可编程微波炉控制器系统设计概要.docx

可编程微波炉控制器系统设计概要.docx

《可编程微波炉控制器系统设计概要.docx》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概要.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

可编程微波炉控制器系统设计概要

可编程微波炉控制器系统设计

摘要本可编程微波炉控制器系统,以AT89C52单片机为核心,由计时系统、手动键

盘、温度测量、语音发声、网络控制器、状态显示等功能模块组成。

本系统对功能设置、

数据装入和定时设定功能进行了重点设计。

此外,扩展了液晶显示工作状态、数码管时

间显示、微波火力档位设定、火力指示、温度测量与显示、语音提示、Internet远程控

制等功能。

其中常规基础部分可以选择火力并设定加热时间,系统通过发光二极管显示

选择的火力当。

系统启动后开始倒计时,数码管显示剩余时间。

此外系统还能通过温度

传感器DS18B20测量事物的温度,通过LED显示。

LED还能显示所选择的键入的烹饪方案。

计时结束即工作完毕时,系统发出警报。

智能控制部分还可以通过Internet实现远程控

制,设定微波炉的工作方案,预制启动和结束的工作时间,LED显示IP地址等功能。

关键词AT89S52;自动控制;远程控制;无线传输

1绪论

微波炉已有50多年的发展历史。

时至今日,微波炉已实现了高度工业化规模生产。

主要生产为日本、韩国及欧洲的一些发达国家。

我国自80年代开始小规模生产微波炉,发展至今,已具有相当的生产能力,成为该行业不可小视的生力军。

微波炉在世界上发达国家的家庭普及率很高。

美国是微波炉最大的消费市场。

中国老百姓也已经开始认识和接受微波炉,可以预见,中国也将成为一个巨大的微波炉市场。

随着科技的发展,生活水平的提高,人们对微波炉的要求也越来越高。

未来的发展趋势将是智能化、信息化,使微波炉的发展更人性化、功能越来

越完善。

为此,我们选择了可编程微波炉控制系统设计作为自己的课程设

计,设计一个高质量的信息智能微波炉控制系统,使微波炉更人性化,使用

更方便。

2系统方案与论证

为了能够设计出一种成本低廉,精确度较高,操作简单,界面更友好的微波率控制系统,本设计通过方案论证选择最合适的一个。

2.1主控制器

方案一:

采用数字逻辑芯片。

本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。

各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。

由于键盘控制信号繁多,系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂,用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难,需要用中大规模的可编程

逻辑电路。

这样,系统的成本就会急剧上升〔相对于方案二〕。

因此,本设计并未采用这种方案。

方案二:

采用单片机作为整个控制系统的核心。

鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉,我们的设计采用了主从双AT89C52单片机系统。

其中一片作为主控制器,主要负责系统的控制与协调工作。

具体方案如下:

首先,利用单片机多中断源的协调处理能力,通过中断接收键盘送来的信号,确认功能设置,实现数据装入,同时接收时钟芯片PCF8563的秒脉冲信号作为基准信号,完成计时任务。

其次,从CPU根据主CPU发出的信号控制语音播报、远程操作等功能。

这样的设计使安装和调试工作可以并行进行,发挥团队优势,极大地缩短了总体设计和制造的时间;同时可以降低单个CPU的工作量,为发挥部分的制作以及其他功能扩展提供了充足的内部空间和更多的外部接口。

综合考虑以上因素,我们采用了方案二。

2.2键盘显示模块

方案一:

采用Intel8279可编程键盘/显示接口芯片。

Intel8279是一个专用的显示器键盘接口,它用硬件完成对显示器和键盘的扫描,大大方便了用户,使程序变得简洁、易读和模块化。

但其缺点是8279为并行接口芯片,占用CPU端口多,需要CPU有比较强的负载携带能力。

方案二:

采用了HD7279A数码管/键盘串行接口芯片。

HD7279A可同时驱动8位共阴式数码管,同时还可连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成显示键盘接口的全部功能。

其优点是采用串口通讯,占用CPU端口少,对CPU负载携带能力要求低,使主控制器又余力实现更强的控制功能。

考虑到该控制系统比较复杂,CPU需要驱动较多的电子器件,故我们采用了方案二。

3系统总体设计

3.1总体设计

系统框图如图3-1所示。

图3-1系统总体设计框图

3.2各模块具体实现原理分析

1单片机系统:

整个硬件系统的核心,它既是协调整机工作的控制器,又是数据处理器。

我们采用了ATMEL公司的AT89C52单片机。

它是一款低功耗、高性能的CMOS型8位单片机,其内含256个字节的RAM,8KBFLASHROM,3个16位定时器/计数器。

图3-2键盘显示电路

2显示模块:

如图3-2所示。

我们的显示单元采用LED、LCD双屏幕显示。

LED显示模块由HD7279A驱动,LCD显示器采用金鹏电子有限公司生产的OCMJ4*8C系列液晶显示器。

该中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形,具有绘图及文字画面混合显示功能。

即可采用并行接口、又可采用串行接口,连线较为方便。

采用LED显示,可以避免光线较弱时使用不便。

LCD显示信息量大,配合我们开发的全程菜单操作环境及全中文的提示参数显示,可以显示较为丰富的菜单与工作数据。

LED与LCD的同时使用即可以满足显示数据的基本

功能,又可以达到输出显示方面的扩展要求,实现了非常友好的人机界面。

3掉电存储:

系统预制的菜谱以及通过网络下载的菜谱,要求掉电不丢失,为此我们采用ATMEL公司的24C04E2PROM。

24C04是一个4Kb的支持I2C总线数据传送协议的串行CMOSE2PROM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。

4定时模块:

为提高定时精度,我们采用日历时钟芯片PCF8563作为秒脉冲发生器,如图3-3所示。

PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片,它提供一个可编程时钟输出,一个中断输出和掉电检测器,所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递。

设定好PCF8563的CLKOUT输出频率控制字,即可输出所需频率的脉冲信号,在本设计中所用频率为1Hz。

单片机在该秒脉冲的作用下可实现倒计时以及声音提示音延迟控制。

另外在给PCF8563送入初始的日历信息后,PCF8563中的日历就会自动运行,经单片机读取、处理后在液晶显示器上显示。

而且该部分电路还加了掉电保护功能,在主供电系统意外断电时,即Vcc为0V时,D1截止,3.6V备用电源通过D2继续给PCF8563供电,保证8563的正常运行。

5自动称重电路模块:

采用8位兼容AD转换器ADC0809。

ADC0809是一个单片CMOS器件,带有8通道多路模拟开关和微处理兼容控制逻辑。

在设计中我们用电位器虚拟食品重量,将模拟量电压转换为单片机可识别的数字量,查询内置表格实现火力和时间自动调节。

如图3-4所示。

图3-4

AD转换电路

6服务器模块:

采用ATOPTIGERLINK串口服务器GW21S-256将TCP/IP协议串口通信协议转换,实现信息设备网络化,由远程Web页面向本地微波炉发送指令、下载菜谱等,实现微波炉的信息控制。

7电话控制器:

利用现有的发达的公用电话网络（PublicSwitchedTelephoneNetwork,PSTN进行基于DTMF（DualToneMultipleFrequency双音多频的电话远程控制,由单片机进行数据和信息处理,控制微波炉实现相应功能。

用户可通过任意一部双音频电话（包括手机、电话分机对本地微波炉进行操作。

8音频放大电路:

为了将音频小信号放大输出,需要用到音频放大电路。

设计中采用了LM386,电路如图3-6所示。

信号通过隔直电容C55与限流电阻R56从运放反相输入端输入,放大后经滤波电容C64从扬声器输出。

通过调节R76可改变音量的大小。

9无线遥控系统:

采用无线收发模块SC2262以及SC2272-L4进行编解码,以此实现微波炉控制器系统的远程电话智能化、信息化控制功能。

选择添加无线遥控系统主要是为了增加系统的灵活性与可扩展性,并且这种分离构建的无线射频遥控系统可以灵活的扩展为多个家电的无线控制。

R

4系统软件设计

4.1系统软件流程图

省电模式如图4-1所示,工作模式如图4-1所示。

4.2系统操作说明

键盘功能:

如表1所示。

1~3为火力档位选择键,4为自定义模式键,5~8为预制菜谱选择键,其他为功能键。

✧火力档位选择键,进入时间设置菜单,用增加A、减少E键选择需要的时间,按确定键B进入运行状态。

✧自定义模式键,进入火力设定菜单,用增加、减少键选择相应的火力,在按确定键进入时间设定菜单,再按对应功能键选择需要的时间,再按确定键进入运行状态。

✧预制菜谱选择键调用内置菜单,系统将智能感应

食品重量,自动选择相应的火力和时间,只需按确定键即可确认运行。

✧预约模式键,进入设定时间,按对应功能键选择需要的时间,再按确定

表1键盘分布

键返回开机显示菜单,液晶屏将显示一个标志,提示系统进入预约启动状态。

✧测试键,4位数码管交替显示全亮和全灭两种状态3秒钟。

测试期间按开机键,停止测试,数码管全亮,系统进入工作模式;按下测试键,数码管熄灭,系统回到省电模式。

测试键只在待机模式下有效。

✧开机/复位键,开机系统从待机状态进入工作状态,液晶屏显示主菜单。

工作状态下按开机/复位键,系统从工作状态回到待机状态。

LED时间显示为

00.00,LCD显示微波功率控制信号为0。

✧语音开关键,选择是否在进入相应功能时伴随有语音提示。

✧取消键,在工作状态下返回初始开机状态,液晶屏显示主菜单。

5结论

本系统以AT89C52芯片为核心部件,根据综合电子技术、信号与系统以及单片机原理的知识,通过软件实现了微波炉的可编程控制系统,且各项功能达到了设计要求。

在系统的设计过程中,我们力求硬件线路简单,充分发挥软件编程方便灵活的特点,并最大限度挖掘单片机片内资源,来满足系统设计要求。

融合电话、网络远程控制技术,实现微波炉的智能控制、信息控制（见附图二。

因自己的能力有限,该系统还有许多值得改进的地方:

例如硬件系统的集成度还可以进一步提高,控制系统的容错功能有待于进一步加强,以增强用户使用的安全性,软件中某些逻辑判断方面的算法还有待于进一步优化。

参考文献

[1]管继刚.物联网技术在智能农业中的应用[J].通信管理与技术,2010（3:

24-27.

[2]孙科.物联网在现代农业上的应用[J].无线互联科技,2012（3:

19.

[3]龚道礼.基于无线传感器网络的环境监测系统研制[D].中国地质大学,2011:

8.

[4]胡汉才.单片机原理及系统设计[M].北京:

清华大学出版社,2001:

20-26.

[5]刘守义.单片机应用技术[M].西安:

西安电子科技大学出版社,2002.

[6]戴勇,周建平,梁楚华,赵二明.基于AT89S52单片机的多功能智能温室测控系统[J].

农机化研究,2009（5:

139.

[7]龚元石,李子忠.FDS探针两种埋设方式下土壤水分的测定及其比较[J].农业工程学

报,1997,13（2:

242-244.

[8]来清民.传感器与单片机接口及实例[M].北京:

北京航空航空大学出版社,2008:

139

-141.

[9]钟亚飞.基于单片机的温室二氧化碳测控系统的设计[D].山东科技大学,2011:

13.

[10]荚庆,王代华,张志杰.基于nRF905的无线数据传输系统[J].国外电子元器件.2008,

（1:

29-31.

[11]赵建华,沈永良.一种自适应PID控制算法[J].自动化学报,2001,27（2:

417-420.

[12]刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真[M].北京:

电子工业出版社（第2版,2004,9.

[13]张宇河,金钰.计算机控制系统[M].北京;北京理工大学出版社,1996.

[14]IbrahimKayaNusretTanDerekP.Atherton.ArefinementprocedureforPID

controllers[J].ElectricalEngineering,（2006（88:

215–221.

[15][美]KatsuhikoOgata.陆伯英,于海勋等（译.现代控制工程（第三版[M].北京:

电子工

业出版社,2000,3.

附图一

附图二浏览器WAP网关InternetWeb/Wap服务器PC端远程控制软件集中管理调配１１