微波炉温度控制

1、微波炉控制系统设计目录1.引言2选择和演示系统程序22.1设计要求22.2演示和比较计划33.系统范围的功能简介54、系统硬件设计和实现54.1时钟接口电路设计54.2键盘接口电路设计64.3显示电路设计74.4温度测量电路设计74.5报警电路功能设计8系统软件设计85.1主要方案流程图如下：95.2温度检测程序流程图96、测试、结果和分析106.1基本功能106.2功能部分106.3利用其他功能部分116.4测试数据117、摘要13参考文献14附录151.选择和演示系统程序1.1设计要求设计可以通过温度传感器测量和显示测量点的温度的电子温度计。(1)检测温度范围10 30，分辨率1；(2)正

2、确显示温度(3)静态功耗小于5微安培(关闭液晶屏，时钟正常工作)(4)唤醒显示屏1.2演示和比较计划选择1.2.1控制器案例1使用常用的89C51控制。技术相对成熟，应用范围广，目前51系列技术硬件也发展得很快，出现了许多功能非常强大的单片机，可以使用单片机实现所需的基本功能。但是，为了收集数据，需要添加A/D转换芯片。这增加了系统的复杂性，增加了系统的功耗，静态低功耗要求是不可能的。方案2应用程序ATMEGA88V-10PI AVR单芯片，ATMEGA88V-10PI是高性能、低功耗的8位微处理器，技术上方便、安全、高效、高性能、低成本、低功耗，内部包含多达512B的内存作为数据缓冲区。丰富

3、的I/O资源和简单的外围电路使您能够在芯片内执行所有控制功能，从而简化整个系统的复杂性。总结一下，我们选择方案2。1.2.2选择温度检测程序方案1使用散热部件，但热电偶需要冷端补偿，电路设计复杂，不适合选择。情形2使用集成温度传感器DS18B20，如图1.1所示。此传感器结构不需要外部电路，数据传输使用一次写入总线，可以用一条I/O数据线供电和传输数据。在-10 85C范围内，精度为0.5C，测量范围和精度符合标题要求，但会增加系统功耗。图1.1 18B20传感器场景3在热敏电阻10K-3950-1%，10C-30C的分辨率达到0.1C，测量精度高，重复性好。总之，我们选择程序3。1.2.3选

4、择显示模块方案1使用数字管道表示。数码管亮度高、体积小、重量轻，但显示信息简单、限制，功耗高是本主题中应用要求的重要限制。情形2使用液晶屏。液晶显示器的种类很多，但LCM0816液晶显示器功耗极低，显示屏清晰、可靠，编程简单。ATMEGA88V-10PI提供足够的内存将显示数据存储在数据缓冲区中，因此您可以使用LCM0816在适当的时间实现分钟、年、月和日的时钟显示功能。控制信号简单，布线少，最重要的是待机功耗1uA，工作电压2.7-5.2V。综合考虑，我们采用方案2。1.2.4选择键盘专用键盘芯片7289使您可以使用较少的界面扩展更多的键盘，并可以连接8个LED、64个键。但是，在这个系统中

5、，密钥较少，使用7289可以浪费密钥资源，增加成本。方案2 I/O端口直接连接的独立键盘，每个键都有相应的I/O端口对应关系，易于编程和实施。综合考虑这个设计，系统端口资源足够让我们轻松采用方案2。2.系统范围的功能简介系统的总体设计如图1.1所示1.1全系统设计按键功能说明选择参数：选择要显示的数据设置关键点：单击进入当前数据修改状态，修改完成后，单击“保存”和“退出”。移位键：选择修改时间秒、年、月、日日历。添加密钥：每次单击都会向数据添加1。收缩键：每次单击都会将数据减少1。3、系统硬件的设计与实现根据设计和功能要求，图3.1中示出了该超低功率电子温度计整机原理实现框图。图3.1原理方框

6、图3.1时钟接口电路设计实时时钟芯片选择日历芯片PCF8563以提供可编程时钟输出，并提供断电检测和中断输出功能。所有地址和数据都通过I2C总线接口传输，与CPU接口的接口很简单。实现实时时钟测量。如图3-1所示，与CPU接口。图3.1时钟模块电路图3.2键盘接口电路设计I/O端口直接连接的独立键盘，每个键都有相应的I/O端口，相应的键盘电路设计如图3-2所示图3.2键盘接口示意图每个按键功能包括：选择参数：选择要显示的数据设置关键点：单击进入当前数据修改状态，修改完成后，单击“保存”和“退出”。移位键：选择修改日历，主要是。添加密钥：每次单击都会向数据添加1。收缩键：每次单击都会将数据减少1

7、。3.3显示电路设计系统采用8段8位LCM0816液晶显示器，可轻松显示时钟分秒、年、月、日和温度值。此外，显示状态50uA(典型值)、睡眠模式1uA、工作电压2.7至5.2V满足主题的低功耗要求。液晶屏和CPU接口电路如图3.3所示。图3.3液晶屏模块接口示意图3.4温度测量电路设计温度测量传感器为热敏电阻10K-3950-1%，温度测量为10C-30C，线性度好，分辨率达0.1C。热敏电阻的电阻会随着温度发生严重的非线性变化，很难直接应用于线性电路。热敏电阻随温度变化的函数包括：.(3-1)R25c是热敏电阻在室温下的电阻值，beta是热敏电阻材料的开尔文常数，T是热敏电阻的实际摄氏度。因

8、此，需要软件或硬件线性补偿。硬件补偿比较容易实现。在此使用硬件补偿。以下是：热敏电阻线性补偿在电压模式下，使用一般电阻和热敏电阻连接构成电压分压电路，该分压路由电压曹征电源或电压基准电源的输出电压随温度变化几乎呈线性。如果串联电阻等于NTC热敏电阻的室温电阻，则室温25C附近的电压输出可以保持更好的线性特性，如图3.4所示。图3.4温度测量模块接口电路3.5报警、温度控制功能和电源电压检测电路设计报警功能包括温度高低报警设置、报警报警报警设置等。当该参数达到设定值时，使用多种颜色的发光二极管(如图3.5所示)，警报效果良好，电路通过串行拉力电阻连接到单片机I/O。图3.5温度报警接口电路设置电

9、源电压检测和低压指示：检测到电源电压减压后，系统自动关闭，指示灯亮起。更换电源后，请重新唤醒。如图3.6所示。图3.6电源电压检测接口电路温度控制功能：图3.7电池低压报警电路4.系统软件设计程序都是用C语言编写的，提供数据收集、参数设置、数据显示等功能。LCM0816将显示时间和温度值显示为LCM 0816。编程模块化是另一个程序也可以直接调用的功能函数，因此使用起来很方便。整个软件系统主要包括三个主要模块：主程序、采样程序和时钟程序。主程序负责系统初始化，并进入主循环程序，包括按键处理、显示刷新、警告和系统状态控制。4.1主程序流程图等于4.1。开始初始化I/O初始化A/D周而复始初始化计

10、时器初始化液晶屏初始化时钟周而复始温度测试键盘处理显示时钟CPU关闭关闭显示密钥更改导致中断结束图4.1基本程序流程图4.2温度检测程序流程图图4.2温度检测程序流程图5、测试、结果和分析观察系统运行状态，多次测试示波器、万用表和温度计，得到以下结果：5.1基本功能表5-1系统主要功能要实施的功能结果检测温度范围10 30，分辨率1实现准确地显示温度实现静态功耗小于5微安培(关闭液晶屏后，时钟工作正常)实现唤醒显示屏实现5.2主要测试设备序号模型，名称1标准温度计23位半VC9806数字多用表3恒温箱利用5.3功能部分表5-2功能部分功能实现？说明控制功能(可以显示控制功能的存在)实现，PWM

11、输出控制发光管亮暗显示时间/秒时钟功能(正常切换和可见)实现5.4利用其他功能表5-3利用其他功能的部分功能结果温度警告设置实现温度上限和下限警报实现设定警示实现闹钟功能实现设定时间和年月日实现显示时间分分秒秒和年月日实现电源低压自动关闭，更换电池后重新唤醒，实现电池电压指示实现5.5数据测试(1)温度检测。将热敏电阻连接到温度检测模块的输入，并通过ATMEGA88单芯片系统内的AD转换在液晶显示器上输出。调节测量点温度的变化，并将系统中显示的温度值与国际标准温度计上显示的温度值进行比较，以获得表5-4所示的数据。表5-4温度测试数据系统测量/c温度计显示值/测量误差/10.2510.270.

12、0213.9613.980.0216.9816.950.039.2619.310.0520.3420.350.0223.4423.460.0227.2827.230.0528.3228.370.0530.5330.570.04从测试数据可以看出，系统分辨率高，高于设计要求。(2)系统静态电流测量：使用3位数半数字多米直流微安培文件测试。多次停电，测量数据如表5-5所示。表5-5 (A)系统静态电流测量0.500.510.490.620.550.520.600.550.520.53表明系统功耗极低，很好地满足了功耗要求。6、摘要学习了一段时间后，不断在设计中总结和修改，并按照预期重复论证和测试。

13、以学习的态度提高设计的可靠性和稳定性，将整个设计分成模块进行，分析和论证每个模块，成功后重新连接，最终达到整体效果。主要完成了以下方面：系统使用热敏电阻感应温度，在10 30C范围内分辨率为0.1C，静态功耗降低到0.49A(关闭液晶屏，时钟正常工作)，可执行多种功能。整个系统配置简单，测量精度高，功耗低，性能稳定。经过四天的奋斗，对ATMEGA88芯片功能、温度测量原理、低功耗实现进行了深入了解和掌握，初步掌握了系统设计和调试方法，全面锻炼了实践能力。参考文献1周公，张华。浅ARM7-PC213X/214X。北京：北京航空航天大学出版社，20052吴金龙沈庆阳郭正吉，8051单片机实践及应用北京：清华大学出版社20023胡汉载，单片机原理和接口技术北京：清华大学出版社19954马忠梅国籍是张克马岩，单片机C语言应用设计(第3版)北京：北京航空航天大学出版社20035王殿庙，嵌入式系统设计和案例开发北京：清华大学出版社20056黄地位王言等全国大学生电子设计大赛训练教程北京：电子工业出版社7实用单片机电子表设计/郑辉，姚景文电台2003年合订本(下)8解生。微机控制技术M。清华