基于單片機的微波爐設計

1、基于單片機的變頻微波爐設計隨著科學技術的進步，電子技術傳感技術以及材料技術近年來得到了很大的發(fā)展。國內(nèi)外微波爐研發(fā)機構和生產(chǎn)工廠，為了滿足微波爐消費者的使用要求，將各種先進的現(xiàn)代化技術應用微波爐，推出了一系列新穎先進的微波爐產(chǎn)品。這些微波爐新產(chǎn)品，反映了微波爐技術發(fā)展趨勢，這些趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)智能化。采用微電腦控制技術和傳感器感測技術，實現(xiàn)微波爐的智能化加熱烹調(diào)，是微波爐技術發(fā)展的一大方向。這中智能化的微波爐，無需使用者在操作按鍵上輸入烹調(diào)時間、加熱功率、食物重量等參數(shù)，只要按一下啟動鍵，微波爐內(nèi)的傳感器就將檢測到的食物溫度、整齊濕度等參數(shù)不斷輸出給電腦控制芯片，微電腦控制芯

2、片進行一系列的運算、比較、分析之后，輸出相應的指令，自動控制微波爐的加熱時間和功率大小，實現(xiàn)智能化全自動烹調(diào)。(2)多功能。隨著現(xiàn)代化人們生活節(jié)奏的加快以及追求生活質(zhì)量的提高，對于食物的加工烹飪也提出了更高的要求，因而出現(xiàn)了多功能的微波爐。比如將電烤箱的燒烤功能元件加入微波爐，制造出的微波爐燒烤組合微波爐，就是一個例子。這種微波爐目前在國內(nèi)已經(jīng)非常普遍，其優(yōu)點就在于利用微波爐能量快速烹調(diào)，使食物具有更好的口感和視覺效果效應。(3)節(jié)能化。松下公司將變頻技術應用于微波爐推出的變頻微波爐產(chǎn)品，通過將市電電源換為變頻電源，能將50Hz的電源任意轉換成2000045000Hz的高頻電源，供給微波爐產(chǎn)生

3、電路，使微波爐的輸出功率隨著電源頻率的變化而改變，從而改變了以往微波爐利用占空比原理調(diào)節(jié)微波爐輸出功率的方式，不僅使得微波爐能量產(chǎn)生電路的供電系統(tǒng)的體積重量大大減小，而且使得耗電量減少了四分之一左右。(4)健康化。隨著人們健康環(huán)保意識的增強，對于食品中熱量的限制也愈加重視。作為現(xiàn)代化食品烹調(diào)器具的微波爐，能烹調(diào)出低熱量的保健食品。(5)操作簡便化。采用各種液晶觸摸式控制面板和聲控傳遞系統(tǒng)，使得這種多功能微波爐的操作變得簡單易行。1引言隨著人們生活水平的不斷提高，現(xiàn)代化的廚房電器已成為人們?nèi)粘２豢扇鄙俚募矣秒娖?。不斷更新的現(xiàn)代化家用廚房電器，極大地方便和豐富了們的家庭生活。如微波爐已經(jīng)成為現(xiàn)代城

4、市生活中人們不可缺少的烹飪工具，現(xiàn)在的微波爐已經(jīng)可以做到煎、煮、烤、烘、炯、燉、蒸、除等多種烹飪方式，做出各種營養(yǎng)美味的食物。與其他烹飪工具相比，微波爐具有熱效率高、耗電量少、烹調(diào)速度快等優(yōu)點。合乎經(jīng)濟原則，也比傳統(tǒng)1基于單片機的變頻微波爐設計烹飪節(jié)省時間。由于獨特的加熱原理，它可以有效保持食物原有的色、香、味與營養(yǎng)成份，還可以迅速解凍食物，保持食物的水分與鮮嫩。而且微波爐使用中絕少產(chǎn)生油煙與熾熱空氣，使廚房保持清潔。微波爐有如此強大的功能與新技術的不斷應用是分不開的。例如，微波爐的智能化、多功能化、節(jié)能化、健康化、操作簡便化的發(fā)展，使得微波爐的發(fā)展前景越來越好，越來越受到人們的歡迎。微波爐，

5、顧名思義是用微波來加熱，用的頻率是24.5億赫左右的超短波，它由磁控管產(chǎn)生，經(jīng)微波爐金屬器壁反射再反射后，被爐中的食物吸收。食物能吸收微波是因為食物中含有水分13。水分子為極性分子，一端為正極，一端為負極，而微波是電磁波，有正半周與負半周。24.5億赫即表示該微波在一秒鐘內(nèi)變換正負極達24.5億次，每換一次，水分子即跟隨反轉一次；由于水分子一直振動反射，也就摩擦生熱，熱被食物分子吸收，食物就會變熱、變熟200微波爐控制器系統(tǒng)以P89V51RB2FN單片機為核心，由液晶顯示模塊、語音電路模塊、鍵盤模塊、掉電存儲模塊、電源模塊等功能模塊組成。本系統(tǒng)對基本的功能設置、數(shù)據(jù)裝入和定時功能進行了重點設計

6、。止匕外，還擴展了微波火力八級檔位設定、烹調(diào)模式、語音提示、烹調(diào)預約時間設置、模擬無水及無物自停等功能，對微波爐的基本功能進行設計與創(chuàng)新。2總體方案論證與比較方案一：采用數(shù)字邏輯芯片3。本系統(tǒng)有功能設置、數(shù)據(jù)裝入、定時、顯示、音響控制多個功能模塊。各個狀態(tài)保持或轉移的條件依賴于鍵盤控制信號。由于鍵盤控制信號繁多，系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉移更是復雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編程邏輯電路。這樣，系統(tǒng)的成本就會急劇上開相對于方案二。因此，本設計并未采用這種方案?；趩纹瑱C的變頻微波爐設計方案二：采用單片機作為整個控制系統(tǒng)的核心。鑒于市場上常見

7、的51系列8位單片機的售價比較低廉，我們的設計采用了P89V51RB2FN單片機作為主控制器，P89V51RB2FN是一款80C51微控制器，包含16kBFlash和256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM,3個16位定時器/計數(shù)器，8個中斷源，4個中斷優(yōu)先級，2個DPTR寄存器19;主要負責系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)工作。具體方案如下：首先，利用單片機檢測各種模擬信號，通過接收鍵盤送來的命令，確認功能設置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)裝入和實時監(jiān)控，其次，根據(jù)CPU發(fā)出的信號控制語音播報、顯示等功能，用軟件實現(xiàn)系統(tǒng)定時功能，節(jié)省了硬件成本的開銷。這樣的設計使安裝和調(diào)試工作可以并行進行，極大地縮短了總體設計和制造的時間，綜合考慮以上因素。我

8、們采用了方案二，本方案的基本原理如圖2.1所示，控制系統(tǒng)的原理圖見附錄。鍵盤模塊單片機及外圍電路液晶顯示模塊掉電存儲模塊圖2.1系統(tǒng)原理框圖3模塊電路設計與比較本章主要是介紹系統(tǒng)各模塊方案的選擇與設計，比較各種方案，選擇最可行最適合的模塊電路，以使整個系統(tǒng)達到性價比最高。3.1 顯示模塊方案選擇單片機應用系統(tǒng)最常用的顯示器是LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器）20這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)。它們的驅(qū)動電路簡單、易于實3基于單片機的變頻微波爐設計現(xiàn)且價格低廉，因此得到了廣泛應用?，F(xiàn)在就這兩種顯示模塊進行分析，選擇符合微波爐控制器的模塊。方案一：數(shù)碼管LED顯示模塊常用的

9、LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管）和LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED十六段顯示器用于字符顯示。無論是單個LED（發(fā)光二極管）還是LED七段碼顯示器（數(shù)碼管），都不能顯示字符（含漢字）及更為復雜的圖形信息，這主要是因為它們沒有足夠的信息顯示單位。所以，在一些要求顯示圖文的系統(tǒng)中，不適宜用LED顯示模塊。方案二：液晶顯示器LCD模塊LCD是一種被動顯示器，具有功耗低，顯示信息大，壽命長和搞干擾能力強等優(yōu)點，它不僅省電，而且能顯示大量的信息如文字、曲線、圖形等，具顯示界面較之數(shù)碼管有了質(zhì)的提高，在

10、低功耗的單片機系統(tǒng)中得到大量使用。1隨著液晶顯示技術的發(fā)展，LCD顯示器的規(guī)格眾多，其專用驅(qū)動芯片也相互配套，使LCD在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應用提供了極大的方便。本微波爐控制器系統(tǒng)要顯示各種工作模式、微波爐火力檔的設定、預約時間和工作時間等等圖文復雜的信息，故選擇液晶顯示器作為顯示模塊。本系統(tǒng)采用的是FYD12864-0402B17型號的液晶顯示器。FYD12864-0402B液晶顯示器是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；具顯示分辨率為128X64,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.

11、利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點陣的漢字，也可完成圖形顯示；低電壓低功耗是其又一顯著特點。17由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。本系統(tǒng)中，液晶顯示的工作方式是采用并行的工作方式。3.2 鍵盤模塊方案選擇方案一：獨立式按鍵結構獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，具特點是每個按鍵單獨占用一4基于單片機的變頻微波爐設計根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨立式按鍵的典型應用如圖3.

12、1所示。圖中按鍵輸入均采用低電平有效，些外，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平。當I/O口線內(nèi)部有上拉電阻時，外電路可不接上拉電阻。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O線浪費較大，不宜采用。1AT89C51圖3.1獨立式按鍵電路方案二：矩陣式按鍵單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上，具結構如圖3所示。由圖3.2可知，一個4*4的行、列結構可以構成一個含有16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多I

13、/O口。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接到+5V上。當無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。2矩陣式鍵盤大大節(jié)省了I/O線，比較適合微波爐控制系統(tǒng)的要求，為其它的模塊省了很多I/O口線，減小了整個系統(tǒng)的硬件開銷?；趩纹瑱C的變頻微波爐設計+5V01230123CD圖3,2矩陣式鍵盤結構3.

14、3 語音電路方案選擇方案一：蜂鳴器蜂鳴器聲音單一，無法實現(xiàn)一連串的語音播放，對一些要求比較高的系統(tǒng)來說，蜂鳴器不適合。本系統(tǒng)要求每次烹飪結束或者預約時間結束都要語音提示，所以本系統(tǒng)不采用蜂鳴器。方案二：語音處理電路在本設計中，提示音及語音播報功能都需要語音電路實現(xiàn)。本設計采用了ISD1730芯片實現(xiàn)語音處理功能，ISD1730屬于華邦ISD公司2007年新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供多項新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（vAlert）,雙運作模式（獨立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚聲器驅(qū)動線路、振蕩器

15、與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。其特點為可錄、放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年；兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式；可處理多達255段信息；有豐富多樣的工作狀態(tài)提示；多種采樣頻率對應多種錄放時間；通過音頻放大器放大輸出；音質(zhì)好，電壓范圍寬，應用靈活，價廉物美。該電路可以在單片機的控制下實現(xiàn)按地址錄、放音，并能檢測到放音是否結束。根據(jù)設計需要，語音提示音播放伴有LED燈閃爍提示，直觀方便。ISD1730的獨立按鍵工作模式錄放電路非常簡單（見圖3.3）,而且功能強大。不基于單片機的變頻微波爐設計僅有錄、放功能，還有快進、擦除、音量控制、直通放音和復位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就

16、可完成。在按鍵模式工作時，芯片可以通過LED管腳給出信號來提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，用戶也可自定4種提示音效。VCCD?LEDC?0.1u0.1uR?,L1KTi2P14P2034VCC-5TJZZ6T-8-g1011-»lVCC|12TT14,VCCDVSSD/LEDRDY/INT./RESET/FWD,MISO/ERASE,MOSI/REC,SCLK/PLAY./SS/FT,VSSAVCCA,AnalnROSC,MIC+/VOL.MIC-AGC.VSSP2AUD,SP-VSSP1,VCCPSP+4HEADERJP?2826P21P1225T3P22-P13VCC17T

17、615II'語音電路LS?圖3.3SP磨普電路3.4 電源方案選擇方案一：開關電源4用開關穩(wěn)壓電源給整機供電，此方案能夠完成本作品電流源的供電，但開關電源比較復雜，而且何種也比較大，制作不便，因而此方案難以實現(xiàn)。方案二：LM7805三端穩(wěn)壓電源8單片機控制系統(tǒng)以及外圍芯片供電采用LM7805三端穩(wěn)壓器件，通過橋式整流，然后進行濾波穩(wěn)壓?？商峁?V直流給單片機，如下圖3.4所示?；趩纹瑱C的變頻微波爐設計C90.1圖3.4電源電科源模塊3.5 定時方案選擇方案一：采用實時時鐘芯片針對計算機系統(tǒng)對實時時鐘功能的普遍需求，各大芯片生產(chǎn)廠家陸續(xù)推出了一系列的實時時鐘集成電路，如DS1287、D

18、S12887、DS1302等。這些實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預。計算機可通過中斷或查詢方式讀取計時數(shù)據(jù)并進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)無需占用CPU的時間，程序簡單。此外，實時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM,可用事業(yè)存放需長期保存但有時也需變更的數(shù)據(jù)。由于功能完善，精度高，軟件程序設計相對簡單，且計時不占用CPU時間，因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。但是實時時鐘芯

19、片對硬件要求較高，成本相對而言比較高，所以不采用該方案。5方案二：軟件控制利用P89V51RB2FN內(nèi)部的T0定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時，還有烹飪預約時間和烹飪時間的設置。該方案不但節(jié)省硬件成本，且能夠加深我們對定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設計方面的理解與提高，簡化硬件設計，使整個設計整體小巧玲瓏易攜帶。軟件設計較適合現(xiàn)階段我們的學習和鍛煉，因此本系統(tǒng)將采用軟件方法實現(xiàn)計時和定時。63.6 掉電存儲模塊的選擇為了在斷電的情況下能保存好已經(jīng)設置好的時間和菜單等數(shù)據(jù)，為此系統(tǒng)采用24C01E2PROM。24C01是一個4Kb的支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的串行CMO

20、S基于單片機的變頻微波爐設計E2PROM可用電擦除，可編程自定時寫周期（包括自動擦除時間不超過10ms典型時間為5ms）的串行E2PROM。當系統(tǒng)在工作過程中，遇到突然斷電的情況下，系統(tǒng)會把斷電前的狀態(tài)和數(shù)據(jù)自動存進24C01E2PROM中，在系統(tǒng)重新開始工作時自動從24C01E2PROM中讀取數(shù)據(jù)，以繼續(xù)完成沒有完成的工作，實現(xiàn)了系統(tǒng)的掉電存儲功能。U224C01VCC1-A0A1VCCWPSCLSDA8丁27LJ_A1AO6SCL4'A25SDALGNDGND掉電存儲模塊圖3.5掉電存儲模塊3.7 火力輸出電路微波爐的心臟是磁控管。這個叫磁控管的電子管是個微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘

21、振動頻率為24.5億赫的微波。這種肉眼看不見的微波，能穿透食物達5cm深，并使食物中的水分子也隨之運動，劇烈的運動產(chǎn)生了大量的熱能，于是食物煮熟了。這就是微波爐加熱的原理。磁控管工作原理大意是把家用220V電轉換20000伏高壓，經(jīng)過磁控管轉化成2450MHZ的電磁波。磁控管陽極高壓3000V-7000V,工作頻率2450MHz,陽極電流為300mA-1200Ma21,微波爐功率調(diào)整的原理就是通過高速控制磁控管的開停時間來調(diào)整功率，磁控管的功率是不可變的，因此直接控制磁控管的開關狀態(tài)以實現(xiàn)對微波爐的火力設置是不可取的，現(xiàn)有兩種方案選擇。方案一：開關電源使用開關電源方式可以達到更高頻率的開停速度

22、，而且這個開關頻率是可變的，這就實現(xiàn)的微波功率的精度控制，開關電源的使用以電子元件代替了高成本的高壓變壓器18,大大節(jié)省了制造成本，但是相比較方案二，開關電源還是不合適。方案二：PWM使能脈寬調(diào)節(jié)模式19P89V51RB2FN單片機內(nèi)部的可編程計數(shù)器陣列（PCA）功能模塊含有一個特殊的16位定時器，有5個16位的捕獲/比較模塊與之相連。每個模塊可編程工作在4種模式基于單片機的變頻微波爐設計下：上升/下降沿捕獲、軟件定時器、高速輸出或脈寬調(diào)節(jié)器。每個模塊都與P1口向連。模塊0連接到P1.3（CEX0）,模塊1連接到P1.4（CEX1）,依此類推。寄存器CH和CL的內(nèi)容是正在自由遞增計數(shù)的16位P

23、CA定時器的當前值。PCA定時器是5個模塊的公共時間基準，可通過編程工作在：1/6振蕩頻率、1/2振蕩頻率、定時器0溢出或ECI腳的輸入（P1.2）。定時器的計數(shù)源由CMODSFR的CPS1和CPS0位來確定。所有PCA模塊都可用作PWM輸出（如圖3.6）。輸出頻率取決于PCA定時器的時鐘源。由于所有模塊共用僅有的PCA定時器，所有它們的輸出頻率相同。各個模塊的輸出占空比是獨立變化的，與使用的捕獲寄存器CCAPnL有關。當PCACLSFR的值小于CCAPnLSFR時，輸出為低，當PCACLSFR的值等于或大于CCAPnL時，輸出為高。當CL的值由FF變?yōu)?0溢出時，CCAPnH的內(nèi)容裝載到CC

24、APnL中。這樣就可實現(xiàn)無干擾地更新PWM。要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的PWM和ECOM位必須置位，如圖3.7所示。本系統(tǒng)采用了PCA的模塊0（P1.3）的使能脈寬調(diào)節(jié)模式（PWM）來控制單片機輸出脈沖的占空比，通過改變輸出占空比控制變壓器初級繞組的通斷電狀態(tài)，即對其陽極電壓的變壓器初級繞組通斷電的控制來實現(xiàn)對磁控管的開關控制。以此控制變壓器的初級繞組微波爐磁控管的停和轉，以實現(xiàn)對烹調(diào)功率的控制。PCA方框圖和PCA模塊的PWM模式的方框圖分別如圖3.6和圖3.7所示，表3.1就是輸出的火力檔位對應的電壓。表3.1火力檔位設置表檔位（檔）012345678輸出電額（V）0.20.

25、71.351.952.553.153.754.354.9510基于單片機的變頻微波爐設計|18位一R1PWM號門的定時器（僅用依附P1.3/CEX0P1.4/CEX1P15/CEX2P1.6/CEX3P1.7/CEX4閨20PCA方框圖圖3.6可編程計數(shù)器陣列方框圖*ECOMnCAPPnCAPNnMATnTOGnPWMnECCFn10011'.2?CCAPMn,n=0=4(C2H-C6H)PCAPWM模:式圖3.7使能脈寬調(diào)節(jié)模式11基于單片機的變頻微波爐設計4系統(tǒng)軟件設計及操作說明本章只要是介紹微波爐控制器設計系統(tǒng)的軟件設計及系統(tǒng)的操作說明，系統(tǒng)的液晶顯示模塊采用并行通訊的工作方式，

26、鍵盤方面則采用程序掃描的工作方式，下面就各模塊的軟件設計進行了詳細的介紹。本系統(tǒng)軟件設計的程序見附錄。4.1 系統(tǒng)軟件設計根據(jù)實際的硬件電路，為了有效地實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，用軟件方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的定時功能、控制系統(tǒng)的語音播放、控制液晶顯示等等。軟件設計主程序流程圖、按鍵功能掃描子程序圖、預約時間子程序圖、火力模式子程序圖、火力自定義子程序圖、烹飪模式子程序圖、液晶顯示子程序圖、語音播放子程序圖、定時服務子程序圖和按鍵掃描子程序圖分別如下圖所示。4.1.1 主程序主程序負責與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能號，流程圖如圖4,1所示。4.1.2 按鍵功能掃描子程序本系統(tǒng)的矩陣式鍵盤的工作方式采用的是

27、程序掃描方式，為了能及時發(fā)現(xiàn)有鍵按下，CPU必須不斷調(diào)用鍵盤處理程序，對鍵盤進行掃描以確定調(diào)用哪個功能子程序。通過調(diào)用按鍵程序掃描子程序，檢測哪些功能按鍵被按下就進入哪種狀態(tài)模塊，以調(diào)用哪個功能子程序，進入哪種工作狀態(tài)，不斷地循環(huán)掃描，流程圖如圖4,2和圖4.9所示。4.1.3 烹飪預約時間子程序進入烹飪預約時間子程序，通過加、減按鍵和確定鍵來對時間進行設置，首先是對時的設置，按確定鍵再對分進行設置，接著對秒進行設置，每次設置完就要按一次確定鍵，以完成對時間的設置。時間設置完畢返回等待系統(tǒng)開始烹飪，流程圖如圖4,3所示。4.1.4 火力模式子程序進入火力模式，通過加、減鍵，來設置烹飪時間，流程

28、同預約時間的設置相同，時12基于單片機的變頻微波爐設計間設置完畢就直接開始烹飪，流程圖如圖4.4所示。4.1.5 火力自定義子程序火力自定義模式，既要設置火力，也要設置烹飪時間，流程是先通過加、減鍵設置火力檔，最高是8檔，最低是1檔，確定以后再通過加、減鍵開始設置烹飪時間，火力和烹飪時間都設置完畢，直接開始烹飪，流程圖如圖4.5所示。4.1.6 烹飪模式子程序烹飪模式是系統(tǒng)預先已經(jīng)設置好烹飪時間和烹飪火力，只要按確定鍵就馬上進入開始烹飪狀態(tài)。流程圖如圖46所示。4.1.7 液晶顯示子程序液晶顯示子程序顯示各模式的工作狀態(tài)，如顯示火力模式、烹飪模式、預約時間和烹飪時間，液晶顯示器采用的是并行通訊

29、的工作方式。流程圖如圖4.7所示。4.1.8 定時服務子程序程序檢測系統(tǒng)是否開始烹飪，當系統(tǒng)已經(jīng)進入烹飪狀態(tài)，定時服務子程序開始工作，首先通過按鍵掃描判斷預約時間標志按鍵是否被按下，當有按鍵按下進入預約時間的定時服務，如果沒有按鍵按下，直接進入烹飪時間的定時服務。流程圖如圖4.8所示。4.1.9 語音播放子程序進入語音播放子程序，當預約時間結束，響應播放語音提示，當烹飪時間結束，響應播放語音提示。語音播放有五種情況，分別是烹飪時間結束、烹飪預約時間結束、爐門檢測、無水及無物五種情況，由三個按鍵模擬后三種情況，程序不斷地對這五種情況進行掃描，當任何一種情況發(fā)生，系統(tǒng)立即響應并播放提示音給用戶。流

30、程圖如圖4.10所示。13基于單片機的變頻微波爐設計圖4.1主程序流程圖14基于單片機的變頻微波爐設計圖4,2按鍵功能掃描子程序15基于單片機的變頻微波爐設計圖4.3烹飪預約時間子程序16基于單片機的變頻微波爐設計圖4.4火力模式子程序17基于單片機的變頻微波爐設計圖4.5火力自定義子程序18基于單片機的變頻微波爐設計圖4.7液晶顯小子程序19基于單片機的變頻微波爐設計圖4.8定時服務子程序20基于單片機的變頻微波爐設計圖4.9按鍵掃描子程序21基于單片機的變頻微波爐設計圖4.10語音播放子程序22基于單片機的變頻微波爐設計4.2 系統(tǒng)操作說明系統(tǒng)的操作只要是鍵盤的操作，還有擴展功能鍵的操作，

31、下面就詳細介紹各個按鍵的功能，和用途。4.2.1 鍵盤操作說明表4.1鍵盤功能名稱功能1烹飪烹飪火力為5檔2烘烤烘烤火力為8檔3解凍解凍火力為1檔4自定義自定義火力和烹飪時間5魯菜魯菜設定的火力為5檔，烹飪時間為8分鐘6川菜川菜設定的火力為7檔，烹飪時間為5分鐘7粵菜粵菜設定的火力為4檔，烹飪時間為10分鐘8清蒸清蒸設定的火力為3檔，清蒸時間為15分鐘9預約時間標志位當預約時間標志位按卜，就開始設置預約時間0A加鍵加1鍵，設置時間和火力增加1,長按累加B確定鍵確定鍵按下，系統(tǒng)默認當前狀態(tài)CD語音開關語音開關開，液晶顯示屏有音樂標志，播放提示音E減鍵減1鍵，設置時間和火力減少1,長按累減F取消鍵

32、任何狀態(tài)卜按了取消鍵，都返回初始狀態(tài)如表4.1所示，13為火力檔位選擇鍵，4為自定義模式鍵，58為預制菜譜選擇鍵，其他為功能鍵。火力檔位選擇鍵，按加、減鍵進入時間設置菜單，用加鍵A、減鍵E選擇需要的時問，按確定鍵B進入運行狀態(tài)23基于單片機的變頻微波爐設計自定義模式鍵，進入火力設定菜單，系統(tǒng)設置18八個火力檔9,從低到高，用加、減鍵選擇相應的火力，按確定鍵進入時間設定菜單，再用加、減鍵設置需要的時間，然后按確定鍵進入運行狀態(tài)。預制菜譜選擇鍵調(diào)用內(nèi)置菜單，有四個選擇，分別是魯菜、川菜、粵菜和清蒸，根據(jù)每種菜色的特點，設置了相應的火力和時間，如魯菜烹調(diào)方法擅長爆、燒、炒、炸，菜肴以清、鮮、脆、嫩著

33、稱，所以魯菜的烹飪特點設置了五檔火力，時間較短12;川菜的特點是烹飪時間短，火候急，汁水少，口味鮮嫩，所以川菜設置的火力高，時間短;粵菜的烹調(diào)技藝是擅長煎、炸、除、燉、煽等，色彩濃重14,所以設置的檔位是中檔，時間稍長些；而清蒸是講求菜式要新鮮、清淡、不膩，所以清蒸的火力最小，時間較長些。每個菜單模式對應著相應的火力和時間，只需按確定鍵即可確認運行，這四個按鍵相當于我們電腦操作常用的快捷鍵，方便快捷。預約模式鍵，進入設定預約時間，液晶顯示屏顯示設置預約時間，按加、減鍵設置需要的時間，按確定鍵返回設定烹飪時間，預約時間的功能是可提前設定要烹飪的時間，當預約時間結束，系統(tǒng)會自動開始烹飪，無需人工操

34、作，實現(xiàn)自動化操作，省時省力。語音開關鍵，按下，液晶顯示屏有音樂標志顯示，表示進入相應功能時伴隨有語音提示；如果沒有音樂標志，則系統(tǒng)響應語音程序時，沒有語音提示。取消鍵，任何狀態(tài)下按了取消鍵都返回初始開機狀態(tài)，液晶屏顯示主菜單。由于系統(tǒng)功能有限，0鍵和C鍵留待擴展功能用。4.2.2 擴展按鍵操作說明為了能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制和保證微波爐工作過程中的安全性，必須對相關的模擬參量進行檢測。本系統(tǒng)采用三個按鍵分別模擬無物、無水及微波爐門沒有關三種狀態(tài)，當相應的按鍵按下，系統(tǒng)就會停止工作進入待機狀態(tài)，并響應相應的語音提示，提示用戶系統(tǒng)操作。操作很簡單，在系統(tǒng)工作過程中，只要按下三個鍵中的任一鍵，就可以模擬以

35、上無物、無水和爐門檢測中的任一種情況，系統(tǒng)馬上響應語音提示用戶安全操作；當三個按鍵同時按下時，優(yōu)先響應爐門檢測，接著是無物，最后才是無水。爐門檢測只要是當微波爐的門沒有關上，系統(tǒng)都不會工作；無物按鍵是當微波爐內(nèi)沒有放入物品的時候，微波爐也不能工作；無水按鍵的功能是為了防止食物在烹飪過程中燒焦，當食物水分不足時，系統(tǒng)馬上停止工作。24基于單片機的變頻微波爐設計5數(shù)據(jù)測試及分析本系統(tǒng)的輸入部分采用LM7805三端穩(wěn)壓器，橋式整流、濾波供給系統(tǒng)5V的直流電源和鍵盤輸入模塊。輸出部分則有液晶顯示和語音提示電路。5.1 常規(guī)模式測試在該模式下，主要對烹調(diào)、解凍和燒烤三個功能分別進行測試。在每個功能下，通

36、過鍵盤和液晶顯示器選擇菜單，設置完后，按啟動鍵，開始模擬加熱。這個過程中，液晶顯示屏顯示火力強度和烹飪時間，烹飪時間倒計時工作，系統(tǒng)正常工作。在加熱過程中液晶顯示屏顯示工作模式和火力強度以及加熱時間。若此時打開爐門，則加熱停止，定時時間全部停止，并語音提示“爐門打開，請關上”。此時系統(tǒng)處于待機狀態(tài)。在烹飪或烤烘過程中，若爐內(nèi)食物水份太少，溫度升高，則系統(tǒng)停止工作，并語音提示“爐內(nèi)食物水份太少了"。當爐內(nèi)未放物體時，相當于模擬量物體重量為0,這時盡管完成設置并啟動，但系統(tǒng)不工作，并語音提示“爐內(nèi)沒放入物體”?？傊?，對系統(tǒng)各種功能測試均正常，既具備一般微波爐的功能，同時還具有高溫保護，和

37、防止空加熱功能。5.2 定時時間測試表5.1定時時間誤差測量表倒計時設定值實際測得值計時誤差10分10秒10分10秒025分25秒25分25秒034分08秒34分08秒059分59秒59分58秒1定時時間測試如表5,1所示，就是設置食物的烹飪時間或烹飪預約時間與實際時間的誤差，由表5.1可知，當定時時間較短時，系統(tǒng)的定時誤差為0；當系統(tǒng)的定時時間較長時，如一個小時，則出現(xiàn)了誤差，誤差為一個小時有一秒的誤差。造成誤差的原因25基于單片機的變頻微波爐設計是由于晶振和單片機定時器的累積誤差而導致系統(tǒng)定時誤差的產(chǎn)生。5.3 語音電路測試設置好烹飪預約時間和烹飪時間，使系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，當烹飪預約時間結

38、束和烹飪時間結束，如語音提示正常，則語音電路正常工作；再來測試擴展功能，在系統(tǒng)工作狀態(tài)下，按下任一模擬開關，應響應相應的語音提示，如按下模擬無水開關，語音提示鍋內(nèi)水份不足，系統(tǒng)馬上停止工作，按下模擬無物開關，系統(tǒng)提示爐內(nèi)無物體，不能開始工作，按下爐門檢測開關，系統(tǒng)提示爐門沒有關上，不能工作等三種提示音，經(jīng)過測試，均能實現(xiàn)，如表5.2所示。表5.2語音功能測試表語音功能語音提示音內(nèi)容實現(xiàn)情況烹飪預約時間結束提示音開始烹飪實現(xiàn)烹飪時間結束提示音東西煮好了，馬上可以享用實現(xiàn)爐內(nèi)水份不足提示音爐內(nèi)食物水份太少實現(xiàn)爐內(nèi)無鍋提示音爐內(nèi)沒有物品實現(xiàn)爐門檢測提示音爐門打開，請關上實現(xiàn)26基于單片機的變頻微波爐

39、設計6結束語本系統(tǒng)以P89V51RB2FN單片機為核心部件，根據(jù)綜合電子技術、數(shù)字與模擬電子電路以及單片機原理的知識，通過軟件實現(xiàn)了微波爐的可編程控制系統(tǒng)，且各項功能達到了設計要求。在系統(tǒng)的設計過程中，我們力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點，并最大限度挖掘單片機片內(nèi)資源，來滿足系統(tǒng)設計要求。因時間有限，該系統(tǒng)還有許多值得改進的地方：例如硬件系統(tǒng)的集成度還可以進一步提高，控制系統(tǒng)的智能性有待于進一步加強，按鍵和系統(tǒng)性能有望進一步優(yōu)化以增強用戶使用的安全性與方便性，軟件中某些邏輯判斷方面的算法還有待于進一步優(yōu)化。兩個多月終于過去了，心情終于放松了一點點了，通過兩個多月的設計，讓我對以

40、前的知識溫故而知新，把以前所學的知識都很好地聯(lián)系起來，對以前所學的知識更加鞏周。此次的設計讓我深深的體會到數(shù)字電路的世界是如此的復雜和明了，特別是一些簡單的電路的設計，在此之前，我并不怎么會設計電路。在設計檔位燈的控制和時鐘脈沖的關段和開通以及檔位選擇的控制電路中，我通過復習以前的知識，看以前的實驗課本以及一些圖書館的資料，我終于應付了設計電路這一關。在設計過程中，雖然遇到許多的困難，但是經(jīng)過細心的研究還是突破了難關，現(xiàn)在回味還是無窮的。焊電路的時候特別需要耐心，沒有耐心是無法完成這個即又簡單又枯燥的任務，每一條連線和拉線錯綜復雜，既考眼力，又考腦力，在努力了整整五天，才把整塊板焊好。調(diào)試的時

41、候特別興奮，當看到自己的勞動有成果的時候，那時的心情別提有多開心，就像中獎一樣。當然在調(diào)試過程中也發(fā)現(xiàn)在了很多問題，但是我不氣妥，有問題才有進步，解決問題的過程就是學習的過程，我一直堅信這一點，通過不斷的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，我從中學到了很多。雖然剛開始一點頭緒都沒有，心情依然很煩躁。但是只要用心去專研，持之以恒，就會有新的發(fā)現(xiàn)。在設計的過程當中，通過與同學互相交流，互相學習，互相討論，受益匪淺。在兩個月的畢業(yè)設計當中，我學會了如何面對困難和解決困難。27基于單片機的變頻微波爐設計參考文獻1劉守義.單片機應用技術M.西安：西安電子科技大學出版社，2002.2吳黎明.單片機原理及應用技術M.

42、北京：科學出版社，2005.3公茂法、馬寶甫編著.單片機人機接口實例集M.北京：北京航空航天出版社，1998.4李廣弟等.單片機原理機應用M.北京：北京航空航天大學出版社，2003.5李華.MCS-51系列單片機使用接口技術M.北京：北京航空航天大學出版社，1990.6何立民.單片機應用系統(tǒng)設計M.北京：北京航空航天大學出版社，1993.7黃繼昌等.傳感器工作原理及應用實例M.北京：人民郵電出版社，1998.8紀宗南.單片機外圍器件實用手冊M.北京：北京航空航天大學出版社，1998.9格蘭仕微波爐使用手冊Z.佛山市格蘭仕微波爐電器有限公司.10潘永雄、沙河、劉向陽.電子線路CAD實用教程M.西

43、安：西安電子科技大學出版社，2005.11周康生.微波爐的原理、使用與維修M.成都：成都科技大學出版社，1997.4.12李曾鵬.微波爐食譜M,廣州：廣東科技出版社，1998.6.13梁慶德.如何選購微波爐M.杭州：浙江人民出版社.199614蕭義娟.微波爐特色菜（一）M,廣州：廣東科技出版社，2000.15林立、李琳.家用微波爐的使用與維修M.福州：福建科學技術出版社，1996.16許寶發(fā)、章雪影.家用電器的原理與維修400問M.北京：機械工業(yè)出版社，2004.17FYD12864-0402B液晶顯示模塊使用手冊Z.18翟雷、羅權威、王光鋒.可編程微波爐控制器系統(tǒng)設計報告R.山東：中國海洋大

44、學工程學院，2004.19P89V51RD2器件手冊Z.廣州：廣州周立公單片機發(fā)展有限公司.20海爾家用微波爐使用說明書Z.青島：青島海爾微波制品有限公司.2004.1.第一版.21微波爐控制器的選型及其實例分析OL.電子設計信息網(wǎng)，2007.7.23.28基于單片機的變頻微波爐設計附錄附錄A:系統(tǒng)模塊圖29基于單片機的變頻微波爐設計附錄B:系統(tǒng)電氣原理圖TnoeRbmNoS2一aM2e4SAeDBD_.21nTVERrOHUPK譽任aolaRCRnTPYENG.SEDSEkFWARGORP.D-2一-.P5pegDNGo-VITKCT7.c31c講示顯晶<4O0O9TDCLTESEDT

45、TUOV4BD5BD7BD6BD3BDOBD2BD7D4-35,§6.7S,2U63736EDPBSP.BDW/RSRSV411YEK1LATX2LATXHpvrfteFGOHA8ATQ2PQWATd2pO1A72ZH11A739P21A742H31A759P41A769P51A779P7DA7ZMP6DA7firnp5DA75np4DAJ4MP3DA73np2DA72npODA/qufTSRDDnTOPRW/63PdT/53pnr/4op1TNJ'h3-potltsopDX/13PnxDroop4XHT71PSXPT61P2XFT51PvxlxzpOXFT31PICFT2I

46、PXF-OTilp2TLU1P45678930基于單片機的變頻微波爐設計附錄C:程序清單#include<reg52.h>#include<intrins.h>typedefunsignedcharbyte;typedefunsignedintword;#defineDATABUSP3/ledsbitRS=P1A7;sbitRW=P1A6;sbitE=P1A5;/musicsbitFWD=P1A2;sbitPLAY=P1A3;sbitRESET=Pi4;/sbitDOOR=PQA5;sbitNOTHING=PQA6;sbitWATER=PQA7;bitdoor_d,no

47、thing_d,water_d;bitstop;/clockbytesecpoint;bytemmsec1,mmsec2,msec,sec,min,hour;byteset_sec,set_min,set_hour,book_sec,book_min,book_hour;/byteasec,amin,ahour;/musicbyteduan,duan_data,music_time;bitplayed;/bytefire,fire_model,model;bytekeyth,add_state;wordkeydelay;bitkeych;bitbooking,ok;voidinit(void)

48、;/keybytekeyscan(void);voiddelays(void);/延時bytekbscan(void);/鍵盤掃描voidprokey(void);/lcdvoidwait164Qus(void);31基于單片機的變頻微波爐設計voidLCD_WD(unsignedcharIcddata);voidLCD_WI(unsignedcharlcddata);voiddisplcdinit(void);voiddisplcd(void);voiddisptime(void);voidmusic(void);voidt0int()interrupt14mse0TH0=0xe0;TL0=

49、0xcf;if(add_state=0xff)&&(!ok)&&(!stop)if(+msec=249)msec=0;if(booking)if(-book_sec=0xff)if(-book_min=0xff)if(-book_hour=0xff)book_hour=0;book_min=0;book_sec=0;booking=0;duan=6;ET1=1;elsebook_min=59;book_sec=59;elsebook_sec=59;elseif(-set_sec=0xff)if(-set_min=0xff)if(-set_hour=0xff)32基于單片機的變頻微波爐設計set_hour=0;set_min=0;set_sec=0;ok=1;duan=8;ET1=1;)elseset_min=59;set_sec=59;)elseset_sec=59;)disptime();)voidt1int()interrupt3TH1=0x00;TL1=0x00;if(duan_data<duan)if(+music_time>0x10)music_time=0;+duan_data;FWD=!FWD;)elseif(+mu