【正文】 0ms，四檔火力具體參數(shù)見表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。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。 if(count9) PWM= 0。 if(count7) PWM= 0。 if(count5) PWM=0。 if(count3) PWM=0。 if(count==9) count=0。 if(tt==4) { tt=0。 TL0=(6553645872)%256。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%。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。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。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）。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。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。 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。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。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。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。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、～。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)。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。而且液晶連接方式簡(jiǎn)單，容易控制，很適合本設(shè)計(jì)。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。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，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。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?？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。動(dòng)態(tài)顯示應(yīng)用最為廣泛。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。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為開始鍵。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。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。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。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。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。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。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。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。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。 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)。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。該電路是由220V市電電源、變壓器圖T整流橋D濾波電容CC3，防止自激電容CC4和固定式三端穩(wěn)壓器LM7805構(gòu)成。電路和元器件也比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。因而此方案難以實(shí)現(xiàn)，故不采用此方案。它重量輕，效率高，當(dāng)今電子產(chǎn)品的主流供電方式就是開關(guān)電源。通過(guò)查閱相關(guān)資料，電源電路設(shè)計(jì)首先確定兩種設(shè)計(jì)方案，一種是開關(guān)電源，一種是LM7805三端穩(wěn)壓電源，最終通過(guò)各自的特點(diǎn)與自己設(shè)計(jì)的要求相比較，確定最終方案為方案二LM7805三端穩(wěn)壓電源。振蕩電路提供的是機(jī)器周期，是單片機(jī)運(yùn)行的基本條件。圖39 單片機(jī)最小系統(tǒng)(2)時(shí)鐘振蕩電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)晶振電路的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。本設(shè)計(jì)采用上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)復(fù)位相結(jié)合。上電復(fù)位要求接通電源后，給單片機(jī)的RESET引腳高電平，當(dāng)檢測(cè)到高電平時(shí)單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片所組成的最小的組成單元，包括：MCU、復(fù)位電路、時(shí)鐘振蕩電路以及電源耦合電路；（1）復(fù)位電路：簡(jiǎn)單的理解就是單片機(jī)程序的重新啟動(dòng)按鍵，即程序重新從函數(shù)的第一塊執(zhí)行。表31 P3口的第二功能口線第二功能信號(hào)名稱RXD串行數(shù)據(jù)接收TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送INT0外部中斷0的申請(qǐng)INT1外部中斷1的申請(qǐng)T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入WR外部RAM寫選通RD外部RAM讀選通圖38單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)STC89C52的最小系統(tǒng)是指能夠讓單片機(jī)正常運(yùn)行所具備的最小系統(tǒng)。即定時(shí)器T0、TT2?！?。～。～。相對(duì)來(lái)說(shuō)，程序編寫較簡(jiǎn)單，能夠輕松掌握。 單片機(jī)STC89C52的特點(diǎn)本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)（圖38為單片機(jī)引腳圖），下面針對(duì)STC89C52做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。STC89C52使用了經(jīng)典的MCS51的內(nèi)核，自身具有8K字節(jié)的系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，但STC公司自己做了很多改進(jìn)，使得芯片具有傳統(tǒng)的51單片機(jī)不具有的功能，再加上低廉的價(jià)格，使該型號(hào)的單片機(jī)在國(guó)內(nèi)占據(jù)了很大的市場(chǎng)。串接電阻大小為R=，Imax為輸出最大電流。CS：電流信號(hào)檢測(cè)電壓，接Mos管S極，主要用于檢測(cè)電流。VB：高端浮動(dòng)電源電壓，與Vcc端接自舉二極管。ERR：誤差信號(hào)電壓，ERR端口和COM端口需接10PF電容。圖36 IR2125驅(qū)動(dòng)電路IR2125管腳圖如圖37所示：Vcc：輸入電源電壓。IR2125中具有大電流脈沖緩沖設(shè)計(jì)的輸出驅(qū)動(dòng)特性，并限制柵極驅(qū)動(dòng)電壓，并可編程檢測(cè)到過(guò)電流與封鎖脈沖之間的時(shí)間間隔，由于內(nèi)部采用的自舉技術(shù)，因此IR2125可用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)工作于電路中高端或低端的N溝道MOSFET或IGBT，并可用于工作母線電壓低于500V的任意場(chǎng)合。IR2125是高壓、高速M(fèi)OSFET及IGBT驅(qū)動(dòng)器，它的內(nèi)部自帶有限制過(guò)電流和過(guò)流保護(hù)電路。故本設(shè)計(jì)高壓電容采用CH85，高壓二極管采用T4512。所以，高壓電容C在此電路設(shè)計(jì)中主要起到倍壓提升的作用，高壓二極管D利用其單向?qū)щ娦?，其主要起開關(guān)的作用。當(dāng)變壓器T高壓繞組二次側(cè)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)半周期時(shí)，高壓二極管D反向截止，無(wú)電流通過(guò)，高壓電容C上的充電電壓（等于）與e2串聯(lián)，方向相同疊加，即是圖中34中A、B兩點(diǎn)間的電壓為，電壓提升為原來(lái)一倍。電路由高壓繞組T、高壓電容C也稱倍壓提升電容、高壓二極管D也稱倍壓提升二極管組成的。二極管1N4004（圖34）所能承受的最大電壓為400V，滿足本設(shè)計(jì)的要求，故D1～D4均選用1N4004即可。微波爐的火力開關(guān)則是通過(guò)單片機(jī)輸出的PWM波來(lái)控制MOEFET的通斷，當(dāng)220V交流電為正半周時(shí)，D1和V1通道導(dǎo)通，D3和V3來(lái)提供續(xù)流通道；而220V交流電為負(fù)半周時(shí)，D2和V2通道導(dǎo)通，D4和V4提供續(xù)流通道。電子通過(guò)扇形諧振腔時(shí)發(fā)生振蕩，且振蕩頻率不斷升高直至達(dá)到2450MHz時(shí)形成微波，由波導(dǎo)管口發(fā)射出去，再傳輸?shù)綘t腔內(nèi)對(duì)食品進(jìn)行加熱。另一路將220V電壓升至2000V左右的交流高壓，最后經(jīng)過(guò)高壓限流電容C1，整流二極管D5組成的整流電路后得到約為4100V的直流高壓加至磁控管陰極（陽(yáng)極接地），由于陰陽(yáng)兩極的電壓差而形成加速電場(chǎng)，磁控管陰極發(fā)射出的電子在強(qiáng)電場(chǎng)力作用下向陽(yáng)極加速運(yùn)動(dòng)。單片機(jī)用于輸出控制火力的方波脈沖輸出，當(dāng)方波脈沖輸出高電平時(shí)，火力開關(guān)閉合，則高壓變壓器工作，變壓器次級(jí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，磁控管工作；當(dāng)方波脈沖輸出低電平時(shí)，火力開關(guān)斷開，變壓器中無(wú)電流流過(guò)，磁控管不工作，由于方波脈沖是在單片機(jī)控制下產(chǎn)生的，因此適當(dāng)?shù)母淖兎讲ǖ恼伎毡染涂梢愿淖僎的導(dǎo)通時(shí)間，從而改變磁控管的輸出功率。上述原理即為面積等效原理，它是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。脈沖越窄，各i(t)波形差異也越小。從圖中不同的曲線可以看出，在i(t)的上升段，輸入的脈沖不同時(shí)，i(t)的形狀也是稍微有些區(qū)別的。這些輸入加在可以看成慣性環(huán)節(jié)的RL電路上，設(shè)其電流i(t)為電路的輸出。這就是面積等效原理，它是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)和應(yīng)用PWM的重要知識(shí)儲(chǔ)備。效果大致相同，就是慣性環(huán)節(jié)輸出的波形基本相同。采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論：在具有慣性的環(huán)節(jié)的電路上輸入充量相等而形狀不同的脈沖時(shí)，輸出效果大致相同。PWM（Pulse Width Modulation）控制就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。通過(guò)上面的論述，我們自然而然就會(huì)想到，微波爐的功率控制就是通過(guò)把輸入的交流電“斬”成不同的寬度，即是改變電流的通和斷時(shí)間改變功率。例如將火力開關(guān)選擇按鈕設(shè)置在解凍檔位時(shí)，火力開關(guān)的接通時(shí)間是11s，斷開時(shí)間就為19s，此時(shí)微波爐的輸出功率約為額定功率的11/30=%（約為296W）；而當(dāng)火力選擇按鈕高火檔位被按下時(shí)，火力選擇開關(guān)接通時(shí)間是最長(zhǎng)的為30s，斷開時(shí)間就為0s，這時(shí)微波爐的輸出功率最大，為額定功率的30/30=1為100%（即800W）。這就是說(shuō)，微波爐的輸出功率是通過(guò)調(diào)節(jié)磁控管發(fā)射微波的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。微波爐火力開關(guān)的接通時(shí)間主要是通過(guò)控制裝置調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。硬件設(shè)計(jì)分為強(qiáng)電和弱電兩個(gè)部分，弱電部分即是控制電路，強(qiáng)電部分即為微波發(fā)生電路，整個(gè)設(shè)計(jì)既要考慮軟硬件的兼容，又要保證弱電部分和強(qiáng)電部分之間操作的安全及可靠。整個(gè)控制電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖28所示。 總體方案設(shè)計(jì)在總體方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)比各種軟件控制，在性能、成本和可實(shí)現(xiàn)性等方面綜合考慮，最終選擇單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的控制核心，單片機(jī)的信號(hào)控制完全可以實(shí)現(xiàn)這次設(shè)計(jì)信號(hào)的控制，而且單片機(jī)簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便、價(jià)格低廉，增加了本設(shè)計(jì)的可實(shí)施性。在爐門的卡勾上安裝門控開關(guān)，當(dāng)打開爐門時(shí)主電路斷開，從而保證使用的安全。微波由天線、波導(dǎo)管傳入爐腔，一部分直接射過(guò)食物，對(duì)食物加熱；而一部分經(jīng)過(guò)腔壁反射后穿透食物，對(duì)食物進(jìn)行加熱。微波爐爐腔常用的有鋼板噴涂和不銹鋼兩種材料，一般被設(shè)計(jì)為矩形。當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的閥值時(shí)，雙金屬片就會(huì)反方向彎曲斷開，切斷電路從而起到電路保護(hù)作用。磁控管外表面安裝固定有KSD