微波炉控制程序设计--单片机原理课程设计

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1、微波炉控制程序设计-单片机原理课程设 计微波炉控制程序设计-单片机原理课程设计河南科技大学河南科技大学课课 程程 设设 计计说说明明 书书课程名称单片机原理课程设计题目微波炉控制程序设计学院农业装备工程学院班级农电131班学生姓名刘宁指导教师邓桂扬 日期2015年6月3日1 单片机原理课程设计任务书单片机原理课程设计任务书班级：农电131姓名：刘宁学号：131430010119 设计题目：微波炉控制程序设计一、一、设计目的设计目的进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌 握单片机设计的一 般方法；熟悉一种单片机开发软件，掌 握一般单片机系统的仿真调试方法；利用单片机软件设计一

2、个电子技术综合问题，培养单片机编程、书写技术报告的 能力。为以后解决工程 实际问题的研究打下设计基础。2、设计任务设计任务 二，设计要求：利用实验系统的硬 件资源设计一个带LED显示的微波炉控制器“控制面板 包括:两位数码显示十个数字按键键盘 电源按键电源指示灯 大中小火力选择开 关 工作流程如下：（1）按下电源键，指 示灯亮，通过数字键设定需要加热的时间，并在LED上进行显示，单位为秒（2）时间设定完后，通过大，中，小三个按键，选择 火力的大小，并启动微波炉进行工作（3）LED实时显示剩余的工作时间，定时时间到后自动停止，指示灯灭（4）微波炉运 行过程中，若再按下电源键，则微波炉停止工作，指

3、示灯灭 三、 设计要求三、设计要求（1）通过对相应文献的收集，给由相应课题的背景、意义及现状研究分析。（2）通过课题设计，掌握单片机系统总体方案设计方法 并画由框图。（3）设计并绘制由系统电路原理图及PCB图，编写软件流程图，编写 C语言程序，用一种单片机软件仿真调试 并得到正确结果。（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过 程中，认真查阅相应文献给由单片机系统设计和实现。学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验 结果。四、设计时间安排四、设计时间安排查找相关资料确定总体方案（1天）、设计并绘制系统原理图及PCB图（2天）、编写C语言程序（2天）、仿真调试（2天）、编写设计

4、报 告（2天）和答辩（1天）。五、主要参考文献五、主要参考文献1张毅刚彭喜元, 彭宇.单片机原理及应用.北京:高等教育生版社,2010,5 2郭 天祥 新概念51单片机 C语言教程,北京：电子工业由版 社,2009,1 3阎石主编,数字电子技术基础,北京：高等教育由版社，2003, 2 4张毅刚 基于Proteus的单片机 课程的基础实验与课程设计北京：人民邮电由版社，2012 5 Alan B, Marcovitz Introduction tologic Design,北京：电子工业由版社，2003指导教师签字：年 月曰3农业装备工程学院课程设计说明书4摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透

5、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，以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控制器（MCU）为核心，基于Keil编制软件系统和 Proteus画图仿真软件，结合两位数 码管显示以及必要的外围电路，完成微波炉的可编程智能控 制。系统由计时控制、火力设定、用户界面几大模块组成能够根据键盘输入完成相

6、应的功能,同时使用数码管显示系统状态。关键词：微控制器（MCU ）、微波炉、控制器 农业装备工程学院课 程设计说明书5目录目录 第一章 绪论6 1.1课题背景61.2课题来源.7 1.3文本的研究工作.7第二章 系统总体概 述8 2.1工作原理.8 2.2电路设计.9 2.3本章小结9第三章 各模块方案比较与论证9 3.1档位显示部分方案10 3.2计时控制部分方案.10 3.3键盘和显示部分方案.11 3.3.1键盘11 3.3.2显示11 3.4本章小结.11第四章 系统硬件设计12 4.1 门电路的设计.12 4.2时钟电路设计13 4.3键盘模块电路设 计.13 4.4档位显示电路设计

7、.14 4.5显示电路设计.15 4.6火 力输由控制设计.16 4.7本章小结.16第五章 系统软件设计 16 5.1显示程序设计.17 5.2微波炉加热状态.17 5.3计时程 序设计17 5.4系统待机状态设计19 5.5用户设定状态设计 19 5.6加热停止状态设计 21农业装备工程学院课程设计说 明书6 5.7本章小结.21第六章 系统测试21 6.1测试及制 作所用仪器21 6.2测试结果.22 6.2.1基本要求22 6.2.2误 差分析22 6.3本章小结22第七章 结论23参考文献23 附录一：系统电路图24附录二：软件设计程序24农业装备工程学院课程设计说明书7第 一章 绪

8、论1.1课题背景 单片机自1976年由Intel公司 推由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。单片机有两种基本结构形式：一种是在通用微型计算机中 广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器 空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻 址的结构，一般需要较大

9、的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本文讨论的单片机多功能数字钟系统设计的核心是目前 应用极为广泛的 51系列单片机，多功能数字钟配置了外 围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域。20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利转让的形式把8051内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS 等。这些厂家生产的芯片是 MCS- 51系列的兼容产品，准确 地说是与 MCS-51指令系统兼容的单片机

10、。这些兼容 机与8051的系统结构（主要是指令系统）相 同，采用 CMOS工艺，因而，常用 80C51系列来称呼所 有具有8051指令系统的单片机，它们对 8051单片机一般 都作了一些扩充，更有特点。其功能和市场竞争力更强，不该把它们直接称呼为MCS-51系列单片机，因为 MCS只是Intel公司专用的单 片机系列型号。MCS- 51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的 MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成 以 农业装备工程学院课程设计说明书8下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超 8位型、片内闪 烁存储器型。1 1

11、.2课题来源 在日常生活和工作中，我们常常用到定 时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作 的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复 杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当 的 接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐 渐增多，不同的设 备都有自己的控制器，使用起来很不方 便。根据这种实际

12、情况，设计了一个单片机多功能定时系统，它可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进行控制，同时又可以进行时钟校准和定点打铃。它可以执行不同的时间表（考试时间和日常作息时间）的打铃，可以任意设置时间。这种具有人们所 需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。1.3文本的研究工作 利用实验系统的硬件资源设计一个带LED显示的微波炉控制器 控制面板包括:两位数码显 示 十个数字按键键盘 电源按键 电源指示灯 大中小火力选 择 开关 工作流程如下：（1）按下电源键，指示灯亮，通过数字 键设定需要加热的时间 ，并在LED上进行 显示，单位为秒 农业装备工

13、程学院课程设计说明书9 （2）时间设定完后，通过大，中，小三个按键，选择火力的大小，并启动微波炉进行工作（3）LED实时显示剩余的工作时间，定时时间到后自动停止,指示灯灭（4）微波炉运行过程中，若再按下电源键，则微波炉 停止工作，指示灯灭 第二章 系统总体概述 2.1工作原理 微波炉工作分四个步骤分别为：系统待机一用户设定一微波炉加热一加热 完。具体流程如下图 2.1.1。图2.1.1系统流程图系统上电自检后，数码管显示零分，档位通过三个发光二极管显示（分别表 示低档、中档、高档）。键盘分按键 K1,K2,K3,K4,REST 五个按键。K4键为微波炉的计时开始键。K1键为档位选择选择键，选择

14、后相应的发光二极管会发 亮。K2,K3键为时间设定键。REST为复位键。微波炉启动数码管开始倒计时，当倒计时到零分，微波炉会自动关闭，此时发光二极管会闪烁发生提示。各功能实现如下图 2.1.2。系统待机状态用户进行设置系统开始工作任务结 束按REST键或打开微波炉炉 门按任意键接通电源系 统待机状态 工作状态 计时时间为 00分 用户设置状态档位选择按K1键调整时间按K2键按K3键系统 复位按K4键按REST键农业装备工程学院课程设计 说明书10图2.1.2系统功能图 注：高中低三个火力大小用三个发光二极管模拟。2.2 电路设计系统以STC89C52单片机为核心，连接各 外部电路完成人机交互等

15、各功能的控制。系统的总体框图如下图2.2.1。图2.2.1系统的总体框图电路设计部分以单片机控制电路为核心由定时器电路，显示电路，键盘电 路，电源电 路，火力输由电路，档位显示电路共同组成微波炉控制系统 电路。2.3 本章小结 经过对整个系统概述的分析，可以得到一 个大致的系统设计框架，对整个系统设计有个一个大致方向，并根据系统的框架进行各模块的细分与方案论证。单片 机 内部定时器 键盘电路 电源电路 数码管显示 电路火力输由电路档位显示电路农业装备工程学院课程设计说明书 11第三章 各模块方案比较与论证统设计包含显示电路，键盘电路，计时控制电路，档位输由电路，等 多个 部分，每个部分都可以采用不同的方案来实现，但不 同的方案有实现的难易的不同，所以通过思考分析，最终做由最好的选择，使之更加科学和合理。F面对各部分设计方案做分析和选择3.1 档位显示部分方案方案一：通过单片机的一个I/O端口经A/D转换器，转换成三个输 由端口进行档位控制。如图3.1 .1这种方案可以节省单片机接口资源。图3.1.1图3.1.2方案二：直接利用单片机的三个I/O端口进行档位控制