智能微波炉电路09325201.docx

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智能微波炉电路09325201

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

二系统总体概述

1.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。

三各模块方案比较与论证

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。

四系统硬件设计

1.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5.4.1LCD液晶1602电路原理图

2.键盘模块电路设计

在按键设计中运用了软件、硬件结合的形式进行键盘扫描，S0，S1，S2，S3，分别连入单片机I/O接口。

通过单片机内部判断这4个I/O接口来确定按键是否被按下。

键盘电路设计如图5.5.1所示

图5.5.1键盘矩阵原理图

3蜂鸣器发声电路设计

本系统扬声器能够给发出声音提示，输出2-----3秒的双音品提示音。

采用555振荡器实现双音频输出。

电路如图4.6.1所示。

图5.6.1蜂鸣器发声电路图

4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5.7.1温度传感器电路图

五主要系统硬件设计

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。

结论

经过一段时间以来的学习，不断地从设计中总结和修改，并按着预期的要求反复的论证和测试。

本着学习的态度，以完善设计的可靠性和稳定性，将整个设计分模块化的进行，并将每个模块加以分析和论证，成功后再联系在一起，最终达到总体效果。

主要完成了以下几个方面的内容：

1.制定一个在不同功能是火力的控制时序表。

具有三中微波炉加热功能，分别是微波炉工作状态为低温、中温和高温。

2.实现工作步骤：

复位待机-------监测显示电路--------设置输出功能和定时器处置-----启动定时和工作开始-------结束加热、音响提示。

3.在上电时，微波炉加热处于待机状态，时间显示电路位00:

00；温度显示分别为0和实时温度。

4.具有LCD1602液晶显示电路，按键启动时间设置，最大预设数位10:

00，温度分别是20、30、50℃，可得到任意定时时长。

5.设定初值后，按开启键，加热系统开始工作，当温度达到设定温度时，开始倒计时。

当倒计时到时间为0则断开微波炉加热，并给出声音提示等待用户结束。

参考文献

【1】楼然苗，李光飞。

单片机课程设计指导。

北京：

电子工业出版社，2007

【2】吴经国。

单片机应用技术，北京：

中国电力出版社，2000.

【3】阎石。

数字电子技术基础。

北京：

高等教育出版社，1998

【4】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