微波炉仿真实验报告

微波炉设计分析一、背景微波炉已有50多年的发展历史。时至今日，微波炉已实现了高度工业化规模生产。主要生产为日本、韩国及欧洲的一些发达国家。我过自80年代开始小规模生产微波炉，发展至今，已具有相当的生产能力，成为该行业不可小视的生力军。微波炉在世界上发达国家的家庭普及率很高。美国是微波炉最大的消费市场。中国老百姓也已经开始认识和接受微波炉，可以预见，中国也将成为一个巨大的微波炉市场。随着科技的发展，生活水平的提高，人们对微波炉的要求也越来越高。未来的发展趋势将一智能、信息为主流，使微波炉的发展更人性化。因此可编程微波炉控制器系统的开发有利于推动微波炉市场的发展，是老百姓能用上更优秀的微波炉。二、本设计任务和主要内容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。示意图如下：主要任务：（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：复位待机——〉检测显示电路——〉设置输出功能和定时器初值——〉启动定时和工作开始——〉结束烹调、音响提示。（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。具有4位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为99分99秒。设定初值后，按开启键，一方面按选择的挡位启动相应的微波加热；另一方面使计时电路以秒为单位作倒计时。当计时到时间为0则断开微波加热器，并给出声音提示，即扬声器输出2~3s的双音频提示音。若在待机状态时按测试键，则4位数码管交替显示全亮和全灭两种状态，以检测数码管各发光段的好坏。微波炉火力档位的增加。输出显示方面的扩展。实现智能控制、信息控制。三、功能模块1.主控制器方案1：采用数字逻辑芯片本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统的成本就会急剧上升〔相对于方案二〕。因此，本设计并未采用这种方案。方案2：采用单片机作为整个控制系统的核心鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，我们的设计采用了主从双AT89C52单片机系统。其中一片作为主控制器，主要负责系统的控制与协调工作。具体方案如下：首先，利用单片机多中断源的协调处理能力，通过中断接收键盘送来的信号，确认功能设置，实现数据装入，同时接收时钟芯片PCF8563的秒脉冲信号作为基准信号，完成计时任务。其次，从CPU根据主CPU发出的信号控制语音播报、远程操作等功能。这样的设计使安装和调试工作可以并行进行，发挥团队优势，极大地缩短了总体设计和制造的时间；同时可以降低单个CPU的工作量，为发挥部分的制作以及其他功能扩展提供了充足的内部空间和更多的外部接口。综合考虑以上因素，我们采用了方案二。2.计时控制方案方案1：使用专用时钟芯片。使用微控制器控制专用时钟芯片实现计时控制，这种方案有着计时精度高、控制简单的优点，而且更易于实现日期/时间显示、定时烹调等计时扩展功能。方案2：采用MCU内部定时器。AT89C52内部含有3个定时器，可以利用一个定时器与程序计数器相结合的方式，在系统晶振的驱动下，产生标准时钟频率。由于方案2具有较好的灵活性、较少的电路器件和较高的性价比，而且通过精确的软件补偿使精度完全可以满足控制需要，所以我们选择该方案完成设计。3.显示方案方案1：使用数码管显示该方案控制最简单，但是只能显示非常有限的符号和数字，对于设计中复杂的显示功能显然不能胜任。方案2：使用点阵液晶显示点阵液晶可以显示多种字符及图形，拥有友好的人机界面及强大的显示功能。特别适用于智能控制的可编程人性化显示。权衡之后，我们决定选用方案2，并实现了中/英文双语言界面。4.音响发生模块方案1：微控制器直接发生MCU直接输出两路不同频率的脉冲信号，叠加成为双音频信号，驱动后送扬声器。但是由于MCU产生的方波信号含有高频分量，经测试，音效并不能令人满意。方案2：微控制器控制外部硬件电路发生令阳单片机是目前较常用的用来实现声音输出的单片机，可实现音乐的录制与播放等。ISD2500DX键控分段板（段选板）是配有专门的微控制器得音频输出板，适配ISD2500全系列语音芯片，可实现方便的手动分段录放控制，高清晰驻极体话筒等优质部件，而且可以并行放音，控制方式极其简单。同时由于本系统的核心是单片机，可方便地输出控制信号，因此本系统采用ISD2500DX键控分段板作为声音输出电路实现报警和功能提示。5.温度测量方案方案1：利用热敏电阻或者热电偶等温度传感器进行测量该方案对于测量精度要求高，测量温度范围宽的场合应用比较广泛。但硬件软件都比较复杂。方案2：利用集成温度传感器DS18B20进行测量DS18B20测温范围为-55--100℃。而且测量的温度直接转化为数字量，使用非常方便。但精度不如前者。由于对环境温度进行测量，只是一种辅助功能，而且对温度的精度要求不高，所以我们采用了方案二。由于DS18B20的应用电路非常简单，在此从略。6.火力设定综合考虑题目要求及微波炉的实际使用情况，我们将火力强度划分为十档，十档位最强。加热功能为解冻、回热、烹调、烘烤四种。并根据各自特点及用户的使用习惯，形象的为每种加热功能分配了微、弱、中、强四种加热强度。不同功能时的火力控制及与加热强度的对照表如下：表2-1：加热功能、火力控制、加热强度对照表加热功能解冻回热烹调烘烤加热强度微弱中强微弱中强微弱中强微弱中强火力档位1234235746810579107.信息控制方案方案1：采用固定电话系统控制控制器与电话机相连，在接到外来呼叫并接通后给出操作提示音或语音提示，并利用DTMF解码芯片获取对方的按键选择作为指令，对控制器进行操作。方案2：通过Internet实现远程控制控制器通过RS232连接到计算机，并利用计算机软件将控制界面在Internet上发布。这样，就可以方便的实现对控制器的远程操作。而且借助计算机与互联网的资源，还可以扩展实现烹调方案下载、Internet时间同步等信息控制功能。所以我们选择此方案为控制器的信息控制方案。原理硬件设计以微控制器AT89C52为控制核心，基于RTX51实时多任务操作系统，结合所需的外围模块，完成键盘数据处理、控制LCD、生成LED演示及音响信号、以及与计算机通信等功能。图3-1-1微波炉控制系统原理图发挥部分发挥部分发挥部分单片机看门狗电路报警系统LCD显示工作状态温度测量信息控制LED显示火力电路键盘语音提示温度显示工作状态显示语音提示五、流程图功能设置功能设置？硬件初始化全局数据初始化注册定时器处理函数启动WWW服务启动定时器等待网页访问定时器信号图4-3-1主函数流程图开始网页请求到达YN获取设置数据修改全局数据执行新功能系统软件图4-3-2网络请求处理流程图结束开始开始初始化自检程序欢迎界面选择烹调、烧烤或解冻普通模式智能模式火力选择加热定时选择信息控制模式测定单片机模糊控制控制火力和加热时间加热完成取消取消再执行语音提示液晶状态显示测试报告（1）数据测试表5加热倒计时器误差测量倒计时设定值10分0秒25分10秒34分08秒59分59秒实际测得值10分0秒25分10秒34分08秒59分58秒计时误差0001（2）误差分析从功能分析，该系统的误差主要是加热倒计时器的计时误差走时误差。而由于加热倒计时器系统都是由MCU定时器产生的1Hz时钟脉冲驱动，所以该时钟是误差的最主要来源。实验总结根据要求，该微波炉控制器设计完全达到了多功能多档位火力控制、4位时间预置、显示测试、加热倒数计时及结束时双音频提示音等基本要求。在此基础上扩展了10级火力档位，采用了点阵LCD显示输出使界面更加美观，还实现了微波炉面板关闭的自动检测、远程信息控制、智能控制等功能扩展。系统以AT89C52芯片为核心部件，根据综合电子技术、信号与系统以及单片机原理的知识，通过软件实现了微波炉的可编程控制系统，且各项功能达到了设计要求。在系统的设计过程中，我们力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点，并最大限度挖掘单片机片内资源，来满足系统设计要求。融合电话、网络远程控制技术，实现微波炉的智能控制、信息控制。因时间有限，该系统还有许多值得改进的地方：例如硬件系统的集成度还可以进一步