单片机应用实践微波炉控制设计

目录第一章概要1第二章设计要求2第三章系统设计方案23.1整个系统的设计2第四章系统硬件设计34.1键盘控制电路34.2数字编码管显示电路34.2.1 LED数码管静态显示44.2.2数字编码管的动态显示44.2.3方案比较44.3声音提示电路54.4时钟电路54.4复位电路64.5 DS18B20电路84.6整体电路8第五章单片机程序105.1变量宣言105.2 DS18B20程序105.3温度设定程序125.4音频报警程序135.5温度设定程序135.6归零报警程序14第六章系统调试156.1调试工具156.2设计中的问题和解决办法15第七章实物演示16第八章微波炉控制设计总结17参考文献18武汉理工大学单片机应用实践课程设计第一章概要本设计不仅使用计算机，还使用绘图软件Protel99SE、仿真软件Proteus、编程软件Keil uVision4这3种软件。 表1概述了这三个软件。Proteus软件是一款低投资的电子设计自动化软件，能够提供数字和模拟、交流和直流等数千个部件和最多30多个目录。 Proteus软件提供了许多现实的虚拟仪器。 Proteus还提供了图形显示功能，可实时图形显示线路上变化的信号。 这些虚拟仪器具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，以尽可能减少仪器对测量结果的影响，而保罗软件为电路测试提供了丰富的测试信号。 这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 可以提供示意图、SPICE模拟和PCB设计功能，以模拟单片机和外围设备，可以模拟51系列、AVR、PIC等常用的MCU，以及外围设备的模拟，例如373、led、PIC等Proteus提供大量库，包括RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、SPI设备的一部分、IIC设备的一部分，在编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。计算机、电子仿真软件组合，加上虚拟实验教程，相当于设备的先进实验室。 虚拟世代现实，软世代硬，建设完美的虚拟实验室。 在计算机上学习电工基础、模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，进行电路设计、仿真、调试等。最新的Keil uVision4 IDE旨在提高开发人员的工作效率，实现更快、更有效的程序开发。 uVision4部署了灵活的窗口管理系统，可以将其拖放到视图中的任意位置，包括多显示器窗口支持。 uVision4除了Vision3 IDE之外，还增加了更多的大众化功能。 多显示器和灵活的窗口管理系统。 系统浏览器窗口的显示设备周边寄存器信息调试恢复视图创建并保存多个调试窗口布局，简化多个项目的工作空间，并保存大量项目。第二章设计要求本设计主要以STC89C52单片机为核心控制元件，设计微波炉控制电路。 以单片机为主核心，与键盘、扬声器等模块构成核心主控制模块，在主模块中设置8个键和1个复位键。 本系统具有3个阶段的微波加热功能，分别显示微波加热为大火、中火、小火，在模拟中用不同颜色的LED进行了模拟。 具有2位时间预置电路，按键启动时间设定、最大预置数为60秒。 设定时间初始值后，按下移位选择键，启动相应的微波加热，另一方面，以秒为单位倒计时计时电路。 计时器为0时，输出信号音直到扬声器结束。具体要求：1 .能够设定低温(20 )、中温(30 )、高温(50 )这样三种最高温度值2 .可设定的时间定时(例如设定10秒、30秒、60秒的定时)3、通过DS18B20检测温度，温度达到设定温度值，持续设定时间情况下蜂鸣器报警显示，LED指示灯闪烁，同时时间为零。第三章系统设计方案3.1系统总体设计该系统采用STC89C52作为主芯片，精度高，操作灵活，输入和输出电路由芯片处理，电路系统稳定性高，功耗小。 其中，输入电路有2个独立的按钮，任意按下想用按钮表现的数值，作为电平发送给主体电路，由中央处理器进行识别，根据数字管理器的显示控制操作，从而节约成本，降低了编程的难度。基于图1所示的单片机STC 89STC 52的微波炉控制电路主要包括键盘控制电路、时钟复位电路、LED显示电路、及声音提示电路。图1第四章系统硬件设计基于单片机AT89C51的微波炉控制电路包括键盘控制电路、温度设定、LED显示电路、温度传感器电路、声音提示电路、时钟-复位电路。4.1键盘控制电路键盘控制电路作为人际关系的输入部分，也是间接控制数字显示的重要部分。 键盘根据连接方式分为独立型和矩阵型键盘。 本按钮采用独立按钮。图2矩阵键盘电路4.2数字编码管显示电路静态显示方式是指与LED数字代码的数量无关，同时显示的状态。 每位公共阴极(或公共阳极)连接并接地(或连接到5V )。 各段导线(adp )分别与8位I/O端口闩锁输出连接。 当确定了在各个LED代码管理器上显示的字段代码时，锁存在相应I/O端口锁存器中的字段代码的输出在另一字段代码被发送之前不改变。4.2.1 LED数字气管的静态显示图3数字编码管显示电路可以看出，静态显示方式的显示不闪烁，亮度也高，软件控制是容易的。 此外，在显示位的数目大的情况下，必要的电流大，并且对电源的要求也高，因此在该情况下，动态显示方式一般。4.2.2数字编码管的动态显示静态显示方式进行控制，使得总是只有一个LED代码管处于显示状态，即单片机以“扫描”方式依次显示各代码管。在多位LED显示的情况下，为了简化硬件电路，通常并联连接所有显示位的段代码线的对应段，通过1个8位的I/O端口进行控制，分别通过对应的I/O线控制各位的公共阳极或公共阴极，形成各位的时分栅极。 图3表示4位的7段数字编码管的动态显示电路。动态显示的优点是硬件电路简单，显示屏越多，优点就越明显。 缺点是显示亮度高于静态显示的亮度。 低扫描速率会导致闪烁现象。4.2.3方案比较对以上两种数码管驱动电路的优缺点的比较如表4所示。 静态驱动方式的显示不闪烁，亮度高，编程简单，此次设计的数字代码管显示电路只需要2个数字代码管，因此选择静态驱动方式显示数字代码管比较合理。 图3所示为数字码管显示电路，采用静态驱动方式和共阳极接合法，满足此次设计要求。4.3声音提示电路如果计时时间小于10秒，则单片机从扬声器输出提示声音，直到微波炉停止加热。如图4所示的声音提示电路那样，在单片机的控制端子被输出到高电平，晶体管导通，从扬声器发出声音，电源切断时或单片机的控制端子下降时，可以保护晶体管不受电流的过大影响图4声音提示电路4.4时钟电路时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。 一般的时钟电路有内部时钟方式和外部时钟方式这两种方式。在STC 89到STC 52中，存在形成振荡器的高增益反相放大器，其输入端子是芯片端子XTAL1，并且输出端子是端子XTAL2。 这两根针脚横跨晶体振子和微调电容，构成了稳定的自激振子。 图5是STC89C52内部时钟方式的电路，C1和C2的代表值通常选择30pF，晶体结晶通常选择6MHz或12MHz。 本设计以内部时钟方式为时钟电路。图5时钟电路4.4复位电路在单片机的初始化操作中，如果给复位引脚RST加上大于或等于两个机械周期(24个时钟振荡周期)的高电平，则复位STC 89至STC 52。 这些动作全部通过复位电路来实现。在单片机的实用系统中，通常有上电复位和手动复位两种复位操作形式。上电复位在单片机系统每次通电时执行。 接通电源后，将电容器c的充电施加至RST端子的短高电平信号，随着基于VCC的电容器c的充电进行而逐渐降低，RST端子的高电平持续时间依赖于电容器c的充电时间。 为了确保系统复位，RST引脚必须保持足够长的高电平。发生系统操作错误或程序执行错误时，使用手动复位。 在单片机系统运行过程中，按下复位键，RST端子进入高电平，单片机系统强制执行复位操作，系统退出错误运行状态，恢复正常工作。根据本设计的需要，将这2个复位方式并用，采用图6所示的复位电路。图6复位电路4.5 DS18B20电路图7测温电路4.6整体电路基于单片机STC 89STC 52的微波炉控制电路包括键盘控制电路、拉链门检测电路、LED显示电路、火力输出控制电路、声音引导电路、钟表复位电路、电源电路等7个部分。 声音提示电路在归零时播放音调提示电源电路向电路整体供给能量。 整体电路图如图8所示。图8整体电路图9工作流程图第五章单片机程序5.1变量宣言5.2 DS18B20程序温度传感器检测外部的温度，向数码管发送指示。 当外部气温达到设定温度时，开始倒计时。5.3温度设定程序用于使用键设置初始温度的默认初始温度是20度，当检测到一次按下键时温度阈值是30度，当检测到两次按下键时温度阈值是50度。5.4音频报警程序当实际温度达到设定(加热)温度时，开始倒计时。 倒计时为0时蜂鸣器警报、发光二极管闪烁。5.5温度设定程序按钮设定微波炉的加热时间(本程序为了实现只设定了10秒、30秒、60秒)。 默认的计时器时间为10秒，按一次按钮后计时器为30秒，再次按下按钮后检测到计时器为60秒，按三次按钮后返回计时器为10秒。5.6归零报警程序倒计时为零时，音乐芯片播放音乐，指示灯闪烁。第六章系统调试由于没有硬件设备，因此无法调试硬件，但不会妨碍调试软件。 使用模拟软件Proteus和编程软件Keil uVision4进行调试。6.1调试工具Proteus软件是由英国Labcenter Electronics开发的EDA工具软件。 该系统设计和仿真平台集模拟电路、数字电路、模拟/数字混合电路和多种微控制器系统于一体。 是目前同类软件中最先进、最完整的电子系统仿真平台之一。 计算机实现了电路图、电路分析与仿真、单片机代码调试与仿真、从系统测试与功能验证到PCB板完成的完整电子产品开发过程。最新的Keil uVision4 IDE旨在提高开发人员的工作效率，实现更快、更有效的程序开发。 Keil uVision4部署了灵活的窗口管理系统，可以将其拖放到视图中的任意位置，例如支持多显示窗口。 Keil uVision4基于Keil uVision3 IDE添加了更多的大众化功能：多显示器和灵活的窗口管理系统浏览器窗口的显示设备周边寄存器信息调试恢复视图显示了多个调试窗口6.2设计中的问题及解决办法微波炉控制的设计并非一帆风顺，在此期间出现了很多问题，让我们来谈几个重要的问题。 首先，在数字管显示文字乱码的问题上，以为数字管的文字代码表的代码是错误的，但是检查了几次，发现代码没有错误。 之后，与硬件图相结合，可知硬件图的数字管是共同阳极接合法，软件的数字管的文字代码表是共同阴极。 其二，按钮导入中断检查时面临的问题，8个按钮的任何一个按钮都要求触发外部中断0的结果，由于没有考虑就选择了8输入和门芯片，所以无论怎样按键盘都不能进入中断函数，程序就会出错第三个问题是扬声器发出的声音错误，连声音都没有，主要是放大器模块和扬声器不在一起。第七章实物演示图10图11分析：采用2个键盘控制系统，按KEY1设定温度，按KEY2确定温度，DS18B20达到指定的稳定值后，点亮LED灯，按KEY1设定工作时间，按KEY2确定时间，数字代码开始倒计时，时间为零第八章微波炉控制设计总结微波炉是人类最光辉的发明之一。 传统的微波炉容易产生设定误差，时机不正确，过早或过晚会影响食物的美味。 基于单片机的微波炉控制系统设计改变了传统微波炉时间不明确、时序不对、控制部件多的局面，因此利用微处理器进行控制具有巨大的应用市场潜力。本次设计对个人来说，加强了对单片机的理解，加深了他们在课堂上学到的知识应用于实践，掌握了其简单的外围电路设计，通过本次课堂设计，了解了电子设计的方法，初步掌握了简单实用的电路分析方法和工程设计方法基于单片机STC89C52的电路包括键盘控制电路、拉链门检测电路、LED显示电路、火力输出控制电路、声音引导电路、时钟复位电路、电源电路等7个部分。 键盘控制电路采用独立键盘的数码管的显示电路，负责显示当前的火力强度和加热时间的火力输出电路，根据预先设定的参数控制磁控管的加热的声音提示电路，在倒计时零时间内再生提示音调，电源电路向整个电路供给能量。微波炉控制的设计并非一帆风顺，在此期间出现了很多问题，让我们来谈几个重要的问题。 首先，在数字管显示文字乱码的问题上，以为数字管的文字代码表的代码是错误的，但是检查了几次，发现代码没有错误。 之后，与硬件图相结合，可知硬件图的