业设计（论文）

毕业设计（论文）

课题名称电磁炉单片机控制系统的设计

学生姓名

学号

系、年级专业信息工程系、电子信息工程

指导教师

职称讲师

2009年5月22日

52

摘要

本文介绍了电磁炉的功能控制系统，它利用单片机的多功能控制优势对电磁炉进行智能控制，使之具有高效节能、健康环保、安全可靠等一系列优点。

电磁炉成为目前发展最快的，市场增长幅度最高的家电产品之一。

本设计以AT89C51为核心，实现电磁炉的数码管显示控制、多种安全保护功能、功率自动控制、温度自动控制、定时控制以及各种自动检测报警功能的控制；对单片机AT89C51在系统控制上的应用，从软硬件两方面对控制系统的设计方案做了简单的介绍。

在软件设计上，采用模块化程序设计的思想，对电磁炉控制系统的各个功能模块进行划分和设计。

研究智能锅具检测技术，提高了锅具检测的快速性和准确性，减少电磁污染并节约了电能。

最后，对整个系统进行仿真、调试和性能测试。

测试结果表明，该控制系统设计合理，稳定，安全、可靠性高。

关键词：

电磁炉；单片机；多功能；控制

Abstract

ThispaperintroducesthefunctionsControlSystemoftheInductioncooker,whichusesthemulti-functionalcontroladvantagesofsingle-chipmicrocomputertorealizeanintelligentcontrolofinductioncookersothattheyhaveaseriesofadvantagessuchashighefficiency,energy-saving,healthyenvironmentalprotection,highsecurityandreliability.Itbecomeoneofhouseholdelectricalapplianceswhosedevelopmentisquickestandthemarketgrowthrateishighestatthepresent.

ThisdesignusesAT89C51asthecoreprocessorwhichrealizesmanyfunctionsasnixietubedisplay,variesofsafetyprotection,outputpowerato-controllation,timesettingato-controllationanddetectionalarming;andsimplyintroducestheapplicationofsingle-chipAT89C51incontrolsystem,elaboratesthedesignfrombothhandwareandsoftware.Inthesoftwaredesign，itusestheideasofmodularizedprogramdesigntocarveupanddesigneachfunctionmoduleintheinductioncooker.Intelligentcookertestingtechnologyenhancestherapiddetectionandaccuracyforthepanandreduceselectromagneticpollutionandsavingelectricity.

Finally,theequipmentisentiresimulatedanddebugged.Aftermanytimestestingandrunning,ithasproventhatthissystemfeatureswithreasonable，outputpowersteady,safetyandreliable.

Keywords:

Inductioncooker；Single-chipmicrocomputer；Mult-function；Control

目录

摘要 I

ABSTRACT II

前言 1

第1章系统总体方案 2

1.1方案设计 2

1.2方案论证 3

第2章硬件设计 4

2.1芯片介绍 4

2.2电磁炉无锅检测模块 9

2.3定时控制模块 10

2.4功率控制模块 12

2.5温度自动控制模块 13

2.6显示模块 14

2.7保护电路 16

2.8按键模块 17

2.9报警模块 17

2.10电源电路 18

第3章程序设计 19

3.1主程序流程 19

3.2无锅检测程序流程 20

3.3A/D转换程序流程 21

3.4外部中断 21

3.5定时模块流程 22

3.6温度控制程序流程 26

3.7基本显示模块流程 26

3.8报警模块流程 27

第4章系统仿真与调试 29

4.1系统仿真 29

4.2系统调试 31

第5章PCB板设计与制作 33

5.1PCB板设计 33

5.2PCB板制作 34

结束语 37

参考文献 38

致谢 39

附录Ⅰ程序清单 40

附录Ⅱ系统原理图 49

附录ⅢPCB图 50

附录Ⅳ元器件清单 51

前言

当今，随着电子技术的高速发展,单片机的应用已经渗透到生产和生活中的各个方面，有力的推动了社会的发展。

单片机以其体积小，集成度高，价格便宜,在数据处理、实时控制等方面无与伦比的强大功能而受到广大科研工作者及生产厂家的亲睐。

目前，市场热销的电磁炉就是单片机控制系统的一个典型应用，其品牌繁多、功能强大且多样。

作为一个毕业设计的课题，对单片机控制系统的应用做了一些初步的尝试和探讨。

以往家用电器采用模拟电路和数字电路设计的整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，而且电路复杂，维修和生产测试不太方便；而今，采用单片机系统完成设计使电路设计简单可靠，工作可靠性很好，功能强大，实现控制智能化。

为此我们采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。

针对各种功能的控制，通过软件编程就可以轻易而举的实现。

本设计以AT89C51为核心，实现电磁炉的定时控制、温度自动控制、功率自动控制、保护功能、数码管显示控制以及无锅检测报警功能的控制；对单片机AT89C51在系统控制上的应用，从软硬件两方面阐述了控制系统的设计方案做了简单的介绍。

在软件设计上，采用模块化程序设计的思想，对电磁炉控制系统的各个功能模块进行划分和设计，提高了控制系统的快速性和准确性。

最后，对整个系统进行组装、调试和性能测试。

实验结果表明，该控制系统设计合理，稳定，安全，可靠性高。

第1章系统总体方案

1.1方案设计

方案一：

控制部分的核心采用传统的数字逻辑芯片来实现。

系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路来实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编辑逻辑电路。

这样，系统的成本就会急剧上升。

方案结构图如图1.1：

电源AC/DC

按键控制

电磁炉控制板

驱动电路

主谐振电路

锅具

显示

保护检测电路

图1.1方案一结构图

方案二：

以AT89C51系统为核心，利用单片机丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，使其实现电磁炉数码管显示控制、多种安全保护功能、功率自动控制、温度自动控制、定时控制以及各种自动检测报警功能的控制。

此系统的硬件和软件都比较容易实现，且满足本题的精度要求，性价比较高的AT89C51具有以下特点：

其8K的EPROM可在固化程序上是方便地多次擦写，独有的低功耗性能保证器件的长时间工作；采用最小应用系统设计，电路可靠、稳定。

方案结构图如图1.2：

单片机

定时控制

温度自动控制

功率自动控制

检测报警控制

安全保护控制

数码管显示控制

电源电路

图1.2方案二结构图

1.2方案论证

方案一采用模拟电路和数字电路设计的整体电路的规模较大，用独立振荡单元，多个功率管并联、驱动放大电路采用分立元件，如：

定时采用555构成的单稳态触发器控制，但是该单稳态电路对输入的脉冲宽度有一定的要求，即触发脉冲宽度要小于暂稳时间，而实际应用中则大于暂稳时间，于是还要先经微分电路后再加到电路的低电平触发端。

仅一个定时控制电路就已经如此复杂，若加上其它的温度、功率、显示等电路，系统电路更为繁杂，由此一来，用到的器件多，造成故障率高，难调试，而且电路复杂，维修和生产测试不太方便；虽然容易实现，但控制和性能方面都很差，硬件设计任务比较麻烦，而且设计的产品实际操作也不方便。

方案二是采用以AT89C51为核心的单片机系统，可以实现数码显示、定时控制、温度功率自动控制等功能，大大提高了智能化自动控制的速度。

显示采用8位一体数码管，既显示定时又显示温度，其中，数码管的前四位显示定时的时和分，后三位显示温度；定时采用单片机内部定时和外部中断结合控制实现；温度和功率控制选用ADC0808和电位器联合控制实现。

由此一来，系统利用单片机强大功能对各个模块进行系统控制，减少分立元器件的使用，使其效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、并且系统所测结果的精度和性能都很高，该方案完全具有可行性，同时体现了技术的先进性，经济上也有很大的优势。

综上所述，经比较，本设计采用方案二。

第2章硬件设计

2.1芯片介绍

2.1.1AT89C51

AT89C51[1]单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。

如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。

它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。

但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

AT89C51引脚如图2.1所示。

图2.1主芯片AT89C51引脚图

微处理器：

该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。

数据存储器：

片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。

程序存储器：

由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可