微波炉控制器的选型及其实例分析

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2、微波炉控制器的工作环境相对比较恶劣。首先是炉腔温度比较高，控制器附近温度也微波炉控制器的工作环境相对比较恶劣。首先是炉腔温度比较高，控制器附近温度也会比较高，达到会比较高，达到 60706070；另一方面，微波辐射对单片机抗干扰的要求也很高，在做多；另一方面，微波辐射对单片机抗干扰的要求也很高，在做多次快速开关门试验中，当少量微波泄露时，对控制器有一定的辐射，以及反复开通和关断次快速开关门试验中，当少量微波泄露时，对控制器有一定的辐射，以及反复开通和关断大功率负载会产生较强的干扰。大功率负载会产生较强的干扰。所以选择合适的单片机十分重要，在多年的家电产品设计中，经常用盛群半导体(holtek

3、)的 48 系列及 46 系列 8bit 单片机设计微波炉控制器，无论在适应工作环境还是抗干扰等方面都完全满足要求，在成本及供货等方面比国外芯片也有更明显的优势。本文通过实际产品为例，以产品功能要求、方案确定和芯片选型、硬件设计、软件规划及编写等几部分介绍如何用单片机设计微波炉控制器。功能要求功能要求设计产品首先了解产品的要求，了解越详细设计反复修改就越少，特别是关于影响芯片选型及输出控制等跟硬件直接相关的部分。本文介绍的微波炉控制器的主要功能如下：微波加热，功率有 10 档。烧烤加热，功率有 2 档。热风烘烤加热，温度多档。混合加热，有三种组合模式：烧烤加微波、烘烤加微波、烘烤加

4、烧烤。自动解冻，重量选择有 20 档。自动菜单，6 大类，各类分别有重量选择。显示：88:88 数码管，四周带 14 个图标。按键：有功能选择键、启动键、取消键、热风烘烤键，时钟及定时键，自动菜单各功能键，总共 11 个。编码开关：调节加热时间。另有蜂鸣器、门检测和门灯控制。方案确定和芯片选型方案确定和芯片选型了解产品的详细要求后，需要确定具体的实现方案，首先是选择合适的单片机。选择合适的型号主要要看两个方面：硬件资源和软件资源。要选择合理的单片机首先必须了解单片机的各系列及各款的资源，再了解需要什么样的资源，下面分别从硬件和软件来说明怎样根据要求选择单片机。在选择单片机时，整个

5、产品的方案也基本确定。硬件相关资源硬件相关资源硬件相关的资源是指外围硬件相关的如 i/o 数量、特殊驱动、工作电压等。首先，选择合适的单片机系列。看供电电压及工作温度抗干扰能力等是否满足要求。盛群的 mcu 在系统振荡频率小于 4mhz 时供电电压供电范围为 2.2v5.5v，当 8mhz 时则为 3.3v5.5v，要提高系统的抗干扰能力，最好用 5v 电压供电，当供电电压较高时，mcu 内部所有逻辑电平幅值较高，容差电压大，干扰更强才能改变其逻辑状态。工作温度，选择 holtek 的 48 和 46 系列工业级单片机，工作温度范围为-4085，完全能满足微波炉控制器工作温度的要求。在

6、选择合适的系列时，还要看特殊资源的要求，如中断口、pwm、蜂鸣器驱动、a/d 转换等；在此产品的具体要求中，需要检测炉腔的温度以及在产品中需要对交流风扇调速，温度检测需要 a/d 转换，交流风扇调速控制需要有过零中断，所以，在这个产品中选择了 46 系列单片机。但此产品不需要 lcd 驱动、高精度 a/d 转换及比较器等资源，则不选择 ht46r6x、ht46r5x、ht46r1x 等系列，而选择 ht46r2x 系列。再就是选择的具体 i/o 要求和什么样封装的单片机，在 holtek 单片机中同型号的单片机有多种封装，如 ht46r23 有 dip28 或 sop28 封装，也有 dip

7、24 或 sop24 封装，其 i/o 分别为 23 个和 19 个。根据前面提到的功能要求，根据前面提到的功能要求，其其 i/oi/o 的需求列举如下：的需求列举如下：继电器驱动：微波、烧烤、热风烘烤、门灯/转盘、散热风扇共 5 个输出 ports。蜂鸣器驱动：1 个输出 ports 按键有 11 个：11 个输入 port 门状态检测：1 个输入 port 编码开关检测：2 个输入 port 显示数码管：5 个 com，9 个段，需 14 输出 port 过零中断检测：1 个中断输入 port 温度检测：1 个 a/d 输入 port简单加起来总共需要 20 个输出 port，16

8、个输入 port。考虑复用 i/o，将 9 个数码驱动段和 5 个公共端同时做输入检测；温度检测只能用 a/d 口 pb.0，过零检测只能用单独的中断 pa.5 来检测，所以总共需要 22 个 i/o，所以选择 28pin 的 ht46r2x 可以满足要求。软件相关资源软件相关资源软件相关的资源主要包括程序空间即 rom 的大小和数据空间 ram 的多少，当功能较多且复杂时需要更多的 rom 和 ram；当然还有定时器、中断、以及其它某些特殊的资源；前面已经选择了 28pin 封装的 46r2x 系列单片机，此产品功能相对比较丰富，程序空间要求比较多，选择 4k 的 rom 和 192by

9、teram 的 ht46r23 应该能够满足要求，同样封装可以选择 28pin 的 ht46r24，它有 8k rom 和 384byteram，可以做后备选择，这样不必担心资源不够时换 ic，反复修改硬件就很麻烦。总之，在选择资源时，要软硬兼顾，如果程序简单，硬件资源要求高，则可以选择封装小、i/o 少的单片机，另外增加扩展 ic 来扩展 i/o；当程序复杂，硬件资源要求少时，则选择较小封装、软件资源多的单片机。硬件电路设计硬件电路设计在选择主芯片时，已经在考虑部分电路设计了，显示、按键检测、输出驱动等都考虑好了，由于篇幅有限，只简单介绍几个关键问题：门检测电路：给单片机检测的门开关

10、信号的同时，还要控制微波、烧烤、热风烘烤继电器的电源。供电部分：考虑数码管显示内容较多，驱动电流大，变压器尽量选择继电器和单片机独立供电，一方面降低变压器功率，同时可以让单片机的电源不受继电器的工作状态影响。过零检测和触发：选择合适的光耦和可控硅驱动电路，实现过零驱动，过零检测电路注意适当的滤波和隔离，减少通过电源耦合的干扰。微波炉控制器电路原理图如图 1。图 1 ht46x23 微波炉原理图另外，pcb 设计时注意强弱电分开，注意电源与地的分布，注意生产的工艺性问题等。总之，合理的硬件设计和 pcb 布板对保证产品功能和性能十分重要。软件规划及编写软件规划及编写芯片配置选项设定

11、根据硬件电路，将按键、编码开关及门检测部分的内部设置上拉电阻；盛群单片机的 lvd功能很可靠，所以复位电路直接接到 vcc，那么在设置配置选项时一定要开启低电压复位功能，不开启容易上电复位不良。下面将主要选项设定列举如下： pa3/pfd: enable pfdpull-high pb: enablepull-high pc: disablepull-high pd: enableosc: crystalwdt clock source: wdtoscwdt: enablelvr: enablelvr voltage: 3.2vclrwdt: two instructions. 软件整体规划

12、及模块化分解软件整体规划及模块化分解将复杂的功能分解，通过变量传递各模块之间的关联内容，模块内部则尽量独立完成，这样让程序的可移植性提高，调试更快。把复杂的问题简单化是程序编写的重要原则。 1)主程序通过调用各子程序，整合各模块的功能。数码管扫描显示对时间要求比较高，而且各个公共端要平均分配时间，所以主程序执行周期选择固定周期。另外编码开关也是扫描检测方式，当编码开关旋转很快时，脉冲频率较高，扫描周期也不能太长，综合整体，主程序选择 4ms 为执行周期，但显示和按键及编码开关则执行 2 次，相当于 2ms的扫描周期。如果用 4mhz 的晶振，4ms 时间可以执行 4000 条指令，程序设

13、计合理情况下完全可以运行完各子程序，不担心出现当处理事件多时显示闪烁等问题。 2)编码开关、按键及门状态检测因编码开关、按键及门状态检测 i/o 都同显示驱动 i/o 复用，所以需统一处理。先关闭显示 com，检测 seg 上的状态，再关闭 seg，再检测 com 上的状态。此部分程序还要完成按键检测及消抖动处理、编码开关的检测、门状态去抖动检测，以有效按键变量、编码开关左右旋转标志、门状态等为输出。其它子程序根据按键、编码开关操作和门状态执行对应的操作和功能。 3)过零检测及过零触发过零检测在外部中断程序中完成，中断后根据当前运行状态设置散热风扇半功率、全功率和关三种状态。开和关状态

14、直接设置控制光耦状态，当需要半功率时，需要记录中断次数，调整导通和关闭周期，这里没有用调整可控硅导通移相的方法调功，可减少电磁辐射。 4)按键设置按键操作设置程序的输入条件为有效的按键和编码开关左右旋转标志，再细分每个按键分别处理，在什么条件下设置对应的工作时间、输出模式、显示模式、蜂鸣器鸣叫等。 5)显示状态设置设置 4 字节保存显示数字部分内容，另 2 字节保存四周图标变量，由于四周的图标有闪烁和不闪烁状态，另 2 字节设置图标的闪烁状态。 6)显示输出扫描根据显示状态变量的 8 字节变量内容，设置数码管对应 com 和 seg，扫描显示输出。 7)加热输出及功率控制设置加热和功率控制程序通过统一的变量输入，设置当前的微波、烧烤、热风还是几种混合加热，以及设置内灯及散热风扇输出等。 8)温度检测及计算设置 a/d 转换，检测热敏电阻的值，并滤波处理，以及开路短路保护检测。其输出为故障状态标志和当前炉腔温度。在热风烘烤输出程序中根据温度设置对应的加热状态。

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