微波炉控制器的选型及其实例分析

1、微波炉控制器的选型及其实例分析作者：dianzi9 来源：电子技术交流网 字体：大 中 小 在百度搜索相关内容编辑导读:基于单片机实现遥控编码器PT2262的软件解码|基于MCU的多机并行通信|微型低功耗大容量心电记录仪的研制（图）|Keil C51开发系统基本知识2|Proteus软件调试实现的数字式指针温度计|飞利浦51LPC系列单片机用于控制交流电机|I2C总线的单片机C语言实现及其应用|基于PIC 单片机的热水控制器设计|基于SST89C58型单片机的远程灯控箱系统|PIC18FXX8单片机通用同步异步收发器的编程应用|正文：    微波炉控制器

2、的工作环境相对比较恶劣。首先是炉腔温度比较高，控制器附近温度也会比较高，达到6070；另一方面，微波辐射对单片机抗干扰的要求也很高，在做多次快速开关门试验中，当少量微波泄露时，对控制器有一定的辐射，以及反复开通和关断大功率负载会产生较强的干扰。        所以选择合适的单片机十分重要，在多年的家电产品设计中，经常用盛群半导体(holtek)的48系列及46系列8bit单片机设计微波炉控制器，无论在适应工作环境还是抗干扰等方面都完全满足要求，在成本及供货等方面比国外芯片也有更明显的优势。   

3、    本文通过实际产品为例，以产品功能要求、方案确定和芯片选型、硬件设计、软件规划及编写等几部分介绍如何用单片机设计微波炉控制器。       功能要求       设计产品首先了解产品的要求，了解越详细设计反复修改就越少，特别是关于影响芯片选型及输出控制等跟硬件直接相关的部分。本文介绍的微波炉控制器的主要功能如下：微波加热，功率有10档。        烧烤加热，功率有2档。

4、0;       热风烘烤加热，温度多档。        混合加热，有三种组合模式：烧烤加微波、烘烤加微波、烘烤加烧烤。        自动解冻，重量选择有20档。        自动菜单，6大类，各类分别有重量选择。        显示：88:88数码管，四

5、周带14个图标。        按键：有功能选择键、启动键、取消键、热风烘烤键，时钟及定时键，自动菜单各功能键，总共11个。        编码开关：调节加热时间。        另有蜂鸣器、门检测和门灯控制。       方案确定和芯片选型       了解产品的详细

6、要求后，需要确定具体的实现方案，首先是选择合适的单片机。选择合适的型号主要要看两个方面：硬件资源和软件资源。要选择合理的单片机首先必须了解单片机的各系列及各款的资源，再了解需要什么样的资源，下面分别从硬件和软件来说明怎样根据要求选择单片机。在选择单片机时，整个产品的方案也基本确定。 硬件相关资源       硬件相关的资源是指外围硬件相关的如i/o数量、特殊驱动、工作电压等。       首先，选择合适的单片机系列。看供电电压及工作温度抗干扰能力等是否满足要求。盛群的mcu在

7、系统振荡频率小于4mhz时供电电压供电范围为2.2v5.5v，当8mhz时则为3.3v5.5v，要提高系统的抗干扰能力，最好用5v电压供电，当供电电压较高时，mcu内部所有逻辑电平幅值较高，容差电压大，干扰更强才能改变其逻辑状态。工作温度，选择holtek的48和46系列工业级单片机，工作温度范围为-4085，完全能满足微波炉控制器工作温度的要求。        在选择合适的系列时，还要看特殊资源的要求，如中断口、pwm、蜂鸣器驱动、a/d转换等；在此产品的具体要求中，需要检测炉腔的温度以及在产品中需要对交流风扇调速，温度检

8、测需要a/d转换，交流风扇调速控制需要有过零中断，所以，在这个产品中选择了46系列单片机。但此产品不需要lcd驱动、高精度a/d转换及比较器等资源，则不选择ht46r6x、ht46r5x、ht46r1x等系列，而选择ht46r2x系列。       再就是选择的具体i/o要求和什么样封装的单片机，在holtek单片机中同型号的单片机有多种封装，如ht46r23有dip28或sop28封装，也有dip24或sop24封装，其i/o分别为23个和19个。       根据前面提到

9、的功能要求，其i/o的需求列举如下：        继电器驱动：微波、烧烤、热风烘烤、门灯/转盘、散热风扇共5个输出ports。        蜂鸣器驱动：1个输出ports        按键有11个：11个输入port        门状态检测：1个输入port    

10、60;   编码开关检测：2个输入port        显示数码管：5个com，9个段，需14输出port        过零中断检测：1个中断输入port        温度检测：1个a/d输入port       简单加起来总共需要20个输出port，16个输入port。考虑复用i/o，将9个数码驱动段

11、和5个公共端同时做输入检测；温度检测只能用a/d口pb.0，过零检测只能用单独的中断pa.5来检测，所以总共需要22个i/o，所以选择28pin的ht46r2x可以满足要求。       软件相关资源       软件相关的资源主要包括程序空间即rom的大小和数据空间ram的多少，当功能较多且复杂时需要更多的rom和ram；当然还有定时器、中断、以及其它某些特殊的资源；前面已经选择了28pin封装的46r2x系列单片机，此产品功能相对比较丰富，程序空间要求比较多，选择4k的r

12、om和192byteram的ht46r23应该能够满足要求，同样封装可以选择28pin的ht46r24，它有8k rom和384byteram，可以做后备选择，这样不必担心资源不够时换ic，反复修改硬件就很麻烦。       总之，在选择资源时，要软硬兼顾，如果程序简单，硬件资源要求高，则可以选择封装小、i/o少的单片机，另外增加扩展ic来扩展i/o；当程序复杂，硬件资源要求少时，则选择较小封装、软件资源多的单片机。         硬件电路设计 

13、0;     在选择主芯片时，已经在考虑部分电路设计了，显示、按键检测、输出驱动等都考虑好了，由于篇幅有限，只简单介绍几个关键问题：       门检测电路：给单片机检测的门开关信号的同时，还要控制微波、烧烤、热风烘烤继电器的电源。       供电部分：考虑数码管显示内容较多，驱动电流大，变压器尽量选择继电器和单片机独立供电，一方面降低变压器功率，同时可以让单片机的电源不受继电器的工作状态影响。   &#

14、160;   过零检测和触发：选择合适的光耦和可控硅驱动电路，实现过零驱动，过零检测电路注意适当的滤波和隔离，减少通过电源耦合的干扰。       微波炉控制器电路原理图如图1。 图1  ht46x23微波炉原理图       另外，pcb设计时注意强弱电分开，注意电源与地的分布，注意生产的工艺性问题等。总之，合理的硬件设计和pcb布板对保证产品功能和性能十分重要。       软件规划

15、及编写       芯片配置选项设定       根据硬件电路，将按键、编码开关及门检测部分的内部设置上拉电阻；盛群单片机的lvd功能很可靠，所以复位电路直接接到vcc，那么在设置配置选项时一定要开启低电压复位功能，不开启容易上电复位不良。下面将主要选项设定列举如下：pa3/pfd: enable pfdpull-high pb: enablepull-high pc: disablepull-high pd: enableosc: crystalwdt clock sour

16、ce: wdtoscwdt: enablelvr: enablelvr voltage: 3.2vclrwdt: two instructions.       软件整体规划及模块化分解       将复杂的功能分解，通过变量传递各模块之间的关联内容，模块内部则尽量独立完成，这样让程序的可移植性提高，调试更快。把复杂的问题简单化是程序编写的重要原则。       1)主程序   

17、0;   通过调用各子程序，整合各模块的功能。数码管扫描显示对时间要求比较高，而且各个公共端要平均分配时间，所以主程序执行周期选择固定周期。另外编码开关也是扫描检测方式，当编码开关旋转很快时，脉冲频率较高，扫描周期也不能太长，综合整体，主程序选择4ms为执行周期，但显示和按键及编码开关则执行2次，相当于2ms的扫描周期。       如果用4mhz的晶振，4ms时间可以执行4000条指令，程序设计合理情况下完全可以运行完各子程序，不担心出现当处理事件多时显示闪烁等问题。    

18、;   2)编码开关、按键及门状态检测       因编码开关、按键及门状态检测i/o都同显示驱动i/o复用，所以需统一处理。       先关闭显示com，检测seg上的状态，再关闭seg，再检测com上的状态。       此部分程序还要完成按键检测及消抖动处理、编码开关的检测、门状态去抖动检测，以有效按键变量、编码开关左右旋转标志、门状态等为输出。其它子程序根据按键、编码开关操作和门状态执行

19、对应的操作和功能。       3)过零检测及过零触发       过零检测在外部中断程序中完成，中断后根据当前运行状态设置散热风扇半功率、全功率和关三种状态。开和关状态直接设置控制光耦状态，当需要半功率时，需要记录中断次数，调整导通和关闭周期，这里没有用调整可控硅导通移相的方法调功，可减少电磁辐射。       4)按键设置       按键操作设置程序的

20、输入条件为有效的按键和编码开关左右旋转标志，再细分每个按键分别处理，在什么条件下设置对应的工作时间、输出模式、显示模式、蜂鸣器鸣叫等。       5)显示状态设置       设置4字节保存显示数字部分内容，另2字节保存四周图标变量，由于四周的图标有闪烁和不闪烁状态，另2字节设置图标的闪烁状态。       6)显示输出扫描       根据显示状态变量的

21、8字节变量内容，设置数码管对应com和seg，扫描显示输出。       7)加热输出及功率控制设置       加热和功率控制程序通过统一的变量输入，设置当前的微波、烧烤、热风还是几种混合加热，以及设置内灯及散热风扇输出等。       8)温度检测及计算       设置a/d转换，检测热敏电阻的值，并滤波处理，以及开路短路保护检测。其输出为故障状态标志

22、和当前炉腔温度。在热风烘烤输出程序中根据温度设置对应的加热状态。       9)时钟、定时及运行时间计算及对应输出模式切换       程序中关于时间的设置很多，大多都在这个子程序中完成，如时钟计算、预约比较、倒计时、自动功能的多段加热模式切换等。       10)蜂鸣器设置       两个变量buz_n，buz_long来设置蜂鸣器鸣叫次数和单声鸣叫

23、长度。可单独设置buz_long值为单声的鸣叫，在上电和按键操作时设置单声鸣叫。当定时结束或定时启动或故障提示等情况时，需要设置鸣叫多时，设置buz_n值就可以了。         11)定时中断子程序       定时中断子程序相对很简单，只设置中断次数记录就可以了。由于蜂鸣器鸣叫频率为2khz，所以定时中断时间为250us。       其中内容比较多的部分是：按键操作、显示状态设置、时钟、定时及运行时

24、间计算及对应输出模式切换、加热输出及功率设置等部分。       在软件的编写中，变量规划很重要，下面还列出了几个典型的变量规划：       整个产品的主要工作模式用run_state来记录：run_state equ 40hs_hotfan equ run_state.0     ;热风烘烤s_micro equ run_state.1     ;微波s_grill equ run_state

25、.2     ;烧烤s_mix equ run_state 3     ;混合模式s_aut   o equ run_state.4     ;自动解冻s_mu equ run_state.5     ;自动菜单工作模式s_fast equ run_state.6     ;快速启动模式显示模式用dsp_state来记录：dsp_state equ 41hs_time equ

26、dsp_state.0     ;显示时钟状态s_timer equ dsp_state.1     ;显示定时时间状态s_off_t equ dsp_state.2     ;显示倒计时状态s_code equ dsp_state.3     ;显示菜单或工作模式状态       加热模式heat_mode变量来控制当前的输出，其具体数据说明如下：0则关闭所有输出。bit0_

27、bit3(10_1)保存微波100% /90% /80% /70% /60% /50% /40% /30% /20% /10% /10档，即最后4bit来记录微波输出功率，在自动解冻、自动菜单、混合等非简单微波模式时，加热功率输出时只需要判断此变量，就直接设置微波输出。bit4_bit5保存烧烤功率100%和50%。bit7保存热风烘烤输出。       当有混合状态时，则同时设置对应的位就可以了。       合理设计变量对整个程序的编写很有用，同时也是对产品功能的规划和理

28、解的具体化，找出主要的和关键的控制关系，设计合适的、适当通用的算法。而且对于经常编写同类产品时，移植程序变得很简单；比如将此产品数码管换为lcd显示时，基本上只需要将显示输出部分修改为驱动显示ic或显示ram就可以了，其显示得内容还是显示时间、定时、倒计时时间、菜单或模式，只需要修改对应得显示表就可以了。       程序编写和程序调试       软件简单规划后，就需要具体的编写，将任务分解后，每部分已经比较简单了，调试时可以考虑各子程序单独调试，人为模拟输入各种情况下的数

29、据及状态，检查输出是否正确。再将相关联的一起调试。除非很有把握，不要将程序全编写完了再调试，那样就不知道到底哪里有问题。       程序简单题纲如下：;定义常量，某些固定的值，多次用到或经常修改的常量，单独定义后调用。buz_l0 equ 50d    ;50*4=200ms设置所有默认蜂鸣器鸣叫声音长度。sw_t0 equ 70d    ;有效按键响应时间，按键去抖动时间。;定义i/o，将各输入/输出单独按功能或原理图网络标号定义，当原理图修改时方便软件修改buz_p e

30、qu pa.3grill_p equ pc.0micro_p equ pc.1.;定义变量，run_state equ 40h    ;或则用自动变量定义.;程序开始 org 0h jmp start_l org 04h       ;外部中断向量 jmp int_set     ;跳转过零中断处理程序 org 08h     ;定时中断向量，中断周期为250us mov te

31、mp_a,a   ;保存 mov a,status mov temp_s,a inc t_int0        ;每次中断0.25us mov a,temp_s mov status,a mov a,temp_a reti;中断处理程序，注意先保存用到的acc和标志寄存器status，返回前恢复int_set: .;中断处理程序，设置风扇输出 reti;主程序开始start_l:;初始化ram、i/o、timer、中断等，一般先将通用ram全清零;注意继电器等关键变量的初始化，否则上电时继电器可能会跳一下。;初始化