基于单片机的微波炉控制器 .doc
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1、基于单片机的微波炉控制器摘 要随着社会的快速发展,人们的生活节奏逐渐加快,微波炉方便快捷的烹饪特点为现代人的生活提供了便利,在现代家庭中,微波炉已成为必备的烹饪工具之一。通过制作微波炉控制器,更充分了解微波炉的结构特点和工作原理。本文介绍了微波炉控制器的设计、调试与实现。本设计中的微波炉控制器以AT89C52单片机为核心,由矩阵键盘、时间显示、控制输出等模块组成。并且能够实现大、中、小火力选择以及启动、停止和时间重设功能。其中初始时间由矩阵键盘输入设置,火力大小通过发光二极管来表示、电机的转速表示在加热中。微波炉控制器工作时,将按照设定的时间进行加热并倒计时,等时间到后报警提示、火力指示灯熄灭
2、、转盘停止运转。关键词: 微波炉;单片机AT89C52;控制器The microwaveovencontroller based on MCUAbstractWith the rapid development of our society and the gradually speeding steps of our life, the convenient and efficient cooking features of microwave oven have provided us great help and make it an indispensable cooking tool
3、 in our modern life.Through the making of the microwave oven controller, I have a better understanding of its structural features and working principles. This article introduces the design, debugging and implementation of microwave oven controller. With the SCM AT89C52 at the core, it is made up of
4、modules of matrix keyboard, time display and control outputs and etc. Whats more, you can choose a max, mid or min power and make it work or stop or even time resetting at your will. And the initial time is set by matrix keyboard; the power size is shown by light-emitting diodes; the spinning of the
5、 motor shows its working. When it works, it heats according to the setting time and countdowns until the alarming system ringing, the power indicator light packing up and the turntable stopping.Keyword: microwave oven;SCM AT89c52;controller目 录1.绪 论11.1微波炉的背景资料11.2微波炉的工作原理11.3使用微波炉时的注意事项21.4微波炉控制器总体设
6、计思路22.系统总体方案.32.1系统总体设计32.2单片机的结构和接口的基本介绍42.2.1单片机的基本组成42.2.2单片机的内部结构52.2.3部分关键的程序存储单元62.2.4中断62.3显示驱动芯片7447/7448的简介72.3.1认识7447/744882.3.2引脚说明82.4高耐压、大电流达林顿陈列ULN200392.4.1概述与特点92.4.2方框图92.4.3 极限值92.4.4 电特性 102.5 LM7805稳压芯片介绍.102.5.1 概述 102.5.2 主要特点 102.5.3 外形图及引脚排列 112.5.4 功能框图 112.6三极管9013 123.硬件电
7、路与实现133.1微波炉控制器的总体硬件设计133.2矩阵键盘及器应用133.2.1矩阵键盘的结构与工作原理133.2.2矩阵式键盘的按键识别方法143.2.3矩阵式键盘的按键的例子153.2.4去抖处理153.3四位数码管原理及应用163.4步进电机控制电路173.4.1 步进电机工作原理173.4.2步进电机控制系统原理183.5 蜂鸣器控制电路194.控制程序设计与仿真204.1键盘扫描及显示程序设计204.1.1键盘扫描流程图204.1.2键盘扫描仿真电路214.1.3键盘扫描和显示输出的程序214.2倒计时程序设计.234.2.1倒计时流程图234.2.2倒计时仿真电路244.2.3
8、倒计时程序244.3步进电机控制程序设计264.3.1步进电机流程图264.3.2步进电机仿真电路274.3.3步进电机转动程序274.4 总体程序设计294.4.1总体设计流程图294.4.2总体设计仿真电路304.3.3总体设计程序305.电路制作与系统调试 356.总结与展望36致 谢37参考文献38附 录39附录一:微波炉控制器实体图片39附录二:微波炉控制器硬件连接电路40附录三:微波炉控制器PCB板 411 绪 论1.1微波炉的背景资料微波炉已经有50多年的发展历史,时至今日,微波炉已实现了高度工业化规模的生产。主要生产为日本、韩国以及欧洲的一些发达国家。我国自80年代开始小规模生
9、产微波炉,发展至今,已具有相当的生产能力,成为该行业不可小视的生力军。微波炉在世界上发达国家的家庭普及率很高。美国是微波炉最大的消费市场。中国老百姓也已经开始认识和接受微波炉。可以预见,中国也将成为一个巨大的微波炉市场。 随着科技的发展,生活水平的提高,人们对微波炉的要求也越来越高。未来的发展趋势将以智能、信息为主流,使微波炉的发展更人性化。因此基于单片机的微波炉控制系统的开发有利于推动微波炉市场的发展,使老百姓能用上更优秀的微波炉。1.2微波炉的工作原理微波炉,顾名思义,就是用微波来煮饭烧菜的。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调工具。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波
10、大得多,而且还很有个性,微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收。微波是指波长为0011米的无线电波,其对应的频率为30000兆赫到300兆赫。为了不干扰雷达和其他通信系统,微波炉的工作频率多选用915兆赫或2450兆赫。微波炉由电源,磁控管,控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压,磁控管在电源激励下,连续产生微波,再经过波导系统,耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近,有一个可旋转的搅拌器,因为搅拌器是风扇状的金属,旋转起来以后对微波具有各个方向
11、的反射,所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为5001000瓦。微波加热的原理简单说来是:当微波辐射到食品上时,食品中总是含有一定量的水分,而水是由极性分子(分子的正负电荷中心,即使在外电场不存在时也是不重合的)组成的,这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动。以及相邻分子间的相互作用,产生了类似摩擦的现象,使水温升高,因此,食品的温度也就上升了。用微波加热的食品,因其内部也同时被加热,使整个物体受热均匀,升温速度也快。1.3使用微波炉时的注意事项微波遇到金属物体,如银、铜、铝等会像镜子反射可见光一样被反射。常用金属隔离微波,不能使用金属器皿
12、加热食物。金属在微波加热的情况下还会产生火花,特别是较尖锐的金属制品如:叉。因此在使用微波烹调中,不得使用密闭的金属容器或金属网状容器来装载事物,以免发生意外事故。不要用一般普通塑料容器放入微波炉加热。虽然塑料自身不被加热,但热的食物会使容器变得很烫。这些塑料容器在高温下可能放出毒素,染污食物。使用微波炉时,应注意至少离炉0.5米以上,眼睛不要看着炉门,不可在炉前久站。食物从炉中取出后,最好先放几分钟再吃。1.4微波炉控制器总体设计思路通过对微波炉的了解,本设计采用89C52单片机作为设计的核心,由矩阵键盘、时间显示、控制输出等模块组成。由矩阵键盘模块来实现时间的设置,火力大、中、小的选择以及
13、启动、停止和时间重设功能;时间显示模块由七段数码管来实现,其中初始时间由矩阵键盘输入;火力大小通过发光二极管来表示,红、绿、黄三种灯分别表示大力大、中、小,默认为中火力;启动加热后,步进电机开始转动,七段数码管按照设定的时间进行倒计时,等时间快到零时报警提示、等于零时火力指示灯熄灭、转盘停止运转,工作结束。2系统总体方案2.1系统总体设计本设计采用AT89C52单片机作为设计的核心,由矩阵键盘、时间显示、控制输出等模块组成。由矩阵键盘模块来实现时间的设置,火力大、中、小的选择以及启动、停止和时间重设功能;时间显示模块由七段数码管来实现,其中初始时间由矩阵键盘输入;火力大小通过发光二极管来表示,
14、红、绿、黄三种灯分别表示大力大、中、小,默认为中火力;启动加热后,步进电机开始转动,七段数码管按照设定的时间进行倒计时,等时间快到零时报警提示、等于零时火力指示灯熄灭、转盘停止运转,工作结束。表 2-1 元件清单元件清单:元件清单数量AT89C521ULN2003174LS481LM78051LED4三极管90135四位数码管1步进电机1蜂鸣器1自锁开关1轻触开关16220欧电阻1610千欧电阻110k*8排阻130p电容210u电容1100u电容212MHZ晶振1USB接口116p插槽240p插槽1排针102.2单片机的结构和接口的基本介绍2.2.1单片机的基本组成 1CPU系统l 1个8位
15、微处理器CPU l 内部时钟电路l 总线控制逻辑 2内部存储器l 4KB的片内程序存储器(ROM/EPROM/Flash)l 128B数据存储器(RAM)和128B特殊功能寄存器SFR(80C51只用到其中21B) 3I/O接口及中断定时功能l 4个8位可编程的I/O(输入/输出)并行接口l 5个中断源的中断控制系统,可编程为2个优先级l 2个16位定时/计数器,既可以定时,又可以对外部事件进行计数l 1个全双工的串行I/O接口,用于数据的串行通信所有这些都通过单片机内部的总线相连接。 下图所示为80C51单片机的基本组成,可以看出在该芯片上集成了一个微型计算机图2-1 80C51单片机的基本
16、组成2.2.2单片机的内部结构1.中央处理器CPU CPU是80C51内部的1个字长为8位的中央处理单元,它由运算器、控制器两部分组成。实际上构成了单片机的核心。 (1)运算器l 以算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)为核心,还包括累加器A、程序状态字寄存器PSW(Program Status Word)、B寄存器、两个8位暂存器 TMP1和TMP2等部件。l 可以进行加、减、乘、除、加1、减1、BCD数十进制调整、比较等算术运算;l 也可以进行与、或、非、异或等逻辑运算;2.存储器 (1)片内ROM是程序存储器; (2)片内RAM,可用于存放输入、输出数据和中间计
17、算结果,或作为数据堆栈区。3I/O口 (1) 并行口 有4个8位并行I/O口P0P3,均可并行输入输出8位数据。 (2)串行口 有1个串行I/O口,用于数据的串行输入输出4定时器/计数器 (1)产生定时脉冲,实现单片机的定时控制; (2)用于计数方式,记录外部事件的脉冲个数。 图2-2单片机的内部结构2.2.3部分关键的程序存储单元在程序存储器中,某些单元保留给系统使用,见下表: 表2-2中断入口存储器单元保留单元的作用0000H0002H复位后初始化引导程序入口0003H000AH外部中断0入口000BH0012H定时器0溢出中断入口0013H001AH外部中断1入口001BH0022H定时
18、器1溢出中断入口0023H002AH串行口中断入口002BH定时器2溢出中断入口注:标注灰色背景的存储空间为增强型芯片所独有 2.2.4中断1、中断源 51单片机有5个中断源:两个外部中断、两个计数/定时器中断和一个串行口中断。2、中断响应步骤:(1)保护断点,即保存下一将要执行的指令的地址,就是把这个地址送入堆栈。(2)寻找中断入口,根据5个不同的中断源所产生的中断,查找5个不同的入口地址。(3)执行中断服务程序,用中断服务程序处理需要改变的变量或者事件。(4)中断返回,执行完中断服务程序后,从中断断点处返回主程序,继续执行主程序。3、中断的实现寄存器IE、IP、TCON和SCON来控制中断
19、申请、中断的开关和各种中断源的优先级确定。(1)中断方式和标志位单片机的中断标志位和方式的选择是通过TCON达到低4位控制字实现的。TCON中的低4位用于外部中断的控制,高4位是T0、T1控制字。控制字如下:表2-3 TCON中的控制字TCON.7TCON.6TCON.5TCON.4TCON.3TCON.2TCON.1TCON.0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0外部中断请求源IT0-INT0触发方式控制位,可由软件进行置位和复位.IT0=0,INT0为低电平触发方式;IT0=1,INT0为负跳变触发方式.IE0-INT0中断请求标志位.当有外部的中断请求时,这位就会置1(这由软
20、件来完成),在CPU响应中断后,由硬件将IE0清0.内部中断请求源TF0-定时器T0的溢出中断标记,当T0计数产生溢出时,由硬件置位TF0.当CPU响应中断后,再由硬件TF0清0.TR0-定时器T0的中断允许.(2)中断允许寄存器IE表2-4中断允许寄存器IEIE.7IE.6IE.5IE.4IE.3IE.2IE.1IE.0EAXXESET1EX1ET0EX0其中: EA:总开关,如果它等于0,则所有中断都不允许。 ES:串行口中断允许。 ET1:定时器1中断允许。 EX1:外中断1中断允许。 ET0:定时器0中断允许。 EX0:外中断0中断允许。(3)5个中断源的优先级单片机的中断服务入口地址
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