微波炉课程设计汇总.docx

1、微波炉课程设计汇总摘要.1目录.2第1章 前言.3 1.1概述.3 1.2具体要求.3第2章 总体方案设计.5 2.1系统总体框图.5 2.2定时模块.5 2.3按键输入模块.6 2.3.1方案选择.6 2.3.2按键输入设计.6 2.4显示模块.7 2.4.1档位显示.7 2.4.2计时显示.8 2.5音响发声模块.8 2.6电源模块.9 2.7功率输入模块.9第3章 系统软件设计和仿真.11 3.1keil和protues软件.11 3.2系统软件编辑流程图.12 3.3系统程序调试.12 3.3.1显示模块调试.12 3.3.2定时模块调试.15 3.3.3按键扫描模块.17第4章 总结

2、.22 附录.23第1章 前言 1.1概述 近年来，微波炉已经走进了千家万户的厨房，成为现代家庭的必备产品。随着控制技术和智能技术的发展，微波炉也向着智能化、信息化发展。我们希望微波炉能够按既有程序进行烹调，又不需要使用者根据食物的类型、数量、温度等因素去设定微波炉的工作时间，因为人为设定的工作时间过长，含水分较多的食物可能会产生过热碳化的现象，若时间过短则达不到预期的烹调效果。这不仅在节能方面未做过多考虑，使用者还需要经常翻看使用说明书才能完成操作过程。针对这些问题，我觉得有必要研制一种操作简单且烹调效果好的微波炉，根据一些家常菜按固定程序烹调的现象，可采取分时、分档火力加热，节时又节能。

3、本可编程微波炉控制器系统，以AT89C51单片机为核心， 由计时系统、手动键盘、温度测量、状态显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统可实现微波炉的启动、停止、功率设定、加热时间设定、加热时间显示等功能。此外，还扩展了液晶显示工作状态、时间显示、微波炉火力档位设定、火力指示等功能。其中常规基础部分可以选择火力并设定加热时间，系统通过发光二极管显示选择的火力档。系统启动后开始倒计时，此外还能通过LED显示。计时结束即工作完毕时，系统发出警报。1.2具体要求 （1） 制定一个在不同功能时火力的控制时序表。具有三档微波加热功能,分别表示微波炉工作状态为烹调、烘烤、解冻，试验使用LED模拟。 （2

4、） 实现工作步骤：复位待机检测显示电路设置输出功能和定时器初值启动定时和工作开始结束烹调、音响提示。 （3） 在上电或手动按复位键时，控制器输出的微波功率控制信号为0，微波加热处于待机状态，时间显示电路显示为00.00。 （4） 具有4位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为99分99秒。 （5） 设定初值后，按开启键，一方面按选择的挡位启动相应的微波加热；另一方面使计时电路以秒为单位作倒计时。当计时到时间为0则断开微波加热器，并给出声音提示，即扬声器输出23s的双音频提示音。 （6） 若在待机状态时按测试键，则4位数码管交替显示全亮和全灭两种状态，以检测数码管各发光段的好坏。第2章 总

5、体方案设计2.1 系统的总体框图系统以AT89C51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2.1所示。2.2定时模块 方案一：采用传统的机械式定时，定时时间通过机械旋钮来控制。该方法操作简单，对设定时间只要旋转到相应的位置即可。但由于机械式定时容易磨损，定时精度低，也不能实现一些复杂的功能。特别是一些人性化的界面设计无法实现。 方案二：采用小规模集成元件定时，比如用计数器/分频器，该方法价格便宜，但是接线复杂，设计也比较困难，对时序要求比较高。该方案功能单一，也无法实现复杂功能，扩展麻烦。也不能实现一些人性化的界面设计。 方案三：采用单片机的定时器定时 。

6、由于当前市场上的单片机都内含定时器计数器，所以用单片机定时比较方便。另外，单片机能够实现复杂功能，能够设计出友好的人机界面接口，价格也比较便宜，单片机定时比较准确，性价比很高。 综上所述，定时部分我们采用单片机的定时器来实现。2.3按键输入模块 2.3.1方案选择 由于该微波炉控制系统用到的按键比较多，所以对按键的设计非常重要。单片机按键显示系统设计一般有如下几种方案 ： 方案一：采用并行口扩展芯片扩展并行口的方法来设计键显系统。用来做键显系统的传统的芯片有8155、8255、8279等。这种方式的优点是速度快，显示数据简单，缺点是，占用单片机口线多。由于本系统的“火力”加热由多个发光二极管来

7、模拟，所以，占用口线较多。显然，在本系统中不宜采用。 方案二：采用直接接I/O口方法。利用对I/O口的编辑可以实现相应的功能，用这种方法用的I/0口占用的比较多，但是用程序编程比较简单。 由于本系统用到程序复杂，故使用方案二，直接使用I/O口来实现。 2.3.2 按键输入设计输入模块采用9个按键作为输入设备，实现数据输入控制。按键是一种常见的输入装置，在日常生活中，按键在计算机、电话、手机、微波炉等格式电子产品上已经被广泛应用，按键通常采用行列扫描法来确定所按下键的行列位置。由于按键是一种机械开关，所以设计其控制电路时，需要涉及到按键扫描、键盘译码，光靠按键是无法完成按键输入工作的。其中按键扫

8、描又涉及到时序产生、按键扫描和消除抖动。这些按钮分别与P1口相连，分别是：30s、1MIN、5MIN、清零、档+、档-、启动、停止和检测数码管。连接电路图如下图2-1所示：图2-1 按键电路2.4显示模块 2.4.1档位显示 档位显示电路有一个共阴极LED显示，有1,2,3档，分别代表“烹调”、“烘烤”、“解冻”三个档位，直接将LED接至单片机P3口通过单片机发送低电平使LED发光，电路图如图2-2所示： 图2-2 档位显示电路 2.4.2计时显示显示部分采用八段数码管实现。本次设计总共设计了13档共计3个火力档，考虑到用LED指示工作火力档，将会占据大量控制芯片的I/O口，所以采用LED数码

9、管显示当前工作的火力档位的倒计时。具体设计时，采用4位LED数码管显示加热倒时，烹饪计时为减法计数，最大计时时间为99:99。采用四位八段数码管一个，格式为（分_十位、分_个位、秒_十位、秒_个位）。时间显示用到两个锁存器，共用一个输出口P0，分时复用，一个锁存器用来锁存“位”，一个锁存器用来锁存“段码”，数码管就可以稳定显示。档位显示单独用P3口输出数据。数码管均采用共阴数码管。显示模块设计图如图2-3所示：图2-3 计时显示电路 2.5音响发声模块本系统要求扬声器能够给出声音提示，输出23秒的双音频提示音。我们采用蜂鸣器来实现实现双音频输出。将蜂鸣器的借口与P2.3连接，原理图如下图2-4

10、所示：图2-4 蜂鸣器报警电路2.6电源模块 本系统要给单片机提供一个5V的直流电源，所以设计一个220V转换为5V的电源电路，电路如下图2-5所示：图2-5 由220V输出5V的电源电路2.7 功率输出模块磁控管是微波电子管的一种，通常作为微波能发生器。它的阴极电压可达到3KV以上，工作频率2KMHz，阳极电流为300mA-1200 mA，它的工作状态，不能直接控制，而高压是通过变压器得到，所以由此可以得出，要控制磁控管的工作状态，可以间接控制变压器初级绕组的供电状态。为使单片机可以控制磁控管，通过单片机的一个引脚输出信号，去控制继电器的导通与关断，但是需要一个驱动电路，所以用到了三极管PN

11、P，为防止继电器由导通到关断时产生的过电流对电路造成危害，所以和继电器并联一个反向二极管。由于磁控管需要的电压很高，这里不予画出，只是通过继电器控制电路的开通与关断。实际仿真中，用灯泡代替，可以看到电路通断的切换状态，如果应用到实际中，灯泡就可以用变压器替换。电路原理图如下图2-6所示：图2-6 功率输出电路第三章 系统软件设计和仿真 3.1 keil和proteus软件 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库

12、管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（Vision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前

13、国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是英国著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLA

14、B等多种编译器。3.2 系统软件编辑流程图图3-1 程序流程3.3系统程序调试 3.3.1显示模块调试 烹饪计时为减法计数，最大计时时间为99:99。显示部分采用四位八段数码管一个和一位八段数码管一个。四位七段数码管用来显示工作时间，格式为（分_十位、分_个位、秒_十位、秒_个位）。一位七段数码管用来显示火力档位，档位分为（1-3）档，时间显示用到两个锁存器，共用一个输出口P0，分时复用，一个锁存器用来锁存“位”，一个锁存器用来锁存“段码”，数码管就可以稳定显示。档位显示单独用P3口输出数据。数码管均采用共阴数码管，设计一个数组dis来表示分的十位，分的个位，秒的十位，秒的个位，在通过循环程序

15、显示，其程序如下：/*- 时间变换为每个显示位-*/void time_converter() dis0=count_s/600; /取分的十位 dis1=(count_s/60)%10; /取分的个位 dis2=(count_s%60)/10; /取秒的十位 dis3=(count_s%60)%10; /取秒的个位/*- 显示函数-*/void display() uchar t; uchar k; for(k=0;k4;k+) /LED显示 wei=1; P0=codechok; wei=0; P0=0xff; delay_ms(1); duan=1; P0=codevaluedisk;

16、duan=0; P0=0xff; delay_ms(1); P3=codevaluepv; /显示档位 */ while(!P24) /按键测试 for(t=0;t6000) count_s=0; if(!P11) delay_ms(70); if(!P11) count_s+=60; /时间 +1 分 if (count_s6000) count_s=0; if(!P12) delay_ms(70); if(!P12) count_s+=300; /时间+5分 if (count_s6000) count_s=0; if(!P13) delay_ms(70); if(!P13) count_

17、s=0; /时间清零 if(!P14) delay_ms(70); if(!P14) if (pv0) pv-; /档位-1 pv_j=pv*6+6; pv_l=30-pv_j; if(!P16) delay_ms(70); if(!P16) P22=1; if(count_s=0) /如果没有设定时间，不加热，定时器不工作 TR0=0; TR1=0; else /如果已经设定时间，则开始计时，开始加热 pv_j=6*pv+6; pv_l=30-pv_j; t_clr(); TR0=1; TR1=1; P22=0; if(!P17) /停止加热，终止定时器 delay_ms(70); if(!

18、P17) P22=1; P23=0; TR0=0; TR1=0; 仿真图形如下图3-3所示：图3-3 按键仿真电路第4章 总结 在调试过程中，主要的问题不是电路的问题，而是程序的问题。问题主要在微波炉驱动和显示模块和按键模块方面。 驱动问题：在驱动的时候，软件中，只需要给相应端口一个电平，驱动继电器的时候，需要考虑电压和电流，驱动电压为5V，电流为100mA左右。显示问题：显示的时候，先要确定位，通过锁存器确定。然后确定输出的具体数值，由另一个锁存器锁存。开始的时候，由于程序的问题，显示会不完整，并且出现显示错位的问题。后来，通过在显示程序里加入一定的延时，让七段数码管有一定时间来调整，避免了

19、锁存混乱的情况，最终显示趋于稳定和正确。按键问题：按键是人机交互的关键，主要涉及识别和去抖动。如果没有加入延时去抖动，会出现按一下动作多次的问题。 这次课程设计让我感受颇深，首先在刚拿到这个设计要求时，很是束手无策，但是通过老师悉心指导后，一次一次的翻阅参考资料，一次一次的捉摸，终于在和搭档的努力下，完成了这次课程设计。在设计的过程中，同学提出好的建议是我意识到学习贵在交流，只有在交流中才能提升自己，才能丰富自己的只是，只有在交流的过程中，才能产生多心的火花新的思想。要完成设计，必须做到一丝不苟，对各个部位的电路图都要检查，无比达到完美，因为电子方面只要出现一点小错误都会导致整体的瘫痪，因此不

20、能粗心大意。在设计的过程中，我知道了做任何事情都要以严谨的态度对待，找个课程设计我有了能够综合运用所学知识的机会，让我的动手能力，逻辑思维能力得到了相应的锻炼。也让我学习有了新的理解。作为当代大学生，我明白了，我们应该多多加强动手能力的训练，正所谓：实践出真知。理论和实践是不可分的整体！附录 参考文献1张毅刚、彭喜元、董继成.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社,2003年12月2袁庆辉 曹卫芳.基于单片机的可编程微波炉控制器系统设计J.工业控制计机,2008(4)3王小利.可编程微波炉控制器系统设计J. 实验室研究与探索,2009(1)4李亚.微波炉控制器的设计与分析J. 中国科技博览,2010(30) 5 公茂法、马宝甫编著 单片机人机接口实例集 北京航空航天出版社1998 6 李广弟等 单片机原理机应用 北京航空航天大学出版社，20037 李华 MCS-51系列单片机使用接口技术。北京航空航天大学出版社，19908 何立民 单片机应用系统设计。北京航空航天大学出版社，1993原理图：仿真图：程序：#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint dis=0x00,0x00,0