【正文】 .............................................................................25結(jié) 論 ........................................................................................................................................................26附錄一：系統(tǒng)電路圖 ....................................................................................................................................28附錄二：軟件設(shè)計(jì)程序 ................................................................................................................................29基于 51 單片機(jī)的微波爐控制系統(tǒng)2引 言在生活和生產(chǎn)的各領(lǐng)域中，凡是有自動(dòng)控制要求的地方都會(huì)有單片機(jī)的身影出現(xiàn)；從簡單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片的需求?，F(xiàn)在盡管單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，但仍有許多可以用單片機(jī)控制而尚未實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目，因此，單片機(jī)的應(yīng)用大有想像和拓展空間。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使自動(dòng)控制具有計(jì)算準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。從前必須有模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件（編程序）方法實(shí)現(xiàn)了。微控制技術(shù)是一種全新的概念，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3第 1 章 緒 論 課題背景單片機(jī)自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS48 開始，迄今已有二十多年了。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化、汽車電子、PC 機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲(chǔ)器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與 MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。其功能和市場(chǎng)競爭力更強(qiáng)，不該把它們直接稱呼為 MCS51 系列單片機(jī)，因?yàn)?MCS 只是 Intel 公司專用的單片機(jī)系列型號(hào)。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。 課題來源在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過程中的曝光定時(shí)等。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。它可以執(zhí)行不同的時(shí)間表（考試時(shí)間和日常作息時(shí)間）的打鈴，可以任意設(shè)置時(shí)間。 本文的主要研究工作本文的主要工作是掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，顯示技術(shù)，電子技術(shù)等相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)制作一個(gè)微波爐控制器電路，具有三檔微波加熱功能，分別表示微波加熱為烹調(diào)、烘烤、解凍，試驗(yàn)中用 LED 模擬。在上電或手動(dòng)按復(fù)位鍵時(shí)，控制器輸出的微波功率控制信號(hào)為 0，微波加熱處于待機(jī)狀態(tài)，時(shí)間顯示電路顯示為 。設(shè)定初值后，按開啟鍵，一方面按選擇的擋位啟動(dòng)相應(yīng)的微波加熱；另一方面使計(jì)時(shí)電路以秒為單位作倒計(jì)時(shí)。具體的問題有：（1）如何進(jìn)行時(shí)間設(shè)置（分、秒）和時(shí)鐘倒計(jì)時(shí)功能；（2）如何設(shè)計(jì)智能火力控制（3）如何設(shè)計(jì)顯示模塊顯示時(shí)間；（4）如何設(shè)計(jì)按鍵設(shè)置；（5）如何設(shè)計(jì)音響提示聲音；（6）如何設(shè)計(jì)微波爐開門停止工作九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)接通電源第 2 章 系統(tǒng)總體概述 工作原理微波爐工作分四個(gè)步驟分別為：系統(tǒng)待機(jī)—用戶設(shè)定—微波爐加熱—加熱完成響音提示。系統(tǒng)上電自檢后，數(shù)碼管顯示零分、零秒，檔位通過三個(gè)發(fā)光二極管顯示(分別表示烹調(diào)、烘烤、解凍)。K0 鍵為微波爐的啟動(dòng)與關(guān)閉。 K2,K3 鍵分別為時(shí)間的加減設(shè)定。每次按下按鍵后系統(tǒng)都會(huì)啟動(dòng)音響發(fā)生模塊發(fā)出“嘀”的聲音。各功能實(shí)現(xiàn)如下圖 。 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為核心，連接各外部電路完成人機(jī)交互等各功能的控制。 單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器鍵盤電路 音響發(fā)生電路電源電路數(shù)碼管顯示電路火力輸出電路圖 系統(tǒng)功能圖門電路設(shè)計(jì)檔位顯示電路九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7電路設(shè)計(jì)部分以單片機(jī)控制電路為核心由定時(shí)器電路，顯示電路，鍵盤電路，門電路，電源電路，音響發(fā)聲電路，火力輸出電路，檔位顯示電路共同組成微波爐控制系統(tǒng)電路。利用 ISPlay 軟件進(jìn)行單片機(jī)程序的寫入。圖 系統(tǒng)的總體框圖圖 偉福 6000 軟件界面基于 51 單片機(jī)的微波爐控制系統(tǒng)8 本章小結(jié)經(jīng)過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)概述的分析，可以得到一個(gè)大致的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有個(gè)一個(gè)大致方向，并根據(jù)系統(tǒng)的框架進(jìn)行各模塊的細(xì)分與方案論證。下面對(duì)各部分設(shè)計(jì)方案做分析和選擇。如圖 .1 這種方案可以節(jié)省單片機(jī)接口資源。如圖 這種方案電路簡單。 計(jì)時(shí)控制部分方案方案一：使用專用時(shí)鐘芯片。方案二：采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器。由于方案二 具有較好的靈活性、較少的電路器件和較高的性價(jià)比，而且通過精確的軟件補(bǔ)償使精度完全可以滿足控制需要，所以我們選擇該方案完成設(shè)計(jì)。此類鍵盤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，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜且會(huì)加大編程難度。每個(gè)鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線，每個(gè) I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。由于該系統(tǒng)采用了常規(guī)鐘表式的校對(duì)方式，用鍵較少，系統(tǒng)資源足夠用，故采用了方案二。數(shù)碼管通過設(shè)置可以完成制作任務(wù)，經(jīng)濟(jì)耐用，但其顯示不夠直觀、提供信息量少、不易理解等缺點(diǎn)。液晶特別是具有漢字顯示功能的液晶顯示器，來實(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。由于此系統(tǒng)只用到 4 位數(shù)字顯示，考慮實(shí)用問題，故采用方案一。MCU 直接輸出兩路不同頻率的脈沖信號(hào)，疊加成為雙音頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后送揚(yáng)聲器。采用兩片555振蕩器分別發(fā)生不同頻率的音頻，由單片機(jī)控制輸出，在電阻上疊加后經(jīng)功率放大電路推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11 本章小結(jié)經(jīng)過比較和分析，得出了較理想的方案：（1）計(jì)時(shí)單元由軟件編程來實(shí)現(xiàn)。（2）時(shí)間顯示采用四位 LED 數(shù)碼管顯示分和秒。（3）鍵盤采用單片機(jī)四個(gè)端口輸入電平，通過單片機(jī)掃描相應(yīng)四個(gè)端口電平來判斷按鍵的抬起與按下。通過方案的比較和論證之后，明確了各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)方案?；?51 單片機(jī)的微波爐控制系統(tǒng)12第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 門電路設(shè)計(jì) 在微波爐工作過程中如果突然打開微波爐爐門，微波爐將根據(jù)當(dāng)時(shí)的工作狀態(tài)停止加熱并報(bào)警。電路圖如下圖 。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)控制模塊是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，用來完成基本功能中的加熱倒計(jì)時(shí)，以及時(shí)間/日期顯示和定時(shí)烹調(diào)兩項(xiàng)擴(kuò)展功能。允許手動(dòng)調(diào)教，并且會(huì)自動(dòng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，在設(shè)計(jì)中，我們采用AT89S52 的內(nèi)部定時(shí)器2 與軟件計(jì)數(shù)器相結(jié)合的方式獲得1Hz的時(shí)鐘。這時(shí)定時(shí)器周期T可由下式表示：CLKT = (28?K) 12/ CLK … （1）其中K 為定時(shí)器初值、CLK 為系統(tǒng)晶振。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（2 827）8049 ≈完全可以滿足系統(tǒng)的計(jì)時(shí)要求。通過單片機(jī)內(nèi)部判斷這 4 個(gè) I/O 接口來確定按鍵是否被按下。 接口為中斷 1 接口，圖 門電路九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13也可用此端口進(jìn)行中斷操作。鍵盤電路設(shè)計(jì)如圖 和如圖 所示圖 控制按鍵電路圖 復(fù)位按鍵電路基于 51 單片機(jī)的微波爐控制系統(tǒng)14 檔位顯示電路設(shè)計(jì)檔位顯示模塊由三個(gè)發(fā)光二極管顯示，分別代表“烹調(diào)”、“烘烤”、“解凍”三個(gè)檔位，直接將發(fā)光二極管接至單片機(jī) I/O 接口通過單片機(jī)發(fā)送低電平使發(fā)光二極管發(fā)光。 顯示電路設(shè)計(jì) 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，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～2ms，由于人的視覺暫留現(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。也簡化了軟件的編程。如下圖 音響發(fā)生電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)揚(yáng)聲器能夠給出聲音提示, 輸出 2—3 秒的雙音頻提示音。電路如圖 所示。對(duì) FH D =(2+)/(2+)=%對(duì) fL D =(+10)/(+2x10)=%D 也較接近 50%，音質(zhì)較好。（3）C3 用來穩(wěn)定 555 的比較基準(zhǔn)，按有關(guān)書籍中的要求設(shè)置。電路圖如圖 。 電源電路設(shè)計(jì) 生為了更好的產(chǎn)一個(gè) 5V 左右的電壓，在此特用了一個(gè)改進(jìn)的電源，通過一個(gè)充電器而改裝成的一個(gè)電源給電路提供電源。圖 電源電路設(shè)計(jì)基于 51 單片機(jī)的微波爐控制系統(tǒng)18 本章小結(jié) 各模塊電路分析完成之后對(duì)整個(gè)電路已經(jīng)有了一個(gè)很清晰的電路設(shè)計(jì)思路，將各模塊電路整合成整體電路圖，并經(jīng)行檢查修改，檢查無誤后進(jìn)行電路板的焊接。九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文19第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序總體可以分成主程序，和其它模塊程序。其他模塊程序包括顯示程序，計(jì)時(shí)程序等。 顯示程序設(shè)計(jì)顯示程序通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，流程圖如下圖 計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì)通過單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器 2 進(jìn)行時(shí)間控制，單片機(jī)外接 晶振，在主程序中設(shè)置定時(shí)器初值來獲得 1Hz 的中斷。如圖如下 。 用戶設(shè)定狀態(tài)設(shè)計(jì)在用戶設(shè)定狀態(tài)用戶通過按鍵進(jìn)行檔位和時(shí)間的設(shè)定，再微波爐爐門關(guān)閉的狀態(tài)按下 K0 建則進(jìn)入加熱狀態(tài)，按 K1 鍵用戶可以在三個(gè)檔位上進(jìn)行切換，按 K2 和 K3鍵進(jìn)行時(shí)間加減設(shè)定。具體流程圖如下圖 所示。跟據(jù)用戶之前設(shè)置的檔位系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的加熱狀態(tài)。具體狀態(tài)圖如下圖 所示。 功能時(shí)序 時(shí)間烹 調(diào) 烘 烤 解 凍1 50%時(shí)間 高 火 75%時(shí)間 高火25%時(shí)間小火2 25%時(shí)間 中 火 25%時(shí)間中火50%時(shí)間中火3 25%時(shí)間小火 25%時(shí)間小火圖 不同功能時(shí)的加熱時(shí)序表由上圖可以看出根據(jù)用戶設(shè)置的時(shí)間可以進(jìn)行各階段火力大小的輸出。這三個(gè)條件有一個(gè)滿足系統(tǒng)將進(jìn)入停止加熱并響鈴狀態(tài)。（以烹調(diào)檔位流程圖為例）將用戶設(shè)置的時(shí)間標(biāo)記為 “SJ”。 進(jìn)入加熱停止?fàn)顟B(tài)后系統(tǒng)首先關(guān)閉火力輸出，系統(tǒng)向火力輸出系統(tǒng)發(fā)送關(guān)閉信號(hào)，并向音響發(fā)生模塊發(fā)送發(fā)音信號(hào)。 本章小結(jié) 對(duì)各模塊和各狀態(tài)的軟件分析之后可以利用偉福 6000 進(jìn)行各模塊和各狀態(tài)的軟件編程并整合成整體系統(tǒng)，并進(jìn)行軟件仿真對(duì)編程過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，仿真測(cè)試無誤之后講源程序進(jìn)行編譯并通過 ISPlay 將編譯好的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中。具體程序見附件二：軟件設(shè)計(jì)程序。鑒于軟件設(shè)計(jì)的精確性和高效性，我們采用匯編語言編寫程序。軟件系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是整個(gè)過程完全在鍵盤的控制之下，實(shí)現(xiàn)了完全的友好的人機(jī)交互功能。子程序的功能實(shí)現(xiàn)也是在鍵盤的配合之下完成的。③ 按下“K2”鍵，顯示器時(shí)間增加 1 分鐘，長按 “K2”鍵顯示器將增加 10分鐘，當(dāng)增加的時(shí)間大于 99 分 59 秒時(shí)時(shí)間變?yōu)?0 分 0 秒；按下“K3 ”鍵，顯示器時(shí)間減少 1 分鐘，長按“K2”鍵顯示器將減少 10 分鐘，當(dāng)減少的時(shí)間小于 0 分 0 秒時(shí)顯示的時(shí)間將保持在 0 分 0 秒。（2）誤差分析 從功能分析，該系統(tǒng)的誤差主要是加熱倒計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)誤差與日期/時(shí)鐘系統(tǒng)的走時(shí)誤差。如(式1,2)所示，由于選用的晶振數(shù)值為，定時(shí)器周期和1Hz的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘不成整數(shù)倍比關(guān)系，計(jì)數(shù)器預(yù)制數(shù)的近似選擇，勢(shì)必引入計(jì)算誤差。 本章小結(jié) 通過系統(tǒng)的測(cè)試，查出每個(gè)模塊的錯(cuò)誤，并且盡量簡化硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，使得測(cè)試結(jié)果達(dá)到論文設(shè)計(jì)的目的和要求。本著學(xué)習(xí)的態(tài)度，以完善設(shè)計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性，將整個(gè)設(shè)計(jì)分模塊化的進(jìn)行，并將每個(gè)模塊加以分析和論證，成功后再聯(lián)系再一起，最終達(dá)到總體效果。具有三檔微波加熱功能,分別表示