【正文】 通過(guò)電氣檢查。 （ 7）編譯和調(diào)整。 （ 6）原理圖電氣檢查。 （ 5）原理圖布線(xiàn)。 （ 4）放置元件。根據(jù)實(shí)際電路的復(fù)雜程度來(lái)設(shè)置圖紙的大小。在進(jìn)人 SCH 設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前，首先要構(gòu)思好原理圖，即必須知道所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目需要哪些電路來(lái)完成，然后用 Protel DXP 來(lái)畫(huà)出電路原理圖。新建一個(gè) PCB 工程項(xiàng)目， PCB 設(shè)計(jì)中的文件都包含在該項(xiàng)目下。繪制原理圖結(jié)束之后，要進(jìn)行編 譯，修改出錯(cuò)，然后進(jìn)行 PCB 圖的繪制。 Protel DXP 支持多種格式的元件庫(kù)文件，如 *.SchLib 原理圖元件庫(kù) ， *.PcbLib 封裝庫(kù) ， *.IntLib 集成元件庫(kù) 。軟件系統(tǒng)主界面如圖 所示。 VD2 是輸出保護(hù)二極管，一旦輸出電壓低于 VD1 穩(wěn)壓值時(shí)，VD2 導(dǎo)通，將輸出電流旁路，保護(hù) 7805 穩(wěn)壓器輸出級(jí)不被損壞。當(dāng)輸出電流較大時(shí)， 7805 應(yīng)配上散熱板。 圖 電源電路 注：上圖是一個(gè)輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。使用 7805 穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)就是使用方便，不需作任何調(diào)整，外圍電路簡(jiǎn)單，工作可靠簡(jiǎn)單、安全，適合作通用型、標(biāo)稱(chēng)輸出的穩(wěn)壓電源，所以本文研究設(shè)計(jì)采用 7805 穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的電源，提供 +5V電源。 電源電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，電源的精度和 1 可靠性等各項(xiàng)指標(biāo)，直接影響系統(tǒng)的整體性能。循環(huán)周期 T 取值很有講究，從加熱角度考慮取短些好，但太短將使功率調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻繁動(dòng)作 ，影響磁控管的工作穩(wěn)定和使用壽命。 實(shí)際工作時(shí)，當(dāng)設(shè)定好功率值后，功率調(diào)節(jié)器便控制磁控管工作一段時(shí)間再休止一段時(shí)間，并按一定周期不斷循環(huán)這個(gè)過(guò)程，直至微波爐工作結(jié)束。 圖 響鈴、提示電路 火力大小輸出設(shè)計(jì) 前面章節(jié)我們已經(jīng)敘述過(guò)，微波爐的火力大小是由內(nèi)部功率調(diào)節(jié)器設(shè)定的。若要產(chǎn)生頻率為 f 的脈沖，則需要在 T 時(shí)間內(nèi)進(jìn)行吸放各一次，換言之，產(chǎn)生磁性、消除此磁性的時(shí)間各位 T/2，稱(chēng)為半周期。 蜂鳴器發(fā)聲原理 蜂鳴器的聲音是由蜂鳴器的振動(dòng)產(chǎn)生的。一般來(lái)說(shuō)，蜂鳴器就是小型喇叭（ speaker），也是一種電感性負(fù)載。顯示電路如圖 。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通 的數(shù)碼管就不會(huì)亮。空操作模式用于芯片擴(kuò)展，后面的芯片要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)前面的芯片時(shí)，前面的芯片應(yīng)處于空操作模式。 示測(cè)試寄存器操作有兩種模式：正常模式和顯示測(cè)試模式。 掃描位數(shù)控制寄存器可以設(shè)置顯示 1~8 位，多路掃描器在顯示 8 位時(shí)典型的掃描頻率為 ，掃描頻率上升為 8f/N（ f 為掃描頻率， N 為顯示位數(shù)）。當(dāng)芯片處于非譯碼模式時(shí)，數(shù)據(jù) D0~D7 位對(duì)應(yīng) 8 個(gè)筆劃段。 /非譯碼模式 譯碼模式寄存器可以設(shè)置對(duì)每一位數(shù)字的 BCD 譯碼模式或非譯碼模式，寄存器的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字，高電平代表譯碼，低電平代表旁路譯碼器。 7221 允許工作在省電模式，在該模式下，供電電流可降低到 150uA。數(shù)據(jù)經(jīng) 個(gè)周期后，在時(shí)鐘的下降沿由 Dout 引腳輸出。 7221 如圖 。 Vdd 腳， 5V 正電壓輸入端。 SEGA~SEGG， SEGDP 腳，數(shù)碼管七段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端，關(guān)閉顯示時(shí)各段驅(qū)動(dòng)輸出為高電平。 CS 腳，片選輸入端，當(dāng) CS 0 時(shí)，串行數(shù)據(jù)存入移位寄存器，當(dāng) CS 為上升沿時(shí)鎖存最后 16 位數(shù)據(jù)。 DIG0~DIG7 腳， 8 位共陰極數(shù)碼管的控制輸入端，顯示關(guān)閉時(shí)輸出高電平。經(jīng)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，該芯片具有占用單片機(jī) I/O 口少（僅三線(xiàn)）、顯示多樣、可靠性高、簡(jiǎn)單實(shí)用、編程靈活方便的特點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管芯片 （ 1）芯片簡(jiǎn)介 7221 是 im（美信）公司專(zhuān)為 LED 顯示驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的串行接口八位 LED 顯示驅(qū)動(dòng)芯片 .該芯片包含有七段譯碼器、位和段驅(qū)動(dòng)器、多路掃描器、段驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)器、亮度、脈寬調(diào)節(jié)器及多個(gè)特殊功能寄存器。 顯示電路設(shè)計(jì) 根據(jù)前面章節(jié)的分析與方案選擇，我們只需實(shí)現(xiàn)定時(shí)顯示，只要能顯示時(shí)間即可，信息量少，只需顯示時(shí)、分、秒。具體電路設(shè)計(jì)如圖 。 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)電路如圖 （ 復(fù)位電路中的獨(dú)立式按鍵）和圖 所示。 接口為中斷 0 接口，也可用此端口進(jìn)行中斷操作。 Key0 Key0 Key0 Key08通過(guò)一個(gè)與門(mén)接到 接口，這樣可以通過(guò) 口來(lái)判斷有沒(méi)有按鍵被按下。鍵盤(pán)的接口分別連入單片機(jī) I/O 接口的 ,。從式（ 1）中不難看出，這時(shí)要獲取 1Hz 的時(shí)鐘， 計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù) N 應(yīng)對(duì) T/1 取整，即： N [22118400/12 （ 25627 ） ] 8049 ????????????????（ 2） 則系統(tǒng)獲取的時(shí)鐘頻率即為： f 12/22118400（ 2827） 8049 ≈ 完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的計(jì)時(shí)要求。這時(shí)定時(shí)器周期 T 可由下式表示： T 28?K 12/ CLK ??????????????????????（ 1） 其中 K 為定時(shí)器初值、 CLK 為 系統(tǒng)晶振。左邊的電路為高電平復(fù)位有效右邊為低電平為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān) C 可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾 圖 RC 復(fù)位電路 AT89C51 的內(nèi)部定時(shí)器與軟件計(jì)數(shù)器相結(jié)合的方式獲得 1Hz 的時(shí)鐘。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn) 定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 NMOS型單片機(jī)也可以不適用內(nèi)部時(shí)鐘電路，直接總外部輸入時(shí)鐘脈沖。振蕩器在加電后 10ms 開(kāi)始起振， XTAL2輸出 3V 左右的正弦波。 C1 和C2 的作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率 f 期微調(diào)作 用。另一種方式由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到 XTAL1 端輸入，而 XTAL2 端浮空。 XTAL1 反相器的輸入， XTAL2 為反相器的輸出。究竟訪問(wèn)哪一區(qū)，存是通過(guò)不同的尋址方式加以區(qū)分的。的直接地址訪問(wèn)同一個(gè)存儲(chǔ)空間，高于 7FH 的間接地址訪問(wèn)另一個(gè)存儲(chǔ)空間?？刂萍拇嫫魇且粋€(gè) 8 位的寄存器，用于控制定時(shí)器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個(gè) 8 位的寄存器， 用于確定定時(shí)器的工作方式，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是 16 位的計(jì)數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。當(dāng)用于定時(shí)器方式時(shí)，定時(shí)器的輸入來(lái)自?xún)?nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器加 1，而一個(gè)機(jī)器周期包含有 12 個(gè)振蕩周期，所以，定時(shí)器的技術(shù)頻率為晶振頻率的 1/12，而計(jì)數(shù)頻率最高為晶振頻率的 1/24。 P3 口也可作為 AT89 的一些特殊功能， RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （ 定時(shí)器 0 的外部輸入） T1 （定時(shí)器 1 的外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） AT89C51 單 片機(jī)的內(nèi)置功能 AT89C51 單片機(jī)與 MCS51 完全兼容。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。作輸入口時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出 一個(gè)電流。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 輸入，對(duì)端口寫(xiě) 1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。當(dāng) /EA 端保持高電平（接 VSS 端）時(shí)， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。 /EA/VPP 外部訪問(wèn)允許端。當(dāng)AT89C51/LV52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效（既輸出 2 個(gè)脈沖）。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ /PROG）。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。 ALE//PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。 3 控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST、 ALE//PROG、 /PSEN 和 /EA/VPP RST 復(fù)位輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，既把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。管腳 XTAL2 XTAL1 接外部晶體的一個(gè)引腳。然后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)總體進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成一個(gè)清晰的設(shè)計(jì)方向，并構(gòu)思出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的工作原理和系統(tǒng)的框圖，使整個(gè)設(shè)計(jì)方案具有總體性。 （ 4）響鈴提示直接由單片機(jī)控制輸出，連接在揚(yáng)聲器在電阻上疊加推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。檔位顯示采用 3 個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管顯示，分別表示大火、中火、小火三檔火力。定時(shí)采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生中斷，再通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的倒計(jì)時(shí)。 響鈴提示方案 我們可以使用單片機(jī)的一個(gè) I/O 端口，然后接上揚(yáng)聲器，通過(guò)軟件方式，修改延時(shí)、周期，來(lái)達(dá)到響鈴提示的效果。因此，我們只需模擬出三檔火力即可。 微波爐火力輸出方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，只需設(shè)計(jì)高、中、低三檔功能，無(wú)需多檔位控制。普通微波爐大 多設(shè)有這樣的 5 擋功率 火力 調(diào)節(jié)擋，當(dāng)然各擋的功率設(shè)定值可能有所不同。當(dāng) T 30s 時(shí)，若設(shè)磁控管工作時(shí)間 t1 分別為 1 1 2 30s，那么對(duì)應(yīng) 6s 的微波輸出功率為保溫功率，這是爐子額定微波輸出功率 Po 的 20％的功率，又稱(chēng)溫火擋。循環(huán)周期 T 取值很有講究，從加熱角度考慮取短些好，但 太短將使功率調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻繁動(dòng)作，影響磁控管的工作穩(wěn)定和使用壽命。 實(shí)際工作時(shí)，當(dāng)設(shè)定好功率值后，功率調(diào)節(jié)器便控制磁控管工作一段時(shí)間再休止一段時(shí)間，并按一定周期不斷循環(huán)這個(gè)過(guò)程，直至微波爐工作結(jié)束。 火力輸出方案 微波爐火力輸出原理 微波爐內(nèi)部含有一個(gè)器件叫功率調(diào)節(jié)器，也稱(chēng)火力調(diào)節(jié)器，它實(shí)際上也是個(gè)時(shí)間開(kāi)關(guān)，功能是在微波爐工作期間周期性地不斷接通和斷開(kāi)磁控管的電源，使磁控管有規(guī)律地間歇工 作，即工作時(shí)間 和休止時(shí)間有一定的比例關(guān)系，改變這個(gè)比例，就使磁控管在微波爐整個(gè)加熱時(shí)間段中的工作時(shí)間得以相應(yīng)改變，從而起到調(diào)節(jié)微波輸出功率的作用。 結(jié)論：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們只需實(shí)現(xiàn)定時(shí)顯示，只要能顯示時(shí)間即可，信息量少，只需顯示時(shí)、分、秒。 方案二：采用液晶顯示，某些液晶顯示器具有漢字顯示功能，用液晶來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)基本的顯示信息，而且可 以顯示豐富的符號(hào)指示信息以及文字指示信息，如 AM/PM，鬧鐘符號(hào)等，信息量豐富且直觀易懂。矩陣式鍵盤(pán)如圖 。 方案二： 4 4 矩陣式鍵盤(pán)，此類(lèi)鍵盤(pán)是采用行列掃描方式，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)可以降低占用單片機(jī)的 I/O 口數(shù)目，節(jié)省單 片機(jī)的 I/O 口資源。在按鍵不多的情況下我們可以采用獨(dú)立式鍵盤(pán)。 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)方案 方案一：獨(dú)立式鍵盤(pán)，每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線(xiàn)，每個(gè) I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類(lèi)鍵盤(pán)采用端口直接掃描方式。 方案二： AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部就含有定時(shí)器，我們可以使用一個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器結(jié)合，加上 12M 晶振的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)控制。 I/O I/O I/O 圖 方案一 圖 方案二 結(jié)論：鑒于單片機(jī)含有豐富的 I/O 口資源，所以我們采用方案二，無(wú)須擴(kuò)展。 方案二：直接利用單片機(jī)的三個(gè) I/O 口進(jìn)行檔位控制。 檔位輸出方案 方案一：我們可以通過(guò)擴(kuò)展芯片對(duì)單片機(jī)的 I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展，將單片機(jī)的一個(gè) I/O 端口擴(kuò)展成三個(gè)輸出端口以便節(jié)省單片機(jī)的 I/O 口資源。系統(tǒng)具體包含顯示電路，鍵盤(pán)電路，計(jì)時(shí)控制電路，火力輸出電路，響鈴提示電路等多個(gè)部分，根據(jù)我們所了解的，每個(gè)部分都可以采用不同的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)， 但不同的方案有實(shí)現(xiàn)的難易的不同，不同的設(shè)計(jì)要求所采取的方案也各不相同，有的需要考慮高精度，有的需要保證低功耗等等，所以通過(guò)思考分析，最終做出最合理的選擇，使之更加科學(xué)和合理，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，我們對(duì)微波爐控制系統(tǒng)有了初步的了解，并且確定了微波爐控制系統(tǒng)的大致研究方向，了解了微波爐控制的各個(gè)模塊的功能，為進(jìn)一步研究、細(xì)化各模塊功能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。硬件電路大體包括定時(shí)電路、門(mén)電路、鍵盤(pán)電路、顯示電路、響鈴電路、火力輸出電路幾個(gè)主要模塊。