基于单片机的微波炉控制系统设计 毕业设计论文.docx
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基于单片机的微波炉控制系统设计毕业设计论文
南京工程学院
自动化学院
本科毕业设计(论文)
题目:
基于高性能单片机的
微波炉控制系统设计
专业:
自动化(数控技术)
班级学号:
学生姓名:
指导教师:
起迄日期:
2012.2~2012.6
设计地点:
实验楼_
GraduationDesign(Thesis)
DesignofMicrowaveOvenControlSystemBasedon
High-performanceMCU
By
Supervisedby
SchoolofAutomation
NanjingInstituteofTechnology
June,2012
摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透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,再根据具体硬件结构,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MCU编制软件系统,结合8位数码管(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。
系统由计时控制、火力设定、用户界面、音响发生几大模块组成。
能够根据键盘输入完成相应的功能,同时使用LED显示系统状态,并进行响铃提示。
关键词:
微控制器;微波炉;控制器
ABSTRACT
Withthecomputerpenetrationinthesocialsphereinrecentyears,andthedevelopmentoflargescaleintegratedcircuits,microcontrollerapplicationsarecontinuallydevelopingdeeply,becauseofitspowerfulfunction,smallsize,lowpowerconsumption,cheapprice,reliableperformance,easilyusing,etc,itisparticularlysuitableforsystemswithcontrol.Itisusedmoreandmorewidelyinautomaticcontrol,intelligentinstruments,meters,dataacquisition,militaryproductsandhomeappliancesetc,SCMisoftenusedasacorecomponentinaccordingtothespecifichardwarearchitecture,anditisoftencombinedwithapplication-specificfeaturesofthesoftwareobjectstomakeperfect.
Microwaveovencontrolsystemdesignusedthemicrocontrollerasthecore,basedonMCUpreparationsoftwaresystem,combinedwitheightdigitaltube(LED)displayandnecessaryperipheralcircuitstocompletethemicrowaveovenprogrammableintelligentcontrol.Systemconsistedofseveralmodulessuchasthetimecontrolling,firesetting,theuserinterface,sounddesign.Itcouldcompletethefunctionunderthekeyboard,meanwhileusedtheLEDtodisplaythestatusofsystem,andpromptedusthrougharinger.
Keywords:
microcontroller;microwaveoven;controller
绪论
1.1引言
现在可以说单片机是百花齐放,百家争鸣的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽有,有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。
目前,在生活、生产的各领域中,凡是有自动控制要求的地方几乎都会有单片机的身影;从简单到复杂,从空中、地面到地下,凡是能想象到的地方几乎都有使用单片机的需求。
现在尽管单片机的应用已经很普遍了,但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目,因此,单片机的应用大有前景和拓展空间。
单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化,有助于提高劳动效率,减轻劳动强度,提高产品质量,改善劳动环境,减少能源和材料消耗,保证操作安全等。
随着数字集成电路技术的发展,加上采用了先进的石英技术,自动控制具有计算准确、性能稳定、携带方便等优点。
单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上,更重要的意义还在于:
单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能使用单片机通过软件方法实现了。
这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术,称之为微控制技术。
微控制技术是一种全新的概念,是对传统控制技术的一次革命。
随着单片机应用的推广普及,微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。
[1][2]
1965年,乔治·福斯特对微波炉进行大胆改造,与斯本塞一起设计了一种耐用和价格低廉的微波炉。
1967年,微波炉新闻发布会兼展销会在芝加哥举行,获得了巨大成功。
从此,微波炉逐渐走入了千家万户。
由于用微波烹饪食物又快又方便,不仅味美,而且有特色,因此有人诙谐地称之为“妇女的解放者”。
传统的微波炉容易产生设定误差,定时不够准确,会造成过快或者过慢,这样会影响食物的美味。
基于单片机的微波炉控制系统设计,正是利用单片机的多功能控制的特点,进行微波炉的系统控制设计,改变了传统微波炉时间不明显,控制零件繁多的局面,所以利用微处理器进行定时、准点控制,具有很大的应用市场潜力。
1.2课题背景
单片机自1976年由Intel公司推出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。
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。
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。
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。
不仅能满足生产、生活需要而且还有很多功能可供开发,有着广泛的应用前景。
1.3课题研究来源
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、洗衣机定时警报等。
早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路硬件设计制作的,其定时准确性和重复精度都不是很理想,精确度低,不能实现准点控制。
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,如数控机床控制系统,自动化生产线系统等,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。
单片机功能强大,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,种类繁多,这样使用起来很不方便。
根据这种实际情况,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,既减少了繁多的多控制器,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,提高了生产率,扩大了数字化的范围,为家庭数字化提供了可能。
1.4本文主要研究工作
本课题主要是对家用微波炉控制系统的研究,确定系统的整体方案,编写程序来实现微波炉控制的基本功能。
主要工作是掌握单片机应用技术,显示技术,电子技术等相关知识,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大火、中火、小火,模拟仿真中用不同颜色LED模拟。
实现工作步骤:
复位待机——〉检测显示电路——〉设置输出功能和定时器初值——〉启动定时和工作开始——〉结束加热、音响提示。
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00-00-00。
具有8位时间预置电路,按键启动时间设置,最大预设数为23小时59分59秒。
设定时间初值后,按档位选择键,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。
当计时到时间小于20s(可以通过软件修改任意响铃提示时间)则断开微波加热器,并给出声音提示,即扬声器输出提示音。
设计中具体的问题有:
(1)如何进行时间设置(时、分、秒)和时钟倒计时功能;
(2)如何设计智能火力控制
(3)如何设计显示模块显示时间;
(4)如何设计按键设置;
(5)如何设计音响提示声音;
(6)如何设计微波炉工作或者停止
1.5本文结构
本文以微波炉的控制系统设计为研究对象,以单片机的应用为背景,对微波炉系统基本功能进行设计与研究。
全文主要分七章,各章的主要内容如下:
第一章主要介绍了单片机的特点、概念、发展背景以及微波炉的发展背景;
第二章主要研究了微波炉控制系统的总体概述、工作原理、电路设计
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