《可编程微波炉控制器系统设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可编程微波炉控制器系统设计报告（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、可编程微波炉控制器系统设计报告编号：E甲11082004年山东省大学生电子设计竞赛山东省第九届大学生电子设计竞赛#可编程微波炉控制器系统设计报告（E题）作 者：翟雷罗权威王光锋指导教师：解则晓王立红李庆忠中国海洋大学工程学院自动化专业可编程微波炉控制器系统设计报告摘 要4一、方案论证51. 主控制器的选型5.2. 数据采集系统的方案选择 5.3. 火力指示电路的方案选择 5.4. 显示电路方案选择 5.5. 音频电路的方案选择 6.6. 键盘电路的分析选择 6.二、硬件电路设计61. 系统硬件框图6.2. 最小系统模块7.3. 显示器设计 8.4. 音频电路系统8.5. 火力强度指示电路 9.
2、6. 火力输出电路.107. 输入量的检测.108. 炉门检测1.1.三、 软件设计121. 主程序设计122. 智能（模糊）控制模式 1.4四、 实验结果与分析 161. 常规模式测试.162. 智能控制测试.165、结论172003年全国大学生电子设计竞赛试题可编程微波炉控制器系统设计报告(E题)一.任务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：图1系统功能模块图.要求1. 基本要求(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。
3、(2) 实现工作步骤：复位待机一一检测显示电路一一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。(4) 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。(5) 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23s的双音频提示音。(6) 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
4、坏。2. 发挥部分(1) 微波炉火力档位的增加。(2) 输出显示方面的扩展。(3) 实现智能控制、信息控制。摘要本系统以可在线下载单片机作为微处理器， 实现了微波炉的智能控制。单片机通过采集、 处理微波炉的状态、食物状态等信息，实现了所有的基本任务，而且对扩展任务中的智能控 制部分进行了很好的实现，禾I用模糊推理算法实现了微波炉的智能控制，获得了良好的控制 效果。为了便于获取微波炉内部的信息状态，我们用电位器产生直流电压信号直接进行A/D转换，分别模拟微波炉中的温度、湿度、食物的热量和重量，通过对这些信息的检测不仅能保 证微波炉安全工作，而且能实现智能控制；对微波炉的火力输出除设计实际的输出电
5、路，还 设计了火力强度指示电路，用来直观地显示火力的变化情况。微波炉的控制分为常规模式和智能模式。在常规模式下对烹调、烧烤和解冻三个功能设 计多个火力强度等级，以及它们之间得组合输出；在解冻时也可根据物体的重量自动确定解 冻时间，在安全方面，除对炉门的状态进行检测，还增加了对炉内温度和物体重量的检测， 以防止温度过高或微波炉的空转。在智能模式下，系统能根据所检测物体的热量和湿度，以 及所选择的火力大小通过模糊推理得出需要加热的时间和被加热物体的重量，这种方式避免 了人工定时所造成的将食物炭化的现象。系统的显示器采用能显示中文字符的液晶显示器，人机界面友好，仅需要几个键选择菜 单就可以实现丰富的
6、输入功能。系统实现了设计任务中的基本功能和所有的发挥部分的功能。在常规模式和智能模式下 分别进行了测试证明所有的火力等级下定时都很准确；模糊控制具有很强的鲁棒性，在输入 信号变化较快的情况仍能计算出合理的加热时间。总之，本系统的功能完全达到了设计任务 要求。山东省第九届大学生电子设计竞赛#一、方案论证根据题目要求、具体任务和现实条件，要实现对微波炉的控制，并对控制过程进行优化， 使食物的烹煮有较好的效果，模糊控制是首选方案，要实现模糊控制思想，采用单片机作为 主控单元成为必不可少的条件。为了使用直观方便，醒目的提示也不可缺少，在设计中加入 火力强度指示电路。根据上述分析和系统稳定性、控制的可实
7、现性、操作简便性和系统的性 价比进行系统方案的选择。下面对系统的实现方案进行论证。1. 主控制器的选型微波炉的控制要求有严格的时序关系，但对微处理器的速度无特别要求，本文拟选用 MCS-51系列单片机作为微处理器，常用的8031或8032单片机需要扩展外围为程序存储器和 数据存储器，但由于其出现的较早，价格比较便宜。8051片内有4K ROM，更能体现 单片”的简练。但是编写的程序无法烧写到其ROM中，并是一次性的。不方便使用。飞利普公司的P89C52不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的 64K程序存储器是FLASH工艺 的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。另外它还
8、具有在线可编程ISP(In System Programming)功能，在设计的目标系统或印刷电路板上可重新配置逻辑，或实 现新的功能而对器件进行编程或反复编程，因此在本系统中采用89C51RD2作为微处理器。2. 数据采集系统的方案选择为了实现对微波炉的智能控制需要对被加热食物的热量、温度、湿度以及重量进行采集，这些信号都是模拟量，因此要通过 A/D转换变成数字量。由于本系统得智能控制模式是模糊 控制，对这四个模拟量得精度要求不是很高，同时为节省成本，本文选用8位A/D转换芯片ADC08093. 火力指示电路的方案选择为了能直观反映加热火力的强度，本文采用 8段红黄绿光柱作为显示器件，用三条
9、光柱 分别指示烹调、烧烤和解冻的火力强度；为了节省单片机的资源，同时使显示电路尽量简洁， 本文采用74HC595接收单片机的串行数据驱动8段显示。4. 显示电路方案选择对微波炉的工作方式和控制方式的设置是通过显示器和键盘来实现的，显示界面是否友 好是决定操作是否简便的主要因素，常用的显示器件是LED数码管，它只能显示数字，这样对工作模式的选择主要依赖大量的功能键来完成，不便于操作。另外，LED数码管不能显示文字等字符，系统工作过程中的状态、信息等不能直观地显示出来。液晶显示器具有功耗低、体积小、接口方便、显示信息量大、能显示汉字和图形等特点， 并且能翻屏显示，分行显示，反白显示，非常适合设计友
10、好的人机界面，本文选用OCM4X8C液晶显示器。5. 音频电路的方案选择凌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。I SD2500DX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I SD2500DX键控分段板作为声音输出电路实现报警和功能提示。6. 键盘电路的分析选择常用的并行键盘虽然反应快，但占用的口线多，不利于其它硬件接口的选择和调整，串 行键盘的反应
11、速度虽然很慢，但只需占用 3根I/O线，给其它器件的选择留下了足够的空间， 因此结合本控制器的特点，我们选择串行键盘。二、硬件电路设计根据上述分析，确定了系统的整体设计方案，根据实际需要对元器件进行了选择和对硬 件电路的设计。1. 系统硬件框图系统硬件电路原理图如下图所示。主要包括单片机最小系统、数据采集模块、火力强度 控制模块、火力强度指示模块、声音控制模块以及照明、排汽等模块。REWOP2.最小系统模块图2硬件电路原理框图最小系统模块包括主控单元和基本外围电路，具体如下图所示+5V104C9R4 510R5cGN【丄一 一.RS23 2丁J?CON1 0RE SETRSTV+Vc c216
12、GNDIN2C2Vc c9R2 OUTIN1Vc cC1 T 1 OUTGNDP00RXDP01C3C2 +P0-24C2 -I XD50、1 2 3R25 10L3L 4J?P1.0P1. 0P1. 1P1. 2765P1.543CON22Vc c1CON96 MHz3 0p30p98R3KC7C6C4P1.6P1. 7P1.3P1.4151R1 OUTDNGCV6R1 IN13R2 IN8T 1IN1 11 2 IN1 0C1 +1C1 -3R1510F51F41P1.6987654321V+Vc cV-GNDR1 INR1 OUTR2 INR2 OUTT 1 INT1 OUTT2 INT
13、2 OUTC1 +C2 +C1 -C2 -HIN2 32 CPP1. 12P1. 23P1. 34P1. 45P1. 56P1. 67P1. 78RE SET 9RXD10TXD1 1P3. 212迅P3. 313 &P3. 414P3. 515WR16已RD17 GX218X119GND20P10Vc cP11P00P12P01P13P02P14P03P15P04P16P05P17P06RE SETP07RXDE A/VPTXDAL E /PINT 0PSE NINT 1P27T0P26T1P25WRP24RDP23X2P22X1P21VssP208 9c 51最小系统电路原理图7 4L S0412U23456789101 1121314151639P0.(38P0.37P0.:36P0.:35P0.-34P0. i33P0.(32P0.3130AL 1/2 9PSE28P2.27P2.(26P2. i25P2.-24P2.:23P2.:22P2.21P2.(Vc c4017EN71J?P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5
