【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 V的交流市電先是經(jīng)過(guò)變壓器轉(zhuǎn)變成12V的交流低壓電，12V的交流電源再經(jīng)過(guò)橋式整流電路D1和濾波電容C1的整流和濾波，輸出一個(gè)不穩(wěn)定的直流電壓。此不穩(wěn)定的直流電壓經(jīng)過(guò)LM7805的穩(wěn)壓塊和C3的再次濾波，就會(huì)在輸出端輸出精度高、穩(wěn)定度好的5V直流電壓。該整流電路能夠輸出穩(wěn)定的5V電源，在本設(shè)計(jì)中作為低壓控制模塊的電源，包括單片的電源，繼電器，小型冷卻用風(fēng)扇和顯示模塊電源等。 光耦隔離控制模塊的設(shè)計(jì)光耦隔離的作用是（1）將高壓電源電路與低壓控制電路通過(guò)光電隔離，防止高壓高頻對(duì)控制電路的信號(hào)干擾；（2）通過(guò)光電隔離將高壓電路由低壓電路控制，防止人為直接接觸高壓能夠降低觸電的風(fēng)險(xiǎn)。圖311 光耦隔離電路連接圖 由于整個(gè)電路設(shè)計(jì)包括工作在5V電壓下的控制電路和工作在4100V電壓下的產(chǎn)生微波的電路兩個(gè)電路，兩者工作電壓懸殊且微波發(fā)生部分工作電流接近10A。為保證控制電路和操作者的安全，因此需要有光耦合隔離控制模塊作為高低壓部分的隔離。如圖311為本次設(shè)計(jì)的光耦隔離的電路圖。光耦隔離電路的原理就是向光耦合器輸入一定的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)集成的發(fā)光二極管發(fā)出能被光探測(cè)器接收識(shí)別的，一定波長(zhǎng)的光，并將此光轉(zhuǎn)化為光電流，最后經(jīng)過(guò)放大后輸出。經(jīng)過(guò)一個(gè)電能光能電能的能量轉(zhuǎn)換，通過(guò)光實(shí)現(xiàn)高壓和低壓的實(shí)際電路連接。光耦合器之所以具有良好的絕緣能力和抗干擾能力，一是因?yàn)樗妮斎胼敵龌ハ喔綦x；再者就是因?yàn)殡娦盘?hào)的傳輸具有單向性；另外光耦合器的輸入端屬于電流型工作的、低阻元件具有很強(qiáng)的共模抑制能力。如圖312所示，在本次設(shè)計(jì)中使用的是PC817是日本夏普生產(chǎn)的一款光電耦合器。PC817是一款單通道光耦合晶體管芯片，其DIP封裝型有4個(gè)針腳，隔離電壓5000V，輸出電壓小于55V，要求輸入電流小于50mA，因此完全可滿足本次設(shè)計(jì)的要求。PC817光耦隔離芯片內(nèi)部電路圖及外形如圖所示，管腳1為發(fā)光二極管陽(yáng)極，管腳2為二極管陰極，管腳4分別為光敏三極管發(fā)射極，管腳3為集電極，當(dāng)電流流過(guò)二極管時(shí)，二極管被點(diǎn)亮，光敏三極管收到光輻射后，具有光敏特性的PN結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電圖312 光耦實(shí)物圖與引腳圖流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。PC817的極限參數(shù)：正向電流（ICEO）：50mA 峰值正向電流（ICE max）：1A反向電壓：6V 功耗：70mW集電極發(fā)射極電壓：35V 發(fā)射極集電極電壓：6V集電極電流：50mA 集電極功耗：150mW總功耗：200mW 集電極發(fā)射極飽和電壓：（典型值）截止頻率：80kHz 電流傳輸比：50%～600% 鍵盤輸入和液晶顯示電路 鍵盤輸入電路方案的選擇鍵盤電路的方案的選擇，如下表33。表33鍵盤輸入電路方案的選擇方案特點(diǎn)檢測(cè)原理方案一：獨(dú)立式按鍵如圖313獨(dú)立式按鍵在按鍵較少時(shí)占用較少的IO口，當(dāng)按鍵較多時(shí)，獨(dú)立按鍵使用的IO口較多。優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立按鍵設(shè)置靈活，可以使IO分散配置，方便操作。便于靈活配置硬件電路。獨(dú)立按鍵的檢測(cè)比較簡(jiǎn)單，獨(dú)立式分別檢測(cè)，分別配置按鍵功能。在不被按下的情況下按鍵對(duì)應(yīng)的IO為高電平，按下時(shí)吧對(duì)應(yīng)IO電平拉低，從而檢測(cè)。方案二：矩陣式按鍵如圖314在按鍵數(shù)目較多時(shí)通過(guò)矩陣批量定義，會(huì)占用較少的IO口，但是編程的復(fù)雜程度要增高。矩陣鍵盤的檢測(cè)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是分行分列和分高/低電平來(lái)檢測(cè)：（1）給四行中三行為高電平，剩下一行為低電平，檢測(cè)列對(duì)應(yīng)的IO口的電瓶，當(dāng)檢測(cè)到某一列對(duì)應(yīng)的IO為低時(shí)，有鍵按下，所按下的鍵位低電平所對(duì)應(yīng)的行和檢測(cè)到高電平所對(duì)應(yīng)的列，十字相交的按鍵。圖313 獨(dú)立式按鍵圖314 矩陣按鍵本設(shè)計(jì)中，所需按鍵數(shù)量較多，包括微波爐的輸入端，火力選擇、模式選擇和時(shí)間設(shè)定等操作要求，故選用矩陣鍵盤。如圖314所示,本次設(shè)計(jì)中采用89C52單片機(jī)的并行口P1接44矩陣鍵盤，～，～。本次設(shè)計(jì)中共設(shè)定了四個(gè)自定義檔位，分為A檔（大火）、B檔（中火）、C檔（底火）、D檔（小火），分別對(duì)應(yīng)S5～S8，另外設(shè)定了四個(gè)智能選擇菜譜按鍵S9～S12，S13和S14分別設(shè)置為暫停鍵和啟動(dòng)鍵，設(shè)置時(shí)間按鍵為S2～S3，當(dāng)S2按一下時(shí)，S3為分鐘加，S4為分鐘減；當(dāng)S2按第二下時(shí)，S3為秒鐘加，S4為秒鐘減；S1為開(kāi)始鍵。鍵盤操作說(shuō)明表31所示：表34按鍵功能鍵號(hào)名稱功能S1控制鍵按下進(jìn)入控制頁(yè)面S2自定義鍵自定義設(shè)置時(shí)間S3加鍵按下分或秒加1S4減鍵按下分或秒減1S5檔位鍵A檔S6檔位鍵B檔S7檔位鍵C檔S8檔位鍵D檔S9烹飪?cè)O(shè)置為A檔，時(shí)間為8分鐘S10蒸魚設(shè)置為C檔，時(shí)間為20分鐘S11燒烤設(shè)置為D檔，時(shí)間為15分鐘S12牛奶或咖啡設(shè)置為B檔，時(shí)間為2分鐘S13暫停鍵按下暫停工作S14啟動(dòng)鍵按下啟動(dòng)工作S15重置鍵按下重新設(shè)置工作模式 顯示電路方案的選擇方案一：采用LED數(shù)碼管圖315數(shù)碼管LED數(shù)碼管各種各樣，但顯示方式主要分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示也稱之為直流驅(qū)動(dòng)，這時(shí)單片機(jī)的每個(gè)I/O口都直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)數(shù)碼管的一個(gè)段選。這種顯示方式編程簡(jiǎn)單，數(shù)碼管顯示亮度高，但太占用單片機(jī)資源。動(dòng)態(tài)顯示應(yīng)用最為廣泛。動(dòng)態(tài)顯示利用了人的視覺(jué)暫留的現(xiàn)象?？焖俚膾呙钄?shù)碼管公共驅(qū)動(dòng)端來(lái)達(dá)到顯示的目的。這樣能節(jié)省大量的I/O口，而且功耗特別低。但無(wú)論采用何種顯示方式，當(dāng)顯示數(shù)字特別多的時(shí)候使用的數(shù)碼管數(shù)量也必然會(huì)大幅度增加，這就容易造成連線復(fù)雜，編程也會(huì)隨之變得復(fù)雜。圖315為數(shù)碼管。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列特定的發(fā)光二極管組成的，這種顯示方式很是常見(jiàn)，比如廣告牌，大型電子屏等，但用在該計(jì)步器中體積太大非常不合適，不符合便于攜帶的設(shè)計(jì)方案。圖316為點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。圖 316點(diǎn)陣式數(shù)碼管方案三：采用LCD液晶顯示屏圖317液晶顯示屏液晶顯示屏的顯示功能十分強(qiáng)大，可以顯示文字、數(shù)字、甚至圖形。而且顯示清晰，與傳統(tǒng)的數(shù)碼管相比，在亮度和清晰度都有了很大的提高，并且如今液晶顯示已經(jīng)成為主流顯示方式，被人們普遍歡迎接受。而且液晶連接方式簡(jiǎn)單，容易控制，很適合本設(shè)計(jì)。圖317為液晶顯示屏。本次設(shè)計(jì)的微波爐控制器系統(tǒng)要顯示各種工作模式、微波爐火力檔的設(shè)定、預(yù)約時(shí)間和工作時(shí)間等圖文復(fù)雜的信息，故選擇液晶顯示器作為顯示模塊較為方便。本系統(tǒng)采用的是LCD1602的液晶顯示器。下面對(duì)LCD1602做簡(jiǎn)單的介紹說(shuō)明： 圖318 LCD1602液晶顯示 LCD1602液晶（圖318）以5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，每行16個(gè)字符，不能顯示漢字，內(nèi)置128個(gè)字符的ASCII字符集字庫(kù)。LCD1602接口信號(hào)說(shuō)明如表35所示表35 LCD1602液晶接口信號(hào)說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)口2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)口3VO液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)11D4數(shù)據(jù)口4R/S數(shù)據(jù)/命令選擇(H/L)12D5數(shù)據(jù)口5R/W讀/寫選擇（H/L）13D6數(shù)據(jù)口6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)口7D0數(shù)據(jù)口15BLA背光電源正極8D1數(shù)據(jù)口16BLK背光電源負(fù)極（1） 基本操作時(shí)序讀狀態(tài) 輸入：R/S=L，R/W=H，E=H 輸出：D0～D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù) 輸入：R/S=H，R/W=H，E=H 輸出：無(wú)寫指令 輸入：R/S=L，R/W=L，D0~D7＝指令碼，E=高脈沖 輸出：D0～D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 輸入：R/S=H，R/W=L，D0～D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無(wú)（2） 顯示地址LCD1602字符液晶顯示課分為上下兩部分各16位顯示，處于不同行時(shí)的字符顯示如表36所示。表36LCD1602液晶顯示器的地址顯示123456789101112...第一行00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H0AH0BH...第二行40H41H42H43H44H45H46H47H48H49H4AH4BH...本次設(shè)計(jì)中LCD1602的D0～～，RS、～。 蜂鳴器電路除此之外，還設(shè)計(jì)了蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路（圖319），當(dāng)微波電路啟動(dòng)或停止時(shí)會(huì)有聲音提示，來(lái)提示微波爐當(dāng)前的工作狀態(tài)，從而使得整個(gè)系統(tǒng)顯得更加人性化。圖320 風(fēng)扇冷卻電路原理圖圖319 蜂鳴器電路 風(fēng)扇冷卻電路圖320 風(fēng)扇冷卻原理圖微波爐磁控管的風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)是保證微波爐正常工作的重要措施之一，其風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、安裝位置都有嚴(yán)格的要求。在微波爐正常工作時(shí)，由于磁控管的陽(yáng)極功耗極大，要產(chǎn)生大量的熱量，進(jìn)而影響微波發(fā)射。為使磁控管能夠安全工作，常采用設(shè)置風(fēng)扇的方法進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。在本次設(shè)計(jì)中，風(fēng)扇冷卻原理圖如圖320，控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)。4 軟件設(shè)計(jì)本微波爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于STC89C52微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以程序設(shè)計(jì)必然是系統(tǒng)的靈魂所在，決定了這個(gè)系統(tǒng)的功能和性能。本章我們將對(duì)微波爐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。 主程序流程圖主程序負(fù)責(zé)與各個(gè)子程序模塊的通信，這其中主要包括掃描矩陣鍵盤的操作、液晶顯示屏的界面顯示以及散熱風(fēng)扇和蜂鳴器的啟停工作。用戶通過(guò)矩陣鍵盤來(lái)選擇烹飪方式和時(shí)間或者直接選擇預(yù)設(shè)的烹飪模式。液晶顯示模塊主要顯示微波爐待機(jī)狀態(tài)、工作方式、烹飪時(shí)間。散熱風(fēng)扇只有在微波爐功能工作時(shí)才工作，在待機(jī)、設(shè)置、重置、暫停時(shí)都會(huì)停止工作。蜂鳴器單片機(jī)在上電、設(shè)置、暫停、烹飪結(jié)束時(shí)會(huì)有聲音提示，在微波爐正常工作期間不會(huì)有聲音提示。微波爐上電后，蜂鳴器會(huì)有聲音提示，各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，液晶屏1602處于顯示待機(jī)狀態(tài)。此時(shí)單片機(jī)內(nèi)部在不停調(diào)用鍵盤掃描子程序，首先確認(rèn)設(shè)置鍵是否按下，這時(shí)也會(huì)有蜂鳴器聲音提示，然后根據(jù)用戶按鍵信息讀取用戶程序，同時(shí)調(diào)用液晶顯示子程序顯示用戶按鍵信息（包括工作模式、工作方式、工作時(shí)間）。這時(shí)的單片機(jī)就會(huì)等待啟動(dòng)鍵的按下，如果啟動(dòng)鍵按下，同時(shí)單片機(jī)會(huì)不斷檢測(cè)重置鍵是否按下，如果按下則會(huì)回到等待用戶重新選擇工作方式和時(shí)間或模式，如果重置鍵沒(méi)有按下，則按照用戶的選擇執(zhí)行相應(yīng)的程序。這時(shí)，單片機(jī)還在不停調(diào)用鍵盤子程序檢測(cè)暫停鍵的狀態(tài)，沒(méi)有按下，繼續(xù)執(zhí)行程序，按下則等待重新啟動(dòng)鍵的按下。如果啟動(dòng)鍵沒(méi)有按下就會(huì)繼續(xù)等待。直到烹飪結(jié)束，蜂鳴器聲音提示，散熱風(fēng)扇停止工作，微波爐完成此次烹飪工作，等待用戶再次使用。流程圖如圖41所示：圖41 主程序流程圖 PWM波控制子程序在本次設(shè)計(jì)的微波爐控制系統(tǒng)中，定時(shí)T0初值設(shè)置為50ms，而PWM波的周期設(shè)置為2000ms，因此需要循環(huán)四次即可。此微波中預(yù)設(shè)有A、B、C、D四個(gè)檔位，對(duì)應(yīng)PWM波的占空比分別為40%、60%、80%、100%。void timer0() interrupt 1{ TH0=(6553645872)/256。 TL0=(6553645872)%256。 tt++。 if(tt==4) { tt=0。 count++。 if(count==9) count=0。 } if(mode==1) { if (count=3) PWM=1。 if(count3) PWM=0。 } if(mode==2) { if (count=5) PWM= 1。 if(count5) PWM=0。 } if(mode==3) { if (count=7) PWM= 1。 if(count7) PWM= 0。 } if(mode==4) { if (count=9) PWM= 1。 if(count9) PWM= 0。 }} 火力調(diào)節(jié)子程序設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中的自定義模式中，火力調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)分為四檔：大火力檔（D檔）、中火力檔（C檔）、底火力檔（B檔）、小火力檔（A檔），通過(guò)按下四個(gè)不同的按鍵選擇不同的火力模式。參考實(shí)際的微波爐控制方法，并基于本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況則以較短周期的PWM波進(jìn)行模擬。由于在本次設(shè)計(jì)中對(duì)微波發(fā)生部分只進(jìn)行模擬而不制作實(shí)物，因此不能照搬實(shí)際微波爐的工作控制方法，而是代以周期較短的具有不同占空比的PWM波表示不同的烹飪模式，輸出結(jié)果可經(jīng)示波器測(cè)得。綜上，本次設(shè)計(jì)設(shè)定了四種火力烹飪模式，分別為A、B、C、D四檔，每檔輸出的PWM周期均為2000ms，四檔火力具體參數(shù)見(jiàn)表41所示：表41 四檔火力參數(shù)設(shè)置火力檔輸出PWM波占空比時(shí)間設(shè)置A40%用戶設(shè)置所需時(shí)間B60%C80%D100%圖42 火力調(diào)節(jié)程序流程圖火力調(diào)節(jié)模塊程序如圖42所示： 烹飪時(shí)間設(shè)定子程序設(shè)計(jì) 設(shè)置定時(shí)模式的方法要使單片機(jī)輸出不同占空比的方波就需要精確控制單片機(jī)引腳輸出確定時(shí)間的高低電平，這就牽涉到單片機(jī)定時(shí)器設(shè)定的問(wèn)題。STC89C52單片機(jī)內(nèi)