课设可编程微波炉控制系统设计

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电子综合设计与制作电子综合设计与制作 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目：可编程微波炉控制系统设计可编程微波炉控制系统设计 院（系）：院（系）： 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 专业班级：专业班级： 电子电子081081班班 学学 号：号： 080404010080404010 学生姓名：学生姓名： 刘德志刘德志 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间：2011.12.262011.12.262012.01.62012.01.6 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） i 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务

2、及评语 院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息教研室 学 号080404010学生姓名刘德志专业班级电子081 课程设计 题目 可编程微波炉控制系统设计 课程设计（论文）任务 任务和要求： 设计制作一个微波炉控制器电路，具有三档微波加热功能，分别表示微波 加热为烹调、烘烤、解冻，试验中用 led 模拟。 。 1. 制定一个在不同功能时火力的控制时序表。具有三档微波加热功能,分 别表示微波炉工作状态为烹调、烘烤、解冻，试验使用 led 模拟。 2. 实现工作步骤：复位待机检测显示电路设置输出功能和定 时器初值启动定时和工作开始结束烹调、音响提示。 3. 在上电或手动按复位键时，控制器输出

3、的微波功率控制信号为 0，微波 加热处于待机状态，时间显示电路显示为 00.00。 4. 具有 4 位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为 99 分 99 秒。 进度计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。 （1 天） 2、确定设计思路，设计可编程微波炉控制系统框图。 （2 天） 3、绘制微波炉控制系统各个部分的电路原理图。 （2 天） 4、编写微波炉控制系统的控制程序。 （2 天） 5、对系统进行仿真，分析系统性能。 （2 天） 6、撰写、打印报告（1 天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日 辽 宁 工 业

4、 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） ii 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要 今年来随着计算机技术的发展，单片机开始得到广泛的应用。由于其功能强， 体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便使单片机在自动控制，智能仪 表以及各种家用电器中得到广泛的应用。 可编程微波炉控制系统设计采以微控制器为核心，基于rtx51 编制软件系统， 结合四位数码管（led）显示以及必要的外围电路，完成微波炉的可编程智能控 制。系统由计时控制、火力设定、用户界面几大模块组成。能够根据键盘输入完 成相应的功能，同时使用led 显示系统状态。 关键词：微控制器、微波炉、控

5、制器 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） iii 目录 第 1 章 绪论 .1 1.1 概述.1 1.2 文本的研究内容.1 第 2 章 系统的硬件设计 .2 2.1 系统的总体框图.2 2.2 键盘模块的设计.2 2.3 档位显示电路设计 .4 2.4 时间显示电路设计 .4 2.5 门电路设计 .5 第 3 章 系统的软件设计 .6 3.1 显示程序设计.6 3.2 计时程序设计 .7 3.3 用户设定状态设计.8 3.4 微波炉加热状态.8 第 4 章 课程设计总结 .10 参考文献： .11 附录：系统总体电路图 .12 附录： 器件清单 .13 附录：软件设

6、计程序 .14 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 1 第1章 绪论 1.1概述 在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。 早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复 精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着单片机性 能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过 程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童 电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可 以构造各种各样、功能各异的微电子产品。 随着电子技术的飞速发展

7、，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备 都有自己的控制器，使用起来很不方便。根据这种实际情况，设计了一个单片机 多功能定时系统，它可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进 行控制，同时又可以进行时钟校准和定点打铃。它可以执行不同的时间表（考试 时间和日常作息时间）的打铃，可以任意设置时间。这种具有人们所需要的智能 化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。 1.2文本的研究内容 本文的主要工作是掌握控制应用技术，显示技术，电子技术等相关知识，设 计制作一个微波炉控制器电路，具有三档微波加热功能，分别表示微波加热为烹 调、烘烤、解冻，试验中用 le

8、d 模拟。实现工作步骤：复位待机检测显示 电路设置输出功能和定时器初值启动定时和工作开始结束烹 调、音响提示。在上电或手动按复位键时，控制器输出的微波功率控制信号为 0，微波加热处于待机状态，时间显示电路显示为 00.00。具有 4 位时间预置电路， 按键启动时间设置，最大预设数为 99 分 99 秒。设定初值后，按开启键，一方面 按选择的挡位启动相应的微波加热；另一方面使计时电路以秒为单位作倒计时。 当烹调结束即时间显示为 00.00 时由扬声器提示。具体的问题有： （1）如何进行时间设置（分、秒）和时钟倒计时功能； （2）如何设计智能火力控制 （3）如何设计显示模块显示时间； 辽 宁 工

9、业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 2 （4）如何设计按键设置。 第 2 章 系统的硬件设计 电路设计部分以单片机控制电路为核心由定时器电路，显示电路，键盘电路， 门电路，电源电路，音响发声电路，火力输出电路，档位显示电路共同组成微波 炉控制系统电路。 2.1 系统的总体框图 系统以 at89c52 单片机为核心，连接各外部电路完成人机交互等各功能 的控制。系统的总体框图如下图 2.1 图 2.1 系统总体框图 a t 8 9 c 5 1 内部定时器 led 显示电路 档位显示电路 电源电路 按键输入电路 输出电路 音响发声电路 门电路 2.2 键盘模块的设计 在按键设计中 k0

10、,k1,k2,k3 分别连入单片机 i/o 接口的 p3.0,p3.1,p3.2,p3.3。通过 单片机内部判断这 4 个 i/o 接口来确定按键是否被按下。列外为了防止系统出现 异常无法操作另设手动复位按键 k4 接单片机 res。如图 2.2 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 3 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 4 按键功能如下表： k0k1k2k3k4 火力调节定时器分加 1定时器秒加 1定时器清零手动复位 k0 为火力调节，按下 k0 微波炉火力依次为烹调烘烤解冻烹调； k1 定时器分调节，没按一次定时器时间增加 1 分钟； k

11、2 定时器秒调节，没按一次定时器时间增加 1 秒钟； k3 若设定时间是出现错误可以令定时器清零重新设定； k4 系统出现错误无法运行，可以手动设置复位。 2.3 档位显示电路设计 显示电路有五个 led 组成其中 d0 为电源显示，接通电源则 d0 亮； d1、d2、d3 为档位显示模块，分别代表“烹调”、“烘烤”、“解冻”三个档位， 直接将发光二极管接至单片机 i/o 接口通过单片机发送低电平使发光二极管发光； d4 为扬声器工作显示，当烹饪结束扬声器报警时 d4 亮。如图 2. 2.4 时间显示电路设计 时间显示采用数码管的动态驱动，将四个数码管a,b,c,d,e,f,g,dp的同名 图

12、 2.2 按键电路 图 2.3 档位显示电路 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 5 端连在一起，另外为每个数码管的公共极 com 增加位选通控制电路，位选通由各 自独立的 i/o 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形 码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 com 端电路的控 制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没 有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的 com 端，就使各个数 码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时 间为 12ms，由于人的视觉暂留

13、现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位 数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显 示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能节省大量的 i/o 端口，而且功耗更低。 用单片机的 p0 口连接 4 位数码管的段端口，用 p2.0p2.3 分别接数码管的四个 使能端。如图 2.4 图 2.4 数码管显示电路 2.5 门电路设计 为避免在微波炉加热过程中突然打开炉门而造成危险的后果，可以设置门电路在 炉门打开时停止当前加热状态。如图2.5 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 6 图2.5门电路 第 3 章 系统的软件设计 3

14、.1 显示程序设计 显示程序通过分时轮流控制各个数码管的 com 端，使各个数码管轮流受控显示， 流程图如图 3.1 字位指针指向 数码管第一位 display a（r0） ） a查表求显示编码 p0a p2（37h） r0r0+1 右移一位 延时 1ms 循环 4 次 返回 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 7 3.2 计时程序设计 通过单片机内部定时器2进行时间控制，单片机外接11.0592m晶振，在主程序中 设置定时器初值来获得1hz的中断。如图3.2 图 3.1 显示程序 设定定时初值 （tl2、th2） 允许 t0 中断（et0 ea） 主程序 用户设定世

15、间初值 32h（秒）33h（十秒） 34h（分）35h（十分） t0 中断服务程序 重装定时初值 调用 subone 子程序 返回 subone （32h）（32h）-1 （32h） =#ff？ 32h#9 （33h）（33h）-1 （33h） =#ff？ 33h#5 （34h）（34h）-1 （34h） =#ff？ 34h#9 （35h）（35h）-1 （35h） =#ff？ 返回 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 8 3.3 用户设定状态设计 在用户设定状态用户通过按键进行档位和时间的设定，再微波炉炉门关闭的状态 按下 k0 建则进入加热状态，按 k1 键用户可

16、以在三个档位上进行切换，按 k2 和 k3 键进行时间加减设定，如图 3.3 是 否 否 否 是 是 是 是否 图 3.2 计时程序 k0 是否按下 设置初始显示 时间为 00：00 k1 是否按下 k2 是否按下 k3 是否按下 档位切换子程序 时间分增加 时间秒增加 炉门是否关 闭 微波炉加热状态 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 9 图 3.3 用户设定 3.4 微波炉加热状态 微波炉加热状态有三种，分别为烹调、烘烤、解冻。跟据用户之前设置的档位系 统会进入相应的加热状态。具体状态图如下图3.4 图 3.4 加热状态 否 是 是 否 否 否 烹调档位 显示子程

17、序 炉门是否开启 k0 是否按下 时间是否 1/2sj 烹 调 计时程序倒计时 停 止 加 热 显示子程序 炉门是否开启 k0 是否按下 时间是否 0 显示子程序 炉门是否开启 k0 是否按下 时间是否 1/4sj 烹 调 烹 调 计时程序倒计时 计时程序倒计时 停 止 加 热 停 止 加 热 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 10 第第 4 4 章章 课程设计总结课程设计总结 经过一段时间以来的学习，不断的从设计中总结和修改，并按着预期的要 求反复的论证和测试。本着学习的态度，以完善设计的可靠性和稳定性，将整个 设计分模块化的进行，并将每个模块加以分析和论证，成功

18、后再联系再一起，最 终达到总体效果。 主要完成了以下几个方面的内容： 1.制定一个在不同功能时火力的控制时序表。具有三档微波加热功能,分别 表示微波炉工作状态为烹调、烘烤、解冻，试验使用 led 模拟。 2.实现工作步骤：复位待机检测显示电路设置输出功能和定时 器初值启动定时和工作开始结束烹调。 3.在上电或手动按复位键时，控制器输出的微波功率控制信号为 2，微波加 热处于中火状态，时间显示电路显示为 00:00。 4.具有 2 位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为 99 分 99 秒。 5.设定倒计时初值后，按下开启按键，一方面按选择的挡位启动相应的微波 加热；另一方面使计时电路以

19、分为单位作倒计时。当计时到时间为 0 时微波炉自 动停止工作。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 11 参考文献： 1雷思孝，李伯成，雷向莉.单片机原理及实用技术.西安：西安电子 科技大学出版社，2004 2袁东.51 单片机应用开发实战手册.北京：电子工业出版社， 2011：65-81 3 谢宜仁.单片机接口技术实用宝典.北京：机械工业出版社， 2011: 34-53 4 唐继贤.51 单片机工程应用实例.北京：北京航空航天大学出版 社，2009：65-78 5 谢自美. 电子线路设计*实验*测试.武汉：华中科技大学出版社. 1998 6 杨欣，王玉凤，刘湘黔.51 单片机应用实例详解.北京：清华大 学出版社，2010: 38-64 7 李朝清.单片机原理与接口技术.第三版.北京：北京航空航天 大学出版社，2005：43-85 8 王东峰，王会良，董冠强.单片机 c 语言应用 100 例.北京：电 子工业出版社，2009:56-73 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 12 附录：系统总体电路图 辽 宁 工 业 大 学