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1、家电原理与维修课程设计微波炉电路设计姓 名： 黄志岗 学 号： 09325108 专 业： 电子信息工程 班 级： 093251 指导教师： 徐坚 2011年12月 20日一.摘要随着人们生活水平的不断提高,现代化的厨房电器已成为人们日常不可缺少的家用电器。不断更新的现代化家用厨房电器，极大地方便和丰富了们的家庭生活。如微波炉已经成为现代城市生活中人们不可缺少的烹饪工具，现在的微波炉已经可以做到煎、煮、烤、烘、焖、炖、蒸、烩等多种烹饪方式，做出各种营养美味的食物。与其他烹饪工具相比，微波炉具有热效率高、耗电量少、烹调速度快等优点。合乎经济原则，也比传统烹饪节省时间。由于独特的加热原理，它可以有
2、效保持食物原有的色、香、味与营养成份，还可以迅速解冻食物，保持食物的水分与鲜嫩。而且微波炉使用中绝少产生油烟与炽热空气，使厨房保持清洁。微波炉有如此强大的功能与新技术的不断应用是分不开的。例如，微波炉的智能化、多功能化、节能化、健康化、操作简便化的发展，使得微波炉的发展前景越来越好，越来越受到人们的欢迎。微波炉，顾名思义是用微波来加热，用的频率是24. 5亿赫左右的超短波，它由磁控管产生，经微波炉金属器壁反射再反射后，被炉中的食物吸收。食物能吸收微波是因为食物中含有水分13。水分子为极性分子，一端为正极，一端为负极，而微波是电磁波，有正半周与负半周。24. 5亿赫即表示该微波在一秒钟内变换正负
3、极达24. 5亿次，每换一次，水分子即跟随反转一次；由于水分子一直振动反射，也就摩擦生热，热被食物分子吸收，食物就会变热、变熟20。微波炉控制器系统以P89V51RB2FN单片机为核心，由液晶显示模块、语音电路模块、键盘模块、掉电存储模块、电源模块等功能模块组成。本系统对基本的功能设置、数据装入和定时功能进行了重点设计。此外，还扩展了微波火力八级档位设定、烹调模式、语音提示、烹调预约时间设置、模拟无水及无物自停等功能，对微波炉的基本功能进行设计与创新。二.设计要求鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，我们的设计采用了P89V51RB2FN单片机作为主控制器，P89V51RB2FN
4、是一款80C51 微控制器，包含16kB Flash 和256 字节的数据RAM ，3 个16 位定时器/计数器，8 个中断源，4 个中断优先级，2 个DPTR 寄存器19；主要负责系统的控制与协调工作。具体方案如下：首先，利用单片机检测各种模拟信号，通过接收键盘送来的命令，确认功能设置，实现数据装入和实时监控，其次，根据CPU发出的信号控制语音播报、显示等功能，用软件实现系统定时功能，节省了硬件成本的开销。这样的设计使安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间，综合考虑以上因素。 3. 设计思路本方案的基本原理如图2.1所示，控制系统的原理图见附录。单片机及外围电路交流输入
5、整流虑波输出调整单元液晶显示模块图2.1 系统原理框图掉电存储模块键盘模块语音模块三.电路设计模块1液晶显示器LCD模块LCD是一种被动显示器，具有功耗低，显示信息大，寿命长和搞干扰能力强等优点，它不仅省电，而且能显示大量的信息如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高，在低功耗的单片机系统中得到大量使用。1随着液晶显示技术的发展，LCD显示器的规格众多，其专用驱动芯片也相互配套，使LCD在控制和仪表系统中广泛应用提供了极大的方便。本微波炉控制器系统要显示各种工作模式、微波炉火力档的设定、预约时间和工作时间等等图文复杂的信息，故选择液晶显示器作为显示模块。本系统采用的是FYD128
6、64-0402B17型号的液晶显示器。FYD12864-0402B液晶显示器是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字，也可完成图形显示；低电压低功耗是其又一显著特点。17由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。2
7、.键盘模块独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图3.1所示。图中按键输入均采用低电平有效，些外，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。当I/O口线内部有上拉电阻时，外电路可不接上拉电阻。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。1 方式。P1.2P1.4P1.3P1.1P1.0P1.5P1.6P1.7VCC图3.1 独立式按键电路AT89C513.语音处理电路模块在本设计中，提示音及语
8、音播报功能都需要语音电路实现。本设计采用了ISD1730芯片实现语音处理功能，ISD1730属于华邦ISD公司2007 年新推出的单片优质语音录放电路，该芯片 提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（ vAlert ） , 双运作模式（独立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部 包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。其特点为可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年；两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式；可处理多达 255 段信息；有丰富多样的工作状态提示；多种采样频率对应多种录放时间；通过音频
9、放大器放大输出；音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。该电路可以在单片机的控制下实现按地址录、放音，并能检测到放音是否结束。根据设计需要，语音提示音播放伴有LED灯闪烁提示，直观方便。 ISD1730 的独立按键工作模式录放电路非常简单（见图3.3），而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。 在按键模式工作时，芯片可以通过 LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定 4 种提示音效。图3.3 语音电路4.LM7805三端稳压电源8单片机控制系统以及外围芯片供电采用LM7805三端稳压器件，通过
10、桥式整流，然后进行滤波稳压。可提供5V直流给单片机，如下图3.4所示。图3.4 电源电路5.掉电存储模块为了在断电的情况下能保存好已经设置好的时间和菜单等数据，为此系统采用24C01 E2PROM。24C01是一个4Kb的支持I2C 总线数据传送协议的串行CMOS E2PROM 可用电擦除，可编程自定时写周期（包括自动擦除时间不超过10ms 典型时间为5ms）的串行E2PROM。当系统在工作过程中，遇到突然断电的情况下，系统会把断电前的状态和数据自动存进24C01 E2PROM中，在系统重新开始工作时自动从24C01 E2PROM中读取数据，以继续完成没有完成的工作，实现了系统的掉电存储功能。
11、四.系统软件设计根据实际的硬件电路，为了有效地实现系统的基本功能，用软件方法实现了系统的定时功能、控制系统的语音播放、控制液晶显示等等。软件设计主程序流程图、按键功能扫描子程序图、预约时间子程序图、火力模式子程序图、火力自定义子程序图、烹饪模式子程序图、液晶显示子程序图、语音播放子程序图、定时服务子程序图和按键扫描子程序图分别如下图所示。4.1.1主程序 主程序负责与各子程序模块的接口和检查键盘功能号，流程图如图4.1所示。4.1.2按键功能扫描子程序本系统的矩阵式键盘的工作方式采用的是程序扫描方式，为了能及时发现有键按下，CPU必须不断调用键盘处理程序，对键盘进行扫描以确定调用哪个功能子程序
12、。通过调用按键程序扫描子程序，检测哪些功能按键被按下就进入哪种状态模块，以调用哪个功能子程序，进入哪种工作状态，不断地循环扫描，流程图如图4.2和图4.9所示。4.1.3烹饪预约时间子程序进入烹饪预约时间子程序，通过加、减按键和确定键来对时间进行设置，首先是对时的设置，按确定键再对分进行设置，接着对秒进行设置，每次设置完就要按一次确定键，以完成对时间的设置。时间设置完毕返回等待系统开始烹饪，流程图如图4.3所示。4.1.4火力模式子程序进入火力模式，通过加、减键，来设置烹饪时间，流程同预约时间的设置相同，时间设置完毕就直接开始烹饪，流程图如图4.4所示。4.1.5火力自定义子程序火力自定义模式
13、，既要设置火力，也要设置烹饪时间，流程是先通过加、减键设置火力档，最高是8档，最低是1档，确定以后再通过加、减键开始设置烹饪时间，火力和烹饪时间都设置完毕，直接开始烹饪，流程图如图4.5所示。4.1.6烹饪模式子程序烹饪模式是系统预先已经设置好烹饪时间和烹饪火力，只要按确定键就马上进入开始烹饪状态。流程图如图46所示。4.1.7液晶显示子程序液晶显示子程序显示各模式的工作状态，如显示火力模式、烹饪模式、预约时间和烹饪时间，液晶显示器采用的是并行通讯的工作方式。流程图如图4.7所示。4.1.8定时服务子程序程序检测系统是否开始烹饪，当系统已经进入烹饪状态，定时服务子程序开始工作，首先通过按键扫描
14、判断预约时间标志按键是否被按下，当有按键按下进入预约时间的定时服务，如果没有按键按下，直接进入烹饪时间的定时服务。流程图如图4.8所示。4.1.9语音播放子程序进入语音播放子程序，当预约时间结束，响应播放语音提示，当烹饪时间结束，响应播放语音提示。语音播放有五种情况，分别是烹饪时间结束、烹饪预约时间结束、炉门检测、无水及无物五种情况，由三个按键模拟后三种情况，程序不断地对这五种情况进行扫描，当任何一种情况发生，系统立即响应并播放提示音给用户。流程图如图4.10所示。开始初始化液晶初始化调用键盘扫描子程序调用液晶显示子程序调用语音播放子程序结束图4.1 主程序流程图调用按键操作子程序保护现场调用
15、预约时间子程序?调用火力模式子程序?调用预约时间子程序调用火力模式子程序YNY调用火力自定义子程序?NY调用火力自定义子程序调用烹饪模式子程序?N调用烹饪模式子程序恢复现场返回图4.2 按键功能扫描子程序YN保护现场预约时+199?预约时=0是减键?预约时-1=0xFF?预约时=99确定键?图4.3 烹饪预约时间子程序恢复现场返回是加键?预约分设置预约秒设置确定键?确定键?YYYYYYNNNNNNNY保护现场是减键?是加键?火力档位+18?火力档位=8火力档位-1=0?火力档位=0确定键?调用火力模式子程序恢复现场返回图4.4火力自定义子程序NNNNNYYYYY保护现场烹饪时+199?烹饪时=0是减键?烹饪时-1=0xFF?烹饪时=99确定键?开始烹饪图4.5 火力模式子程序
