【正文】 過加、減鍵開始設(shè)置烹飪時間，火力和烹飪時間都設(shè)置完畢，直接開始烹飪，流程圖如圖 16 所示。時間設(shè)置完畢返回等待系統(tǒng)開始烹飪，流程圖如圖 14 所示。通過調(diào)用按鍵程序掃描子程序，檢測哪些功能按鍵被按下就進入哪種狀態(tài)模塊 ，以調(diào)用哪個功能子程序，進入哪種工作狀態(tài)，不斷地循環(huán)掃描，流程圖如圖 12 和圖 13 所示。 主程序 主程序負責與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能號，流程圖如圖 11 所示。 根據(jù)實際的硬件電路，為了有效地實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，用軟件方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的定時功能、控制系統(tǒng)的語音播放、控制液晶顯示等等。 表 1 火力檔位設(shè)置表 18 檔 位 (檔 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 輸出電額 (V) 語音控制微波爐系統(tǒng) 19 四、系統(tǒng)設(shè)計及操作說明 本章主要 是介紹微波爐控制器設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計及系統(tǒng)的操作說明，系統(tǒng)的液晶顯示模塊采用并行通訊的工作方式，鍵盤方面則采用程序掃描的工作方式，下面就各模塊的軟件設(shè)計進行了詳細的介紹。以此控制變壓器的初級繞組微波爐磁控管的停和轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)對烹調(diào)功率的控制。要使能 PWM 模式，模塊 CCAPMn 寄 存器的 PWM 和 ECOM 位必須置位，如圖 9 所示。當 CL 的值由 FF 變?yōu)?00 溢出時， CCAPnH 的內(nèi)容裝載到 CCAPnL 中。各個模塊的輸出占空比是獨立變化的，與使用的捕獲寄存器 CCAPnL 有關(guān)。輸出頻率取決于 PCA 定時器的時鐘源。定時器的計數(shù)源由 CMOD SFR 的 CPS1 和 CPS0 位來確定。寄存器 CH 和 CL 的內(nèi)容是正在自由遞增計數(shù)的 16 位 PCA 定時器的當前值。每個模塊都與 P1 口向連。 方案二： PWM 使能脈寬調(diào)節(jié)模式 P89V51RB2FN 單片機內(nèi)部的可編程計數(shù)器陣列（ PCA ）功能模塊含有一個特殊的16 位定時器，有 5 個 16 位的捕 獲 /比較模塊與之相連。磁控管陽極高壓 3000V7000V，工作頻率 2450MHz，陽極電流為300mA1200Ma[21]， 微波爐功率調(diào)整的原理就是通過高速控制磁控管的開停 時間來調(diào)整功率 ， 磁控管的功率是不可變的 ，因此直接控制磁控管的開關(guān)狀態(tài)以實現(xiàn)對微波爐的火力設(shè)置是不可取的，現(xiàn)有兩種方案選擇。這就是微波爐加熱的原理。這個叫磁控管的電子管是個微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振動頻率為 億 赫 的微波。 當系統(tǒng)在工作過程中，遇到突然斷電的情況下，系統(tǒng)會把斷電前的狀態(tài)和數(shù)據(jù)自動存進 24C01 E2PROM 中，在系統(tǒng)重新開始工作時自動從 24C01 E2PROM 中讀取數(shù)據(jù)，以繼續(xù)完成沒有完成的工作，實現(xiàn)了系統(tǒng)的掉電存儲功能。 [6] 16 掉電儲存模塊 為了在斷電的情況下能保 存好已經(jīng)設(shè)置好的時間和菜單等數(shù)據(jù)，為此系統(tǒng)采用24C01 E2PROM。該方案不但節(jié)省硬件成本，且能夠加深我們對定時 /計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面的理解與提高，簡化硬件設(shè)計，使整個設(shè)計整體小巧玲瓏易攜帶。但是實時時鐘芯片對硬件要求較高，成本相對而言比較高，所以不采用該方案。此外，實時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性 RAM，可用事業(yè)存放需長期保存但有時也需變更的數(shù)據(jù)。這些實時時鐘芯片具備年 、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預。可提供 5V 直流給單片機，如下圖 7 所示。 14 V C C D1/ L E D2/ R E S E T3M I S O4M O S I5S C L K6/ S S7V S S A8A n a I n9M I C +10M I C 11V S S P 212S P 13V C C P14S P +15V S S P 116AUD17AGC18/ V O L19R O S C20V C C A21/ F T22/ P L A Y23/ R E C24/ E R A S E25/ F W D26R D Y / I N T27V S S D28J P ?4 H E A D E RC10 .1 uC20 .1 uM K ?M I C R O P H O N E 2R14 .3 kR24 .3 kR34 .3 kC34 .7 uR?1KD?L E DV C CV C CV C CV C CR?8 2 KC?4 .7 uL S ?S P E A K E RP 2 0 P 2 1P 2 2C?0 .1 uC?1 0 0 u語音電路P 1 2P 1 3P 1 44 7 0 u 圖 6 語音電路 電源方案選擇 方案一：開關(guān)電源 用開關(guān)穩(wěn)壓電 源給整機供電，此方案能夠完成本作品電流源的供電，但開關(guān)電源比較復雜，而且何種也比較大，制作不便，因而此方案難以實現(xiàn)。不僅有錄、放功能，還有快進、擦除、音量控制、直通放音和復位等功能。根據(jù)設(shè)計需要，語音提示音播放伴有 LED 燈閃爍提示，直觀方便。 其特點為 可錄、放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年 ； 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式 ； 可處理多達 255 段信息 ； 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示 ； 多種采樣頻率對應多種錄放時間 ；通過音頻放大器放大輸出； 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應用靈活，價廉物美 。 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。 方案二：語音處理電路 在本設(shè)計中，提示音及語音播報功能都需要 語音電路實現(xiàn)。 語音電路方案選擇 方案一：蜂鳴器 語音控制微波爐系統(tǒng) 13 蜂鳴器聲音單一，無法實現(xiàn)一連串的語音播放，對一些要求比較高的系統(tǒng)來說，蜂鳴器不適合。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均 影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。當無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。 一個 4*4 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有 16 個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。 [12] 方案二：矩陣式按鍵 單片機系統(tǒng)中，若使 用按鍵較多時，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。當 I/O 口線內(nèi)部有上拉電阻時，外電路可不接上拉電阻。獨立式按鍵的典型應用如圖 所示。 本系統(tǒng)中，液晶顯示的工作方式是采用并行的工作方式。可以顯示 8 4 行 16 16 點陣的漢字，也可完成圖形顯示；低電壓低功耗是其又一顯著特點。本系統(tǒng)采用的是FYD128640402B[17]型號的液晶顯示器。 [4]隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展， LCD顯示器的規(guī)格眾多，其專用驅(qū)動芯片也相互配套，使 LCD 在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應用提供了極大的方便。所以，在一些要求顯示圖文的系統(tǒng)中，不適宜用LED顯示模塊。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED十六段顯示器用于字符顯示?，F(xiàn)在就這兩種顯示模塊進行分析，選擇符合微波爐控制器的模塊。這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)。使用的是 EPI、 EP EP3 對應的管腳。（識別結(jié)果是通過寄存器返回識別出的關(guān)鍵詞語在關(guān)鍵詞語列表中的排列序號 Index 數(shù)值，該 Index 數(shù)值是在設(shè)置關(guān)鍵詞語列表時指定）。例如進行語音識別時，設(shè)置識別的關(guān)鍵詞語列表，設(shè)定芯片的識別模式，諛別完成后獲得識別結(jié)果都是通過讀／寫寄存器來完成。此時只使用 4 個管腳：片選（ SCS 冰）、 SPI 時鐘 (SDCK)、 SPI 輸入 (SDI)和SPI 輸出 (SDO)。 （ 4） 并行接口 本芯片可通過并行方式和外部主 CPU 連接，此時使用 8 根數(shù)據(jù)線（ POP7）， 4 個控制信號（ WRB， RDB， CS 冰， AO），以及一個中斷返回信號（ INTB） 。如果沒有后續(xù)的指令（對寄存器的設(shè)置），復位后芯片將進入休眠狀態(tài)。 （ 3） 復位 對芯片的復位信號（ RSTB： 1： ）必須在 VDD/VDDA/VDDIO 都穩(wěn)定后進行。VDDIO 低電壓（邏輯“ 0”）： 039。 （ 7） 工作供電為 3. 3V，如果用于便攜式系統(tǒng)，使用 3 節(jié) AA 電池就可以滿足供電需 要。產(chǎn)品設(shè)計可以選擇從立體聲的耳機或者單聲道喇叭來獲得聲音輸出。 （ 5） 支持并行和串行接口，串行方式可以簡化與其他模塊的連接。 （ 4） 芯片內(nèi)部已經(jīng)準備了 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 16 位 D/A 轉(zhuǎn)換器和功放電路，麥克風、立體聲耳機和單聲道喇叭可以很方便地和芯片管腳連接。 （ 3） 每次識別最多可以設(shè)置 50 項候選識別句，每個識別句可以是單字，詞組或短句， 8 長度為不超過 10 個漢字或者 79 個字節(jié)的拼音串。 （ 2） 不需要外接任何輔助的 Flash 芯片， RAM 芯片和 AD 芯片，就可以完成語音識別功能。 單片機及外圍電路 交流輸入 整流慮波 輸出 調(diào)整 單元 液 晶顯 示模 塊 圖 1 系統(tǒng)原理框圖 掉 電 存 儲 模 塊 鍵盤模塊 語音模塊 語音控制微波爐系統(tǒng) 7 圖 2 語音識別模塊 圖 3 語音識別芯片 功能介紹 （ 1） 通過 ICRoute 公司特有的快速而穩(wěn)定的優(yōu)化算法，完成非特定人語音識別。本芯片在設(shè)計上注重 節(jié)能與高效，不需要外接任何的輔助芯片如 Flash、 RAM 等，直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品中即可以實現(xiàn)語音識別／聲控／人機對話功能。 LD3320 芯片 （圖 3） 是一款“語音識別”專用芯片，由 ICRoute 公司設(shè)計生產(chǎn)。 我們采用了方案二，本方案的基本原理如 圖 1 所示，控制系統(tǒng)的原理圖見附錄。具體方案如下：首先，利用單片機檢測各種模擬信號，通過接收鍵盤送來的命令，確認功能設(shè)置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)裝入和實時監(jiān)控，其次，根據(jù) CPU 發(fā)出的信號控制語音播報、顯示等功能，用軟件實現(xiàn)系統(tǒng)定時功能，節(jié)省了硬件成本的開銷。因此，本設(shè)計并未采用這種方案。由于鍵盤控制信號繁多，系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編程邏輯電路。 語音控制微波爐系統(tǒng) 5 三、 總體方案論證與比較 芯片選擇 方案一 ：采用數(shù)字邏輯芯片 本系統(tǒng)有功能 設(shè)置、數(shù)據(jù)裝入、定時、顯示、音響控制多個功能模塊。 （ 5） 定時服務功能： 程序檢測系統(tǒng)是否開始烹飪，當系統(tǒng)已經(jīng)進入烹飪狀態(tài)，定時服務子程序開始工作，首先通過按鍵掃描判斷預約時間標志按鍵是否被按下，當有按鍵按下進入預約時間的定時服務，如果沒有按鍵按下，直接進入烹飪時間的定時服務?？赏ㄟ^語音識別或加、減鍵來設(shè)置烹飪時間，最高是 8 檔，最低是 1 檔，流程同預約時間的設(shè)置相同，時間設(shè)置完畢就直接開始烹飪 （ 4） 液晶顯示功能： 液晶顯示屏使用 12864 顯示屏，液晶顯示子程序顯示各模式的工作狀態(tài)，如顯示火力模式、烹飪模式、預約時間和烹飪時間、 也可顯示“作者名”和“歡迎使用 語音控制微波爐系統(tǒng)”。 （ 3） 火力調(diào)節(jié)功能： 火力模式有對應的烹飪模式中有固定的火力大小，也可自定義選擇火力大小?？赏ㄟ^語音識別或加、減按鍵和確定鍵來對時間進行設(shè)置或預約，首先是對時 間 的設(shè)置，按確定鍵再對分進行設(shè)置，接著對秒進行設(shè)置，每次設(shè)置完就要按 一次確定鍵，以完成對時間的設(shè)置。例如：語音輸入命令：“上”、“下”、“左”、“右”、“確定”、“返回”可語音識別控制液晶顯示屏選擇對應的模式，確定烹飪模式和火力大小，調(diào)節(jié)定時并開始微波。 （ 5） 設(shè)計適當?shù)耐鈬娐罚?實現(xiàn)微波爐系統(tǒng)功 能 。 （ 3） 顯示微波爐控制器的烹調(diào)狀態(tài)。 要求： （ 1） 該微波爐控制器能夠在任意時刻取消當前工作，復位為初始狀態(tài)。微波控制器系統(tǒng)可由以下五個電路模塊組成：語音識別控制模塊：其功能是識別微波爐工作過程中語音指令并執(zhí)行操作；顯示模塊：其功能是顯示各種工作模式、微波爐火力檔的設(shè)定、預約時間和工作時間等等圖文復雜的信息；語音電路模塊，其功能是在按鍵模式工作時，芯片可以通過 LED 管腳給出信號來提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，用戶也可自定 4 種提示音效； 計時電路，其功能是對時鐘進行減法計數(shù)，提供烹調(diào)完成時的狀態(tài) 信號；顯示譯碼電路，其功能是顯示微波爐控制器的各狀態(tài)信息。用戶只需用簡單 , 人性化的語音指令告訴微波爐 它要執(zhí)行的任務之后它就愉快地幫主人完成系統(tǒng)操作。在現(xiàn)有的產(chǎn)品中直接集成即可實現(xiàn)語音識別／聲控，人機對話功能，識別的關(guān)鍵詞語列表是可以任意動態(tài)編輯的，因而滿足了小體積、低功耗和可通用的要求，因而本聲控系統(tǒng)有著廣