【正文】 附 錄 ..................................................................... 39 附錄一：微波爐控制器實體圖片 ........................................... 39 附錄二：微波爐控制器硬件連接電路 ....................................... 40 附錄三：微波爐控制器 PCB 板 ??????????????? ???????? 41 1 1 緒 論 微波爐的背景資料 微波爐已經(jīng)有 50 多年的發(fā)展歷史，時至今日，微波爐已實現(xiàn)了高度工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。主要生產(chǎn)為日本、韓國以及歐洲的一些發(fā)達國家。我國自 80 年代開始小規(guī)模生產(chǎn)微波爐，發(fā)展至今，已具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)能力，成為該行業(yè)不可小視的生力軍。微波爐在世界上發(fā)達國家的家庭普及率很高。美國是微波爐最大的消費市場。中國老百姓也已經(jīng)開始認識和接受微波爐?？梢灶A(yù)見，中國也將成為一個巨大的微波爐市場。 隨著科技的發(fā)展，生活水平的提高，人們對微波爐的要求也越來越高。未來的發(fā)展趨勢將以智能、信息為主 流，使微波爐的發(fā)展更人性化。因此基于單片機的微波爐控制系統(tǒng)的開發(fā)有利于推動微波爐市場的發(fā)展，使老百姓能用上更優(yōu)秀的微波爐。 微波爐的工作原理 微波爐，顧名思義， 就是用微波來煮飯燒菜的。微波爐是一種用微波加熱食品的現(xiàn)代化烹調(diào) 工 具。微波是一種電磁波。這種電磁波的能量不僅比通常的無線電波大得多，而且還很有 個性 ，微波一碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導(dǎo)它；微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透過，其能量反而會被吸收。 微波是指波長為 0． 01～ 1 米的無線電波，其對應(yīng)的頻率為 30000 兆赫到 300兆赫。為了不干擾雷達和其他通信系統(tǒng)，微波爐的工作頻率多選用 915兆赫或 2450兆赫。 微波爐由電源，磁控管，控制電路和烹調(diào)腔等部分組成。電源向磁控管提供大約 4000伏高壓，磁控管在電源激勵下，連續(xù)產(chǎn)生微波，再經(jīng)過波導(dǎo)系統(tǒng)，耦合到烹調(diào)腔內(nèi)。在烹調(diào)腔的進口處附近，有一個可旋轉(zhuǎn)的攪拌器，因為攪拌器是風(fēng)扇狀的金屬，旋轉(zhuǎn)起來以后對微波具有各個方向的反射，所以能夠把微波能量均勻地分布在烹調(diào)腔內(nèi)。微波爐的功率范圍一般為 500～ 1000 瓦 。 微波加熱的原理簡單說來是：當(dāng) 微波輻射到食品上時，食品中總是含有一定量的水分，而水是由極性分子（分子的正負電荷中心，即使在外電場不存在時也是不重合的）組成的，這種極性分子的取向?qū)㈦S微波場而變動。 由于食品中水的極性分子的這種運動。以及相鄰分子間的相互作用，產(chǎn)生了類似摩擦的現(xiàn)象，使水溫升高，因此，食品的溫度也就上升了。用微波加熱的食品，因其內(nèi)部也同時被加熱，使整個物體受熱均勻，升溫速度也快。 2 使用微波爐時的注意事項 微波遇到金屬物體，如銀、銅、鋁等會像鏡子反射可見光一樣被反射。常用金屬隔離微波，不能使用金屬器皿加熱食物。金屬在微波加 熱的情況下還會產(chǎn)生火花，特別是較尖銳的金屬制品﹝如：叉﹞。因此在使用微波烹調(diào)中，不得使用密閉的金屬容器或金屬網(wǎng)狀容器來裝載事物，以免發(fā)生意外事故。 不要用一般普通塑料容器放入微波爐加熱。雖然塑料自身不被加熱，但熱的食物會使容器變得很燙。這些塑料容器在高溫下可能放出毒素，染污食物。使用微波爐時，應(yīng)注意至少離爐 米以上，眼睛不要看著爐門，不可在爐前久站。食物從爐中取出后，最好先放幾分鐘再吃。 微波爐控制器 總 體設(shè)計思路 通過對微波爐的了解， 本設(shè)計 采用 89C52 單片機 作為設(shè)計的核心 ，由矩陣鍵盤、時間顯示、 控制輸出等模塊組成。 由 矩陣鍵盤模塊 來實現(xiàn)時間的設(shè)置，火力 大、中、小 的選擇以及 啟動 、停止和時間重設(shè)功能 ；時間顯示模塊由七段數(shù)碼管來實現(xiàn)， 其中初始時間由矩陣鍵盤輸入 ； 火力大小通過發(fā)光二極管 來表示 ， 紅、綠、黃三種燈分別表示大力大、中、小， 默認為中火力；啟動加熱后，步進電機開始轉(zhuǎn)動，七段數(shù)碼管 按照設(shè)定的時間進行倒計時，等時間 快到零時 報警提示、 等于零時 火力指示燈熄滅、轉(zhuǎn)盤停止運轉(zhuǎn) ，工作結(jié)束。 3 2 系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)總體設(shè)計 本設(shè)計 采用 AT89C52單片機 作為設(shè)計的核心 ，由矩陣鍵盤、時間顯示、 控制輸出等模塊組成。 由矩陣鍵盤模塊來實現(xiàn)時間的設(shè)置，火力 大、中、小 的 選擇以及 啟動 、停止和時間重設(shè)功能 ；時間顯示模塊由七段數(shù)碼管來實現(xiàn)， 其中初始時間由矩陣鍵盤輸入 ；火力大小通過發(fā)光二極管 來表示，紅、綠、黃三種燈分別表示大力大、中、小，默認為中火力；啟動加熱后，步進電機開始轉(zhuǎn)動，七段數(shù)碼管按照設(shè)定的時間進行倒計時，等時間快到零時報警提示、等于零時火力指示燈熄滅、轉(zhuǎn)盤停止運轉(zhuǎn)，工作結(jié)束。 元件清單： 元件清單 數(shù)量 AT89C52 1 ULN2021 1 74LS48 1 LM7805 1 LED 4 三極管 9013 5 四位數(shù)碼管 1 步進電機 1 蜂鳴器 1 自鎖開關(guān) 1 輕觸開關(guān) 16 220 歐電阻 16 10 千歐電阻 1 10k*8 排阻 1 30p 電容 2 10u 電容 1 100u 電容 2 12MHZ 晶振 1 USB 接口 1 16p 插槽 2 40p 插槽 1 排針 10 表 21 元件清單 4 單片機的結(jié)構(gòu)和接口的基本介紹 單 片機的基本組成 1． CPU 系統(tǒng) ? 1 個 8 位微處理器 CPU ? 內(nèi)部時鐘電路 ? 總線控制邏輯 2．內(nèi)部存儲器 ? 4KB 的片內(nèi)程序存儲 器（ ROM/EPROM/Flash） ? 128B 數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）和 128B 特殊功能寄存器 SFR（ 80C51 只用到其中 21B） 3． I/O 接口及中斷定時功能 ? 4 個 8 位可編程的 I/O（輸入 /輸出）并行接口 ? 5 個中斷源的中斷控制系統(tǒng)，可編程為 2個優(yōu)先級 ? 2 個 16 位定時 /計數(shù)器，既可以定時，又可以對外部事件進行計數(shù) ? 1 個全雙工的串行 I/O 接口，用于數(shù)據(jù)的串行通信 所有這些都通過單片機內(nèi)部的總線相連接。 下圖所示為 80C51 單片機的基本組成，可以看出在該芯片上集成了一個微型計算機 圖 21 80C51 單片機的基本組成 5 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) CPU CPU 是 80C51 內(nèi)部的 1 個字長為 8位的中央處理單元，它由運算器、控制器兩部分組成。實際上構(gòu)成了單片機的核心。 （ 1）運算器 ? 以算術(shù)邏輯單元 ALU（ Arithmetic Logic Unit）為核心，還包括累加器 A、程序狀態(tài)字寄存器 PSW（ Program Status Word）、 B寄存器、兩個 8位暫存器 TMP1和 TMP2 等部件。 ? 可以進行加、減、乘、除、加 減 BCD數(shù)十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算； ? 也可以進行與、或、非、異或等邏輯運算； （ 1）片內(nèi) ROM 是程序存儲器； （ 2）片內(nèi) RAM，可用于存放輸入、輸出數(shù)據(jù)和中間計算結(jié)果，或作為數(shù)據(jù)堆棧區(qū)。 3． I/O 口 （ 1） 并行口 有 4個 8位并行 I/O 口 P0～ P3，均可并行輸入輸出 8 位數(shù)據(jù)。 （ 2）串行口 有 1個串行 I/O 口，用于數(shù)據(jù)的串行輸入輸出 4．定時器 /計數(shù)器 （ 1）產(chǎn)生定時脈沖，實現(xiàn)單片機的定時控制； （ 2）用于計數(shù)方式，記錄外部事 件的脈沖個數(shù)。 圖 22 單片機的內(nèi)部 結(jié)構(gòu) 6 部分關(guān)鍵的程序存儲單元 在程序存儲器中，某些單元保留給系統(tǒng)使用，見下表： 表 22 中斷入口 存儲器單元 保留單元的作用 0000H～ 0002H 復(fù)位后初始化引導(dǎo)程序入口 0003H～ 000AH 外部中斷 0 入口 000BH～ 0012H 定時器 0 溢出中斷入口 0013H～ 001AH 外部中斷 1 入口 001BH～ 0022H 定時器 1 溢出中斷入口 0023H～ 002AH 串行口中斷入口 002BH 定時器 2 溢出中斷入口 注：標(biāo)注灰色背景的存儲空間為增強型芯片所獨有 中斷 中斷源 51 單片機有 5個中斷源：兩個外部中斷、兩個計數(shù) /定時器中斷和一個串行口中斷。 中斷響應(yīng)步驟： (1)保護斷點，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把這個地址送入堆棧。 (2)尋找中斷入口，根據(jù) 5 個不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找 5個不同的入口地址。 (3)執(zhí)行 中斷服務(wù)程序，用中斷服務(wù)程序處理需要改變的變量或者事件。 (4)中斷返回，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，從中斷斷點處返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行主程序。 中斷的實現(xiàn) 寄存器 IE、 IP、 TCON 和 SCON 來控制中斷申請、中斷的開關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級確定。（ 1）中斷方式和標(biāo)志位 單片機的中斷標(biāo)志位和方式的選擇是通過 TCON達到低 4位控制字實現(xiàn)的。 TCON中的低 4位用于外部中斷的控制，高 4位是 T0、 T1 控制字?？刂谱秩缦拢? 表 23 TCON 中的控制字 TCON.7 TCON.6 TCON.5 TCON.4 TCON.3 TCON.2 TCON.1 TCON.0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 外部中斷請求源 IT0INT0 觸發(fā)方式控制位 ,可由軟件進行置位和復(fù)位 .IT0=0,INT0 為低電平觸發(fā)方式 。IT0=1,INT0 為負跳變觸發(fā)方式 . IE0INT0 中斷請求標(biāo)志位 .當(dāng)有外部的中斷請求時 ,這位就會置 1(這由軟件來完成 ),在 CPU 響應(yīng)中斷后 ,由硬件將 IE0 清 0. 7 內(nèi)部中斷請求源 TF0定時器 T0 的溢出中斷標(biāo)記 ,當(dāng) T0 計數(shù)產(chǎn)生溢出 時 ,由硬件置位 TF0.當(dāng) CPU響應(yīng)中斷后 ,再由硬件 TF0 清 0. TR0定時器 T0的中斷允許 . (2)中斷允許寄存器 IE 表 24 中斷允許寄存器 IE EA X X ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中： EA：總開關(guān)，如果它等于 0，則所有中斷都不允許。 ES：串行口中斷允許。 ET1：定時器 1中斷允許。 EX1：外中斷 1中斷允許。 ET0：定時器 0中斷允許。 EX0：外中斷 0中斷 允許。 （ 3） 5 個中斷源的優(yōu)先級 單片機的中斷服務(wù)入口地址如下，它們的自然優(yōu)先級由高到低排列。 外中斷 0： 0003H 定時器 0： 000BH 外中斷 1： 0013H 定時器 1： 001BH 串口： 0023H 開機時，每個中斷都處于低優(yōu)先級，我們可以用指令對優(yōu)先級進行設(shè)置，中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 來設(shè)置， IP 中某位設(shè)為 1，相應(yīng)的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。 表 25 中斷優(yōu)先級寄存器 IP EA X X PS PT1 PX1 PT0 PX0 顯示 驅(qū)動 芯片 7447/7448 的簡介 認識 7447/7448