PDF《《工业控制计算机 }2008年21卷第4期》

《 工业控制计算机 }

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0 8年21卷第 4期 基于单片机的可编程微波炉控制器系统设计 P r o gr a m ma bl e Co n t r o l l e r S y s t e m De s i gn o f Mi c r o wa v e Ov e n s B a s e d o n SCM 袁庆辉 ( 滨州职业学院, 山东 滨州

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0 3 ) 曹卫 芳(泰山医学院放射学院医学工程学教研室, 山东 泰安

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1 6 ) 摘要设计采用89C5 2单片机作为控 制核心,以PtlOO热敏 电阻作为温度 传感器,结合LED显 示 以及 必要 的外围电路 , 完成微波炉的 可 编程 智 能控 制 .

整 个 电路 设 计精 密,经过调试,切实可行 . 关键词:单片机,微波炉.控制器Ab s t r a c t Th i s de si gn u s es t h e

8 9C5

2 mon ol i t h i c i nt e gr a t ed c i r cu i t t o t ak e t h e c on t r o l c or e, b y t h e Pt l

0 0 t ak e n t h e t emp er a t u r e s en s or , u n i f i e s t h e L ED demon s t r a t i on as wel l a s t he e s s en t i a l pe r i ph er y el ec t r i c ci r cui t , an d c ompl e t es t h e m i c r owav e o v en t h e p r ogr am ma bl e i n t el l i ge n t con t r ol T h e e n t i r e ci r cu i t de s i gn pr ec i s i on i s pr ac t i c al a f t e r de bug gi n g. Ke y wor d s: SCM, mi cr o wa ve o v en , c on t r ol l e r 现有市售的微波炉其 主要 弊端 为 :不 能按既有程序进行烹 调, 在节能方面也未做过多考虑.烹调经验告诉我们 , 家常菜大 多可按 固定程序烹调 、 炖肉 、 煮饭 、 烘烤.若采取分时 、 分档 火力 加热,则可节能.本微波炉控 制系统功能比较 齐全,本设计在火 力档位设 了解冻 、 烹调 、 烘烤 、 保温 、 自定义加热 、 自定义烹调 以 及按给定程 序烹调等七种主要功能 ,其 中程序烹调共设 置了八 种不 同的烹调流程 , 供用户选择. 在控制方面 , 实现 了智能化 , 信息化管理 , 并且 具有 密码 开锁功能,即只有知道相应模式键继续运行的号码 的人 , 才能对该机进行操作.

1 硬件设计本系统的硬件组成可以分 为:电源部分、按键部分、LED数码管显 示部分、数据采集部分、控制端口部分 .并且在显示方面叉增加了五 个数 码管,用以显示 当前的微 波炉所进行的流程.1.1温度 控制部分 P t l

0 0设计数据采集是通过Ptl00型 铂热电阻传感器来进行的.铂电阻 在O℃时的额定电阻 值是1OOn,是 一 种标 准化的器件.Ptl00的 特性 公式为:R1=Rox(+Axt+B*+C*(f―loo)x#)其中:A=3.9082xl01.B=一5.802xl01/℃2.C=~4.2735x1O1/℃ ( 低于O℃)或O(高于OoC) , R . 为O℃时电阻 的电 阻值 . 采用 P t l

0 0热 电阻测量温度有两种方法 , 其一是 查表法 , 是 将代表铂 电阻阻值与温度对应关 系的一 个表格存储在微处理器 的内存 区域 , 利用表格将一个测量 的P1电阻值转化 为相应的线 性 温度 值,这种方法 只能包含有限的电阻/ 温度对应值,测量数据不精确. 另一种方法是根据实际测量 的电阻值 , 采用 以上公式 直接计算温度. 此种方法 可通过软件编程实现. 本设计中采用第 二种方法测量.1_2防微 波泄 漏设计为消除微 波电磁场对热 电阻热 电势 曲线 的影响及保 护热 电阻,在热电阻外 部附加屏蔽保护套 , 并在热 电阻从炉体 出口处 附 加微波泄漏 吸收装置 ,以防止 由热 电阻与炉壁之间 的间隙造成 微波泄漏.

1 .

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9 C

5 2单 片机 此方案的控制部分采用

8 9 C

5 2单 片机 ,整个系统可 编程 , 使得系统的灵 活性大大增加 .整个设 计的结构如 图1所示 .

1 . 4键盘/ 显示接 口电路 : 本设计 中采用 9位LED显示 电路及矩阵式键盘接 口技术 , 如图2所 示.炉腔温度1-4模 数转换I-,r i ± !l 、

8 9 c

5 2 厂L―― ――_ _ J r―――――] I : 兰三』 、 圈1整体 结构 设计框图图2键盘/ 显示接口电路图 在键盘中按 键数量较 多时,为了减 少I/O口的 占用 , 通 常将 按键排列成矩阵形式 , 如图 2所示. 在矩阵式键盘中, 每条水平线 和垂 直线在交叉 处不直接连通,而是通 过一个按键 加 以连 接 .这 样,一个端口(如P1口 ) 就可以构 成44=16个按 键,比之 直接 将端 口线用于键 盘多 出了一倍 , 而且线数越多 , 区别越明显 , 由此 可见 , 在需要 的键数 比较多时 , 采用矩阵法来做键盘是合理的.

1 .

5 数据采集部分数据采集部分利用4052做 成 了八 通道采集系统,通 过滤波、整流 、 模拟量开关 、 经放大后将数据送人单 片机 . 设计框图如 图 3所 示艇;

L―――― ― l 圜图3数据采集和控制端 口框 图 维普资讯 http://www.cqvip.com 基于单片机的可编程微波炉控制器系统设计

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6 控制端口部 分 控制 端13部分通过将两 片164引到两片驱动电路

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0 3和 两片

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4 5 1上,然后输 出控 制量 , 各种输 出控制 量就是从 这里 输出的.设 计框图如图3所 示.2软件设 计 在软件 的设计上 ,除了达到 了可编程微波炉控制系统设计 的基 本要求以外 , 还考 虑到了微 波炉火力档位的增加,即增加 了 保温功能 、自定义加热功能.由于采用了其中一个键作 为模 式键,其他键作为修改键 的设计 思路 , 这使得设计 流程简 洁明了 , 容易编读.

2 .

1 P WM脉宽调制设计 在本设计 中, 为消除谐波存在 引起 的电磁干扰 ( E MI ) , 避免 产生畸变功率使装置的功率 因数降低 ,采用 了PWM技 术消除 谐波 和降低 T H D.采用 了由软件编程产生 P WM 调制波.

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2 MODE模式键 档位 设计为 : 定时、 保温 、 烘烤 、 烹调 、 解冻、防泄 漏检测 、 自 定义控制 . 传统 的微波炉的按键功能 比较少 ,本设计在传统的基础增 加了部分可实现且实用性较高的功能. 各个键的功能具体工作原理是 : 在主程序 中,不断的扫描键 状态 , 然后转入键服务子程序.当有开关键 按下时 , 系统就进入 服务待机状态 , 然后 电路进行 自我检 测程序 , 即使 4个数码管交 替显示全亮和全灭;

此时,只有MOD E键才起作用,一旦按下MODE键,数码管就开始显示COD E ― O

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1 , 此时,移位键可以选中某一位 , 然后增数键可以对其进行修改 . 当修改的数字与系 统所规定的特定数值相等时 , 就可 以进入下一级菜单 的功能 , 比如, 当数字被修改为 O

1 1 3时,再按 一下 MOD E键就可以进入设 定烹调程序号的服务程序 , 此 时数码管显示 为PTCN 一1,此时1的小数 点发亮,表示该位可以被修改,只要 按下增数键,1就 开 始改变 , 此时继续按 MOD E按键 , 该功能结束 , 并返 回原状态. 再如,当显 示被修改成 COD E 一0114时 , 按下MODE键进入烘烤设置状 态.此时 显示为HOU D一5555,它表示烘烤温度,此时按移位键 , 则小数点 在 4个 5的下方循环移动 , 小数点在哪 个数 字底下表示那个数字可以被修改,继 续按MODE按键,则烘烤温度被送入 内存 , 进入烘烤时间设定状态 , 数码 管显示为 : HO S J 一5555, 此时可以用 同样 的方法操作 , 实现修改设 定. 如没有修 改或不 是 以上 六种状 态则 返回COD E ― O

1 1 1状态,这样就 区分 了不 同的功能设 置,也防止 了无 操作,如果显示改成密码 , 还可 以起到不被他人使用的功能 . 键的操作流程就如 图 4所 示.本设计所涉及到的程 序很长,所 以流 程 图是 编写程序和检查程序 的重 要资料,几 个 比较 典型的及 本设计中用 到的流程图如图

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7 .其中图 6是模式键开始运行的流程图. 经过对各个功能部分的全面测试 表明系统 的功 能达 至 了预 期要求.3结束语 本........