微波爐控制設(shè)計

1、 河南科技大學(xué)河南科技大學(xué)課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 說說 明明 書書課程名稱 單片機原理課程設(shè)計 題 目 微波爐控制程序設(shè)計 學(xué) 院 農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院 班 級 農(nóng)電 131 班 學(xué)生姓名 劉寧 指導(dǎo)教師 鄧桂揚 日 期 2015 年 6 月 3 日 1單片機原理課程設(shè)計任務(wù)書單片機原理課程設(shè)計任務(wù)書班級： 農(nóng)電 131 姓名： 劉寧 學(xué)號：131430010119設(shè)計題目： 微波爐控制程序設(shè)計一、一、設(shè)計目的設(shè)計目的進一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學(xué)理論知識在實際中的應(yīng)用能力；掌握單片機設(shè)計的一般方法；熟悉一種單片機開發(fā)軟件，掌握一般單片機系統(tǒng)的仿真調(diào)試方法；利用單片機軟件設(shè)計一個電子技術(shù)綜合問題，培

2、養(yǎng)單片機編程、書寫技術(shù)報告的能力。為以后解決工程實際問題的研究打下設(shè)計基礎(chǔ)。2、設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)二,設(shè)計要求:利用實驗系統(tǒng)的硬件資源設(shè)計一個帶 LED 顯示的微波爐控制器控制面板包括:兩位數(shù)碼顯示十個數(shù)字按鍵鍵盤電源按鍵電源指示燈大中小火力選擇開關(guān)工作流程如下:(1)按下電源鍵,指示燈亮,通過數(shù)字鍵設(shè)定需要加熱的時間,并在 LED 上進行顯示,單位為秒(2)時間設(shè)定完后,通過大,中,小三個按鍵,選擇火力的大小,并啟動微波爐進行工作(3)LED 實時顯示剩余的工作時間,定時時間到后自動停止,指示燈滅(4)微波爐運行過程中,若再按下電源鍵,則微波爐停止工作,指示燈滅三、設(shè)計要求三、設(shè)計要求（1）通

3、過對相應(yīng)文獻的收集，給出相應(yīng)課題的背景、意義及現(xiàn)狀研究分析。（2）通過課題設(shè)計，掌握單片機系統(tǒng)總體方案設(shè)計方法并畫出框圖。（3）設(shè)計并繪制出系統(tǒng)電路原理圖及 PCB 圖，編寫軟件流程圖，編寫 C 語言程序，用一種單片機軟件仿真調(diào)試并得到正確結(jié)果。（4）學(xué)生應(yīng)抱著嚴謹認真的態(tài)度積極投入到課程設(shè)計過程中，認真查閱相應(yīng)文獻給出單片機系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)。學(xué)習(xí)按要求編寫課程設(shè)計報告書，能正確闡述設(shè)計和實驗結(jié)果。四、設(shè)計時間安排四、設(shè)計時間安排查找相關(guān)資料確定總體方案（1 天）、設(shè)計并繪制系統(tǒng)原理圖及 PCB 圖（2 天）、編寫 C 語言程序（2 天）、仿真調(diào)試（2 天）、編寫設(shè)計報告（2 天）和答辯（1 天

4、）。五、主要參考文獻五、主要參考文獻1 張毅剛 彭喜元,彭宇.單片機原理及應(yīng)用.北京:高等教育出版社,2010.52 郭天祥 新概念 51 單片機 C 語言教程.北京:電子工業(yè)出版社,2009.13 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2003.24 張毅剛 基于 Proteus 的單片機課程的基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計 北京：人民郵電出版社，20125 Alan B. Marcovitz Introduction to logic Design.北京：電子工業(yè)出版社，2003指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日3農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書4摘 要近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電

5、路的發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來越廣泛地應(yīng)用于自動控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個領(lǐng)域，單片機往往是作為一個核心部件來使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。微波爐控制系統(tǒng)設(shè)計采以微控制器（MCU）為核心，基于Keil編制軟件系統(tǒng)和Proteus畫圖仿真軟件，結(jié)合兩位數(shù)碼管顯示以及必要的外圍電路，完成微波爐的可編程智能控制。系統(tǒng)由計時控制、火力設(shè)定、用戶界面幾大模塊組成。能夠根據(jù)鍵盤輸入完成相應(yīng)的功能，同時使用數(shù)碼管顯示

6、系統(tǒng)狀態(tài)。關(guān)鍵詞：微控制器（MCU） 、微波爐、控制器農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書5目錄目錄第一章 緒論.61.1 課題背景.61.2 課題來源.71.3 文本的研究工作.7第二章 系統(tǒng)總體概述.82.1 工作原理.82.2 電路設(shè)計.92.3 本章小結(jié).9第三章 各模塊方案比較與論證.93.1 檔位顯示部分方案.103.2 計時控制部分方案.103.3 鍵盤和顯示部分方案.113.3.1 鍵盤.113.3.2 顯示.113.4 本章小結(jié).11第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計.124.1 門電路的設(shè)計.124.2 時鐘電路設(shè)計.134.3 鍵盤模塊電路設(shè)計.134.4 檔位顯示電路設(shè)計.144.5 顯示

7、電路設(shè)計.154.6 火力輸出控制設(shè)計.164.7 本章小結(jié).16第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計.165.1 顯示程序設(shè)計.175.2 微波爐加熱狀態(tài).175.3 計時程序設(shè)計.175.4 系統(tǒng)待機狀態(tài)設(shè)計.195.5 用戶設(shè)定狀態(tài)設(shè)計.195.6 加熱停止?fàn)顟B(tài)設(shè)計.21農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書65.7 本章小結(jié).21第六章 系統(tǒng)測試.216.1 測試及制作所用儀器.216.2 測試結(jié)果.226.2.1 基本要求.226.2.2 誤差分析.226.3 本章小結(jié).22第七章 結(jié) 論.23參考文獻.23附錄一：系統(tǒng)電路圖.24附錄二：軟件設(shè)計程序.24農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書7第一章 緒論1.1

8、 課題背景單片機自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS-48 開始，迄今已有二十多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為” 。單片機的應(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)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC 機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計算機中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序

9、存儲器，目前的單片機以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。 本文討論的單片機多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的 51 系列單片機，多功能數(shù)字鐘配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個可編程的計時定時系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能強等特點。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。 20 世紀 80 年代中期以后，Intel 公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把 8051 內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS 等。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS-51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與 MCS-51 指令系統(tǒng)兼容

10、的單片機。這些兼容機與 8051 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用 CMOS 工藝，因而，常用80C51 系列來稱呼所有具有 8051 指令系統(tǒng)的單片機，它們對 8051 單片機一般都作了一些擴充，更有特點。其功能和市場競爭力更強，不該把它們直接稱呼為 MCS-51 系列單片機，因為 MCS 只是 Intel 公司專用的單片機系列型號。MCS-51 系列及 80C51 單片機有多種品種。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。目前使用的 MCS-51 系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書8下幾類：基本型、增強型、低功耗型、專用型、超 8 位型、片

11、內(nèi)閃爍存儲器型。1 1.2 課題來源在日常生活和工作中，我們常常用到定時控制，如擴印過程中的曝光定時等。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機性能價格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 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。根據(jù)

12、這種實際情況，設(shè)計了一個單片機多功能定時系統(tǒng)，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進行控制，同時又可以進行時鐘校準(zhǔn)和定點打鈴。它可以執(zhí)行不同的時間表（考試時間和日常作息時間）的打鈴，可以任意設(shè)置時間。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動，擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。1.3 文本的研究工作利用實驗系統(tǒng)的硬件資源設(shè)計一個帶 LED 顯示的微波爐控制器控制面板包括:兩位數(shù)碼顯示十個數(shù)字按鍵鍵盤電源按鍵電源指示燈大中小火力選擇開關(guān)工作流程如下:(1)按下電源鍵,指示燈亮,通過數(shù)字鍵設(shè)定需要加熱的時間,并在 LED 上進行顯示,單位為秒農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)

13、計說明書9(2)時間設(shè)定完后,通過大,中,小三個按鍵,選擇火力的大小,并啟動微波爐進行工作(3)LED 實時顯示剩余的工作時間,定時時間到后自動停止,指示燈滅(4)微波爐運行過程中,若再按下電源鍵,則微波爐停止工作,指示燈滅第二章 系統(tǒng)總體概述2.1 工作原理微波爐工作分四個步驟分別為：系統(tǒng)待機用戶設(shè)定微波爐加熱加熱完。具體流程如下圖 2.1.1。圖 2.1.1 系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)上電自檢后，數(shù)碼管顯示零分，檔位通過三個發(fā)光二極管顯示(分別表示低檔、中檔、高檔)。鍵盤分按鍵 K1,K2,K3,K4,REST 五個按鍵。K4 鍵為微波爐的計時開始鍵。K1 鍵為檔位選擇選擇鍵，選擇后相應(yīng)的發(fā)光二極管會

14、發(fā)亮。K2,K3 鍵為時間設(shè)定鍵。REST 為復(fù)位鍵。微波爐啟動數(shù)碼管開始倒計時，當(dāng)?shù)褂嫊r到零分，微波爐會自動關(guān)閉，此時發(fā)光二極管會閃爍發(fā)出提示。各功能實現(xiàn)如下圖 2.1.2。 系統(tǒng)待機狀態(tài)用戶進行設(shè)置系統(tǒng)開始工作任務(wù)結(jié)束按 REST 鍵或打開微波爐爐門 按任意鍵 接通電源系統(tǒng)待機狀態(tài)工作狀態(tài)計時時間為 00 分 用戶設(shè)置狀態(tài)檔位選擇按 K1鍵調(diào)整時間按 K2鍵按 K3鍵系統(tǒng)復(fù)位按 K4鍵按 REST 鍵農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書10 圖 2.1.2 系統(tǒng)功能圖注：高中低三個火力大小用三個發(fā)光二極管模擬。2.2 電路設(shè)計系統(tǒng)以 STC89C52 單片機為核心，連接各外部電路完成人機交互等各

15、功能的控制。系統(tǒng)的總體框圖如下圖 2.2.1。 圖 2.2.1 系統(tǒng)的總體框圖電路設(shè)計部分以單片機控制電路為核心由定時器電路，顯示電路，鍵盤電路，電源電路，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。2.3 本章小結(jié)經(jīng)過對整個系統(tǒng)概述的分析，可以得到一個大致的系統(tǒng)設(shè)計框架，對整個系統(tǒng)設(shè)計有個一個大致方向，并根據(jù)系統(tǒng)的框架進行各模塊的細分與方案論證。單片機內(nèi)部定時器鍵盤電路電源電路數(shù)碼管顯示電路火力輸出電路檔位顯示電路農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書11第三章 各模塊方案比較與論證統(tǒng)設(shè)計包含顯示電路，鍵盤電路，計時控制電路，檔位輸出電路，等多個部分，每個部分都可以采用不同的方案來實現(xiàn)，但

16、不同的方案有實現(xiàn)的難易的不同，所以通過思考分析，最終做出最好的選擇，使之更加科學(xué)和合理。下面對各部分設(shè)計方案做分析和選擇。3.1 檔位顯示部分方案方案一：通過單片機的一個 I/O 端口經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成三個輸出端口進行檔位控制。如圖 3.1 .1 這種方案可以節(jié)省單片機接口資源。 圖 3.1.1 圖 3.1.2方案二：直接利用單片機的三個 I/O 端口進行檔位控制。如圖 3.1.2 這種方案電路簡單。由于在本設(shè)計系統(tǒng)中單片機有充足的 I/O 端口資源，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電路的簡單化，采用方案二進行檔位顯示。3.2 計時控制部分方案方案一：使用專用時鐘芯片。使用微控制器控制專用時鐘芯

17、片實現(xiàn)計時控制，這種方案有著計時精度高、控制簡單的優(yōu)點，而且更易于實現(xiàn)時間顯示、定時烹調(diào)等計時擴展功能。方案二：采用單片機內(nèi)部定時器。I/O單片機A/D 轉(zhuǎn)換檔位顯示I/O單片機檔位顯示農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書1251 單片機 內(nèi)部含有 3 個定時器，可以利用一個定時器與程序計數(shù)器相結(jié)合的方式，在系統(tǒng)晶振的驅(qū)動下，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時鐘頻率。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比，而且通過精確的軟件補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。 3.3 鍵盤和顯示部分方案3.3.1 鍵盤方案一：采用陣列式鍵盤。此類鍵盤是采用行列掃描方式，優(yōu)點是當(dāng)按鍵較多時可以降低

18、占用單片機的 I/O 口數(shù)目，缺點是電路復(fù)雜且會加大編程難度。方案二：采用獨立式按鍵電路。每個鍵單獨占有一根 I/O 接口線，每個 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。缺點是當(dāng)按鍵較多時占用單片機的 I/O 數(shù)目較多，優(yōu)點是電路設(shè)計簡單，且編程極其容易。由于該系統(tǒng)采用了常規(guī)鐘表式的校對方式，用鍵較少，系統(tǒng)資源足夠用，故采用了方案二。3.3.2 顯示方案一：采用數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管通過設(shè)置可以完成制作任務(wù)，經(jīng)濟耐用，但其顯示不夠直觀、提供信息量少、不易理解等缺點。方案二：采用液晶顯示。液晶特別是具有漢字顯示功能的液晶顯示器，來實現(xiàn)顯示功能，不僅可以實現(xiàn)基本的顯示信息，而且可

19、以顯示豐富的符號指示信息以及文字指示信息，如 AM/PM，鬧鐘符號等，信息量豐富且直觀易懂。而且液晶顯示有功耗低，體積小，重量輕，壽命長，不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點。農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書13由于此系統(tǒng)只用到 2 位數(shù)字顯示，考慮實用問題，故采用方案一。3.4 本章小結(jié)經(jīng)過比較和分析，得出了較理想的方案：（1）計時單元由軟件編程來實現(xiàn)。定時采用單片機內(nèi)部定時器來實現(xiàn)，即通過單片機內(nèi)部定時器產(chǎn)生中斷，再通過軟件編程實現(xiàn)進行計數(shù)，從而實現(xiàn)分的倒計時。（2）時間顯示采用兩位 LED 數(shù)碼管顯示分。檔位顯示采用 3 個發(fā)光二極管顯示。（3）鍵盤采用單片機四個端口輸入電平，通過單片機掃描相應(yīng)四個端

20、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，明確了各個模塊的實現(xiàn)方案。然后，對整個系統(tǒng)總體進行設(shè)計，形成一個清晰的設(shè)計方向，并構(gòu)思出系統(tǒng)總體設(shè)計的工作原理和系統(tǒng)的框圖，使整個設(shè)計方案具有總體性。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 門電路的設(shè)計在電源開關(guān)打開之前，其所有的設(shè)置按鍵都不能用。圖 4.1.1 電源門電路 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)時的工作農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書14狀態(tài)停止加熱并報警。這樣能有效避免非法操作帶來的后果。電路圖如下圖 4.1.2。開關(guān)RI/O 端口VCC單片機圖 4.1.2 門電路當(dāng)微波爐爐門打開時開關(guān)斷開，當(dāng)爐門關(guān)閉時開關(guān)接通。

21、4.2 時鐘電路設(shè)計計時控制模塊是系統(tǒng)設(shè)計的核心，用來完成基本功能中的加熱倒計時，以及時間顯示和 定時烹調(diào)兩項擴展功能。定時烹調(diào)會根據(jù)用戶設(shè)定的烹調(diào)屬性，在預(yù)定的時間啟動烹調(diào)任務(wù)。為了實現(xiàn)上述功能，在設(shè)計中，我們采用STC89C52 的內(nèi)部定時器2 與軟件計數(shù)器相結(jié)合的方式獲得1Hz的時鐘。定時器2自動裝入模式以保證精度。這時定時器周期T可由下式表示：T = (28K) 12/ CLK （1）其中K 為定時器初值、CLK 為系統(tǒng)晶振?？紤]到串口通信，我們選定CLK為11.0592MHz， K 為27。從式（1）中不難看出，這時要獲取1Hz 的時鐘，計數(shù)器的預(yù)置數(shù)N 應(yīng)對T/1取整，即：N=22

22、118400/12（256-27）=8049 （2）則系統(tǒng)獲取的時鐘頻率即為：f = 12/22118400（28-27）8049 1.000011Hz完全可以滿足系統(tǒng)的計時要求。農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書154.3 鍵盤模塊電路設(shè)計K4鍵為微波爐的計時開始鍵。K1鍵為檔位選擇選擇鍵，選擇后相應(yīng)的發(fā)光二極管會發(fā)亮。K2,K3鍵為時間設(shè)定鍵。REST為復(fù)位鍵。在按鍵設(shè)計中K1,K2,K3,K4分別連入單片機I/O接口的P3.0, P3.1,P3.2,P3.3。通過單片機內(nèi)部判斷這4個I/O接口來確定按鍵是否被按下。為了防止電路出現(xiàn)異常而無法控制特設(shè)計了一個復(fù)位按鍵。鍵盤電路設(shè)計如圖4.3.1

23、和如圖4.3.2所示圖 4.3.1 復(fù)位按鍵電路圖 4.3.2 控制按鍵電路4.4 檔位顯示電路設(shè)計檔位顯示模塊由三個發(fā)光二極管顯示，分別代表“低檔”、“中檔”、“高檔”三個檔位，直接將發(fā)光二極管接至單片機 I/O 接口通過單片機發(fā)送低電平使發(fā)光二極管發(fā)光。如下圖 4.4.1。農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書16圖 4.4.1 檔位顯示模塊4.5 顯示電路設(shè)計 動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃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，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究

24、竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 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)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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)，不會有閃爍感，動態(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。用單片機的 P2 口連接 2 位數(shù)碼管的段端口，用 P3.4/P3.5 通

25、過三極管后連接數(shù)碼管的位端口。如下圖 4.5.1農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書17圖 4.5.1 數(shù)碼管顯示電路4.6 火力輸出控制設(shè)計通過單片機的三個 I/O 端口輸出信號控制火力大小，接收端用發(fā)光二極管模擬。電路圖如圖 4.6.1。第一個發(fā)光二極管亮?xí)r火力為“小火”，第二個發(fā)光二極管亮?xí)r火力為“中火”，第三個發(fā)光二極管亮?xí)r火力為“大火”。農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書184.7 本章小結(jié) 各模塊電路分析完成之后對整個電路已經(jīng)有了一個很清晰的電路設(shè)計思路，將各模塊電路整合成整體電路圖，并經(jīng)行檢查修改，檢查無誤后進行電路板的焊接。具體電路圖見附件一：系統(tǒng)電路圖。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)程序總體

26、可以分成主程序，和其它模塊程序。主程序跟據(jù)系統(tǒng)的工作流程，系統(tǒng)共分為四個狀態(tài)，分別是：系統(tǒng)待機狀態(tài)，用戶設(shè)置狀態(tài)，微波爐加熱狀態(tài)。其他模塊程序包括顯示程序，計時程序等。下面分別對這這些程序進行詳細設(shè)計。5.1 顯示程序設(shè)計顯示程序通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，使各個數(shù)碼管輪流受控顯示void Displaypro(unsigned char a1,unsigned char a2)for(k=0;k0？否否時間倒計時到 00判斷用戶設(shè)定的檔位進入相應(yīng)的加熱狀態(tài)加熱完成小燈熄滅按下 REST 鍵或打開微波爐爐門農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書20圖 5.3.1 計時程序流程圖5.4 系

27、統(tǒng)待機狀態(tài)設(shè)計接通電源后系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，此時顯示器顯示待機畫面，當(dāng)打后，系統(tǒng)進入用戶設(shè)置狀態(tài)。如圖如下 5.4.1。圖 5.4.1 系統(tǒng)待機狀態(tài)圖系統(tǒng)通過判斷單片機 P3.2 接口的輸入電壓來判斷設(shè)置時間是否要增加，通過判斷單片機 P3.3 接口的輸入電壓來判斷設(shè)置時間是否要減小，具體流程圖如下圖 5.4.2。調(diào)用顯示程序系統(tǒng)待機狀態(tài)用戶設(shè)置狀態(tài)按下任何按鍵否是是 顯示程序 P3.2 =1? P3.3=1?否用戶設(shè)定狀態(tài)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書21圖 5.4.2 系統(tǒng)待機狀態(tài)流程圖5.5 用戶設(shè)定狀態(tài)設(shè)計在用戶設(shè)定狀態(tài)用戶通過按鍵進行檔位和時間的設(shè)定，在波爐爐門關(guān)閉的狀態(tài)按下 K4 鍵

28、則進入加熱狀態(tài)，按 K1 鍵用戶可以在三個檔位上進行切換，按 K2 和 K3 鍵進行時間加減設(shè)定。如下圖 5.5.1 圖 5.5.1 用戶設(shè)定狀態(tài)圖系統(tǒng)根據(jù)按鍵對應(yīng)的單片機 I/O 接口的電平變化判斷用戶所進行的設(shè)置。具體流程圖如下圖 5.5.2 所示。按 K1鍵工作狀態(tài)用戶設(shè)置狀態(tài)檔位選擇調(diào)整時間按 K2鍵按 K3鍵按 K4鍵是否是否否否否是是是爐門是打開或REST 按下？微波爐加熱狀態(tài)K3 鍵按下？設(shè)置顯示初值顯示時間為 00K4 鍵按下？K1 鍵按下？K2 鍵按下？檔位切換子程序時間加子程序時間減子程序農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書22圖 5.5.2 用戶設(shè)定程序流程圖5.6 加熱停止?fàn)?/p>

29、態(tài)設(shè)計加熱停止后系統(tǒng)將關(guān)閉火力輸出，完畢后系統(tǒng)自動進入待機狀態(tài)，具體狀態(tài)圖如下圖 5.6.1 所示。圖 5.6.1 加熱停止?fàn)顟B(tài)圖進入加熱停止?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。發(fā)生結(jié)束后系統(tǒng)自動進入系統(tǒng)待機狀態(tài)。5.7 本章小結(jié)對各模塊和各狀態(tài)的軟件分析之后，將源程序進行編譯并通過 keil 將編譯好的程序?qū)懭雴纹瑱C中，在用 proteus 進行仿真，進行整體調(diào)試。具體程序見附件二：軟件設(shè)計程序。第六章 系統(tǒng)測試軟件系統(tǒng)在本設(shè)計中尤其重要，基本功能大部分是由軟件完成的，發(fā)揮功關(guān)閉火力輸出小燈熄滅提示進入系統(tǒng)待機狀態(tài)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書23能的關(guān)鍵控制部分同樣

30、需要軟件的密切配合才能順利實現(xiàn)。鑒于軟件設(shè)計的通用性和方便性，我們采用 C 語言編寫程序。 整個軟件系統(tǒng)采用模塊化的程序設(shè)計方法，共分為初始化，顯示程序，準(zhǔn)備程序，運行程序，定時器程序等。軟件系統(tǒng)的主要特點是整個過程完全在鍵盤的控制之下，實現(xiàn)了完全的友好的人機交互功能。主程序通過判斷鍵盤的輸入情況調(diào)用不同的子程序。子程序的功能實現(xiàn)也是在鍵盤的配合之下完成的。6.1 測試及制作所用儀器數(shù)字萬用表、直流穩(wěn)壓電源 proteus 軟件、微機、烙鐵等6.2 測試結(jié)果6.2.1 基本要求上電復(fù)位后，顯示器顯示 00 分，檔位顯示為“大火” ；、中火、小火按“K1”鍵，可進行檔位的切換，用戶可以在“大火”

31、 ；、中火、小火這三個檔位之間任意切換。按下“K2”鍵，顯示器時間增加，按下“K2”鍵顯示器時間減小。按“K4”鍵，微波爐變?yōu)檫\行狀態(tài)，顯示器開始倒計時，此時再按下“復(fù)位”鍵微波爐返回準(zhǔn)備狀態(tài)，顯示器清 0，若沒有按“復(fù)位 ”顯示器倒計時到 0 分或微波爐爐門被打開微波爐也會返回停止?fàn)顟B(tài)。6.2.2 誤差分析 從功能分析，該系統(tǒng)的誤差主要是加熱倒計時器的計時誤差與日期/時鐘系統(tǒng)的走時誤差。而由于加熱倒計時器是由 MCU 定時器產(chǎn)生的 1Hz 時鐘脈沖驅(qū)動，所以該時鐘是誤差的最主要來源。如(式 1,2)所示，由于選用的晶振數(shù)值為 11.0592Mhz，定時器周期和 1Hz 的標(biāo)準(zhǔn)時鐘不成整數(shù)倍比

32、關(guān)系，計數(shù)器預(yù)制數(shù)的近似選擇，勢必引入計算誤差。根據(jù)所選擇的參數(shù)不難算出系統(tǒng)產(chǎn)生時農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計說明書24鐘與標(biāo)準(zhǔn) 1Hz 時鐘之間存在的誤差 為： = 12/22118400（28 27） 8049 1 0.000011Hz （式 4）對于加熱倒計時器，以 99 秒計算，累計誤差為：99 0.000011 = 0.001089 秒盡管上述誤差的影響不可避免，但是通過適當(dāng)選擇計算參數(shù)，以及對時間系統(tǒng)采用時鐘同步措施，是完全可以滿足設(shè)計要求的。6.3 本章小結(jié)通過系統(tǒng)的測試，查出每個模塊的錯誤，并且盡量簡化硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計，使得測試結(jié)果達到論文設(shè)計的目的和要求。第七章 結(jié) 論在鄧老師的指導(dǎo)下，經(jīng)過一段時間以來的學(xué)習(xí)，不斷的從設(shè)計中總結(jié)和修改，并按著預(yù)期的要求反復(fù)的論證和測試。本著學(xué)習(xí)的態(tài)度，