基于MCS51的微波炉控制系统设计 (1)

Abstract 镇 江 高 专ZHENJIANG COLLEGE 课 程 设 计 (论 文)基于MCS51的微波炉控制系统设计 Design of microwave oven control system based on MCS51院 名： 装备制造学院 专业班级： 机电D142 学生姓名： 戎智祺 学 号： 29 指导教师姓名： 冷承业 指导教师职称： 副教授 2015 年 12月I目录摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。微波炉控制系统设计采以微(MCU）为核心，基于RTX51 编制软件系统，结合7位数码管（LED）显示以及必要的围电路，完成微波炉的可编程智能控制。系统由计时控制、火力设定、用户界面音响发生几大模块组成。能够根据键盘输入完成相应的功能，同时使用LED 显示统状态。关键词：微波炉；微控制器（MCU）；51单片机 AbstractRecent years, with computer penetration and LSI development in the social sphere,MCU applications are constantly deepening, because it has strong function, small size, low power consumption, priceCheap, reliable, easy to use features, it is particularly suitable for use with the control-related systems, more and moreWidely used in automatic control, intelligent instruments, instrumentation, data acquisition, military products and household appliancesAnd other fields, the microcontroller is often used as a core component to use, in accordance with the specific hardware configuration, andApplication-specific software features object combine to make perfect. Microwave Control System Design collected micro (MCU) As the core, the preparation of software-based systems RTX51, combined with seven digital tube (LED) display, and the necessary WaiCircuit, complete programmable intelligent control of the microwave oven. The timing control system, fire setting, the user interface soundsRing occurs several modules. Be able to complete the corresponding function based on keyboard input, while the use of LED display systemsStatus.目录摘要IAbstractII第一章 绪论（提出问题）51.1引言51.1.1课题背景51.1.2设计目标61.2 产品现状和改进点61.3 主要研究工作6第二章 方案设计72.1 设计方向72.2 常见设计方法72.3 存在问题和改进方向7第三章 典型模块分析93.1 产品介绍93.2 模块分析93.3 重点模块9第四章系统分析104.1硬件图104.2软件分析11第五章系统实验125.1系统分布125.2 系统使用介绍15结论 （技术性结论，实现的功能和不足，今后的发展方向）18参考文献19致 谢20 19第二章 填入对应的章节名称第1章 绪论1.1 引言 可以说单片机现在是百花齐放百家争鸣的时期。在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想像和拓展空间。单片机的英勇有利于产品的小型化发展。比如说微控制技术是一种潜心的概念，是对同控制技术的一次革命。1965年，乔治.福斯特对微波炉进行大胆改造，设计了一种耐用，价格低的微波炉。1967年，微波炉新闻发布会在芝加哥举行，获得了大成功。从此，微波炉逐渐走进了千家万户。传统的微波炉容易产生设定误差，定时不够准确，会造成过快或过慢，这样影响食物的美味。基于单片机的微波炉控制设计，正式利用单片机的多功能制的特点，进行微波炉的系统控制设计，改变了传统微波炉的时间不明显，繁多的局面，所以利用微处理器进行定时，准点控制，具有很大的应用市场潜力。1.1.1课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。1.1.2设计目标 本文的主要工作是掌握单片机应用技术，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LED模拟。1.2产品现状和改进点 微波炉是利用食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热的烹饪器具。在微波炉微波发生器产生的微波在微波炉腔建立起微波电场，并采取一定的措施使这一微波电场在炉腔中尽量均匀分布，将食物放入该微波电场中，由控制中心控制其烹饪时间和微波电场强度，来进行各种各样的烹饪过程。但是目前市场上大部分微波炉的加热计时停止功能其实并不是特别完善，总会或多或少的产生停止的时候时间上的误差。本次设计针对微波炉的计时报警进行的一系列研究将改变这种现状。1.3 主要研究工作 本文的主要工作是掌握单片机应用技术，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LED模拟。 具体问题有：（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；（4） 如何设计按键设置；（5） 如何设计音响提示声音第二章 方案设计2.1 设计对象 微波炉是现代生活中必不可少的电子产品，这里针对微波炉的变频，定时加热，自动报警来设计。器件选择：由此可以选择AT89C51单片机作为控制器控制功率的选择和定时以及LED灯管显示时间和功率，LED由74LS244驱动。主控模块采用单片机最小系统是由于STC8951芯片内含有8 KB的 E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 024 MHz ,并且价格低廉 。44H读暂存器主要是使处理器外接扩充存储器，并以存储器对映(MEMORY MAPPING)方式，将扩充存储器中建立的暂存器地址对映于处理器内设特殊功能暂存器(SFR)的闲置地址2.2 常见设计方法市场上目前大多数微波炉的原理是利用食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热的烹饪器具。在微波炉微波发生器产生的微波在微波炉腔建立起微波电场，并采取一定的措施使这一微波电场在炉腔中尽量均匀分布，将食物放入该微波电场中，由控制中心控制其烹饪时间和微波电场强度，来进行各种各样的烹饪过程。通俗地讲，微波是一种高频率的电磁波，其本身并不产生热，在宇宙、自然界中到处都有微波，但存在自然界的微波，因为分散不集中，故不能加热食品。微波炉乃是利用其内部的磁控管，将电能转变成微波，以2450MHZ的振荡频率穿透食物，当微波被食物吸收时，食物内之极性分子（如水、脂肪、蛋白质、糖等）即被吸引以每秒钟24亿5千万次的速度快速振荡，这种震荡的宏观表现就是食物被加热了。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。它以每秒24.5亿次的频率，深入食物5cm进行加热，加速分子运转。2.3 存在的问题和改进方向 就市场上大多数微波炉而言，一般以50HZ固定频率输出恒定的功率，如果需要输出不同功率，只能通过开，管时间间隔长短来模拟控制，这样会出现被加热食品的某处重复加热，而另一处加热不足的不均匀现象。所以通过改变频率来控制不同的输出功率，从而达到自由控制火力强弱的效果，使得被加热食品全方位加热，口感更好且营养流失少。变频技术通过提高电源部分的效率和减少了待机时的耗电量。第三章典型的模块分析3.1 产品介绍 以AT89S51单片机为核心，设计比赛计时控制器。篮球比赛上下半场四节制，每节12分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一节比赛结束后可清零。按篮球比赛规则，进攻方有24秒为例计时。分秒显示用LED数码管。用开关控制计时器的启动/暂停。该计时器采用按键操作、LED显示。3.2 模块分析主控芯片为AT89S51，采用12MHz晶振，P0.0-P0.7作键盘输入。液晶显示器程序之间在程序里要连接起来，能够按照理想中运行。3.3 重点模块 实现秒的显示秒分的进位显示按按键数字的增减，按一下按键减一。1 LCD液晶的显示器，显示格式分分：秒秒。2 按开始键开始计时3 当程序开始执行后LCD显示器显示（00:00），表示程序开始运行，4 在最后一位上显示数字1到9的循环显示5 在最后跳到9后前一位数字进一6 前一位进一后后面数字清零重新循环7 秒钟到达60秒后分钟显示处加一8 分钟达到60以后显示显示处加一 9 暂停按纽中断计时10 可设置时间到时震动提醒。结论第四章系统分析4.1硬件图 控制电路由功率控制和时间控制，复位电电路，外部震荡电路组成；在程序执行过沉重不断扫描P1口的状态以判定所选择的功率及定时。显示电路由P0和P2口控制，其中P0用已输出显示的数字，P2口用以控制显示的段位。显示电路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12ms4.2软件程序1.计时控制模块是用来完成基本功能中的加热倒计时，以及时间/日期显示和定时烹调两项扩展功能。时间/日期显示功能被用来在待机状态显示当前的时间与日期。允许手动调教，并且会自动与计算机进行时间同步。定时烹调则会根据用户设定的烹调属性，在预定的时间启动烹调任务。为了实现上述功能，在设计中，采用AT89S52 的内部定时器，对不同的火力进行加热，MOV A,#17MOVX DPTR,AEND。 开关控制点一下则输入以下指令。2 与软件计数器相结合的方式获得1Hz的时钟。2.档位显示电路设计是由三个发光二极管显示，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。3.计时显示电路设计是动态驱动的同名端连在一起，将所有数码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，在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms第五章系统实现5.1系统分步首先先接线，测试是否OK，使用老师给的图导入程序再导入器件中，实现控制灯管的闪烁。5.2 系统使用介绍我们先用一个LED灯测试单片机是否正常运行，之后代入按钮，外部中断方式检测按键，写入自己的程序使得七段式数码管亮起。其中在海神中编写一个关闭P1.0的程序并代入面包机总是显示请接入MAC电源，经询问老师发现是gnd和P3.0的线接错并改正结论微波炉控制系统设计以单片机为核心。目前，很多学校有单片机开发的课程，很多企业都致力于高性能单片机的开发，提高单片机的性能和利用，单片机正向智能化、低功耗、高精度方向发展。小到家用电器，大到工业控制系统如自动化生产线，单片机在这些领域都有所建树。以微波炉控制系统为研究对象，旨在阐述并实现单片机的基本功能。相关工作总结如下。微波炉是现代生活中常用的电器，而控制器是微波炉的核心部件之一。本次设计使用AT89C51进行简单的微波炉控制器设计。相比实际生活中的高科技的微波炉的控制器还有很多不足之处，还无法实现现在微波炉的更加强大的功能。但是经过一段时间的学习，从设计中吸取理论和现实的经验，不断的修改和总结设计中用到的知识和理论，按着导师的指导不断的完善和测试系统的功能，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：系统待机 显示界面 定时调整 火力控制 状态显示 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0，微波加热处于待机状态，时间显示电路显示为00.00。本次课程设计是基于单片机的微波炉控制系统，我从多个方面去对熟悉理解单片机。整个课程设计下来，我们不仅可以灵活运用单片机的理论知识，编程等方面的能力也有了很大的提高。 在本次设计中，我主要是在软件设计和软件仿真并没有做实物。但是经过这么长时间的努力，还是很好的完成了自己的课程设计。我也更加体会到了，我们在学习生活中要有足够的耐心，足够的细心，在分析、解决问题的同时，不断地进取，不断地创新，不断地充实自己。本次毕业设计最终完成，在设计过程中遇到了许多疑难问题。但是最终都得以解决，因此非常感谢帮助和支持我的同学，老师。参考文献 参考文献(1).刘炽辉.微波炉的智能化与多功能化.百度文库,2006，(10):29-44(2).朱凡.微波炉控制程序.百度文库,2006，(10):1-7(3).袁庆辉,曹卫芳.实现了智能化,信息管理化.百度文库2008，(10):1-2(4).制作人（无作者）.MCS-51单片机温度控制系统.百度文库,2-3(5).作者：黄晓峰 马慧霞 基于8051单片机的微波炉模糊控制系统 兰州工业高等 专科学校学报 2003-6-15 全文(6).作者：何进 MN150412单片机在微波炉智能控制上的应用 电子技术应用 1998-03-07 全文(7).作者：葛玻 微波炉温度的单片机控制 自动化仪表 1996-06-15 全文 (8).作者：王洪杰指导老师：张乃智 基于单片机的微波炉控制系统 电气信息工程 学院 2010-11-30 全文(9). 作者：陈霖; 苏烨; 傅秋茗; 王治平; 莫愁 微波干燥恒温控制系统的设计 基于DS18B20数字温度传感器 农机化研究 2012-02-01 全文(10).沈颜磊作者，微波炉课程设计，百读文科(11).作者不详，基于单片机的微波炉控制器，百读文科单片机课程设计-微波炉 微波炉运行程序 单片机运行程序(12).作者不详，51单片机的微波炉控制系统，百读文科(13).薛红 模糊控制信息技术 单片机技术在微波炉中的基础的集成应用 PC控制 技术在微波炉的应用 2012(12): 38.(14).无 微波炉控制程序设计 2011 01.06(15).无 单片机在微波炉的应用 (16).关振群,顾元宪,张洪武,李云鹏,赵国忠,亢战,邢伯晨. 三维CAD/CAE一体化的参数化动态有限元建