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微波炉控制系统设计目录1.绪论2.系统方案选择和论证...........................................................................................22.1设计要求.....................................................................................................22.2方案论证与比较........................................................................................23.系统整体功能介绍...............................................................................................34、系统的硬件设计与实现.....................................................................................44.1时钟接口电路设计....................................................................................44.2键盘接口电路设计....................................................................................54.3显示电路设计............................................................................................64.4温度测量电路设计....................................................................................64.5报警电路功能的设计................................................................................75.系统的软件设计.................................................................................................85.1主程序流程图如下：.................................................................................95.2温度检测程序流程图...............................................................................106、测试、结果及分析...........................................................................................106.1基本功能...................................................................................................106.2发挥功能部分...........................................................................................116.3其他功能发挥部分..................................................................................116.4测试数据.................................................................................................127、总结...................................................................................................................13参考文献...................................................................................错误!未定义书签。微波炉控制系统设计1附录.......................................................................................................................15微波炉控制系统设计21.系统方案选择和论证1.1设计要求设计一个电子温度计，能够通过温度传感器测量并显示被测量点的温度。(1)检测温度范围10～30℃，分辨率1℃；(2)正确显示温度(3)静态功耗小于5微安(关闭LCD显示,时钟正常运行)(4)唤醒显示1.2方案论证与比较1.2.1控制器的选择方案一采用常用的89C51控制。技术比较熟练，应用广泛，现在的51系列技术硬件发展的也非常得快，也出现了许多功能非常强大的单片机，因此使用单片机可以实现要求的基本功能。但是为了实现数据采集,必须外加A/D转换芯片,这增加了系统的复杂程度，而且加大了系统的功耗，静态低功耗这一要求不可能实现。方案二应用ATMEGA88V-10PIAVR单片机，ATMEGA88V-10PI是一种功耗极低的高性能8位微处理器，技术上除具有方便、安全、高效外，还具有性能高、成本低和耗能低的特点，其内部具有高达512B的内存作为数据的缓冲区，因此能够实现快的数据读取速度；并具有丰富的I/O资源，而且其外围电路简单,在片内即可实现所有控制，从而简化了整个系统的复杂程度。综上所述我们选择方案二。1.2.2温度检测方案选择方案一采用热电偶元件，但热电偶需冷端补偿，电路设计复杂，因此不宜选择。方案二采用集成温度传感器DS18B20，如图1.1所示。该传感器结构简单，不需外接电路，数据传输采用one-wire总线，可用一根I/O数据线即供电又传输数据，在-10--+85℃范围内精度为±0.5℃，测量范围和精度满足题目要求，但可使系统功耗增加。微波炉控制系统设计3图1.118B20传感器方案三采用热敏电阻10K-3950-1%，10℃--+30℃时分辨率可达0.1℃，其测量精度高，重复性、可靠性好。综上所述我们选择方案三。1.2.3显示模块的选择方案一采用数码管显示。数码管亮度高、体积小、重量轻，但其显示信息简单、有限，关键是功耗较高在本题目中应用要求受到很大的限制。方案二采用液晶屏实现显示。液晶显示屏种类较多，但LCM0816液晶显示功耗极低，显示清晰，稳定可靠，编程简单。由于ATMEGA88V-10PI提供了足够的内存来做为数据缓冲区对显示数据进行存储，我们可以采用液晶LCM0816实现正确的温度显示及时分秒、年月日的时钟显示功能。其特点是控制信号简单，接线少，且最重要的是待机功耗1uA，工作电压2.7-5.2V。综合考虑，我们采用方案二。1.2.4键盘的选择方案一采用专门的键盘芯片7289,其可用很少的接口来扩展更多的键盘，能够外接8个LED，64个按键。但是在本系统中只是使用较少的按键，因此使用7289会浪费按键资源，增加成本。方案二I/O口直接连接的独立式键盘,每键都有相应的I/O口对应,编程容易控制、实现方便。综合考虑本设计，系统端口资源足够，为实现方便我们采用方案二。2.系统整体功能介绍系统整体设计如图1.1所示微波炉控制系统设计41.1系统整体设计按键功能说明参数选择：选择需要显示数据设定键：按一下进入当前数据修改状态，修改完毕按一下保存并退出。移位键：选择时分秒、年月日日历修改。增加键：每按一下，数据加一。减小键：每按一下，数据减一。3、系统的硬件设计与实现根据设计和功能要求，本超低功耗电子温度计整机原理实现框图如图3.1所示。图3.1原理方框图微波炉控制系统设计53.1时钟接口电路设计实时时钟芯片选用日历芯片PCF8563，提供一个可编程的时钟输出，并具有掉电检测和中断输出功能，所有地址和数据通过I2C总线接口进行传送，与CPU接口简单，由其实现实时时钟计量。与CPU接口如图3-1所示。图3.1时钟模块电路图3.2键盘接口电路设计I/O口直接连接的独立式键盘,每键都有相应的I/O口，对应键盘电路设计如图3-2所示图3.2键盘接口电路图微波炉控制系统设计6各按键功能如下：参数选择：选择需要显示数据设定键：按一下进入当前数据修改状态，修改完毕按一下保存并退出。移位键：主要是选择日历修改。增加键：每按一下，数据加一。减小键：每按一下，数据减一。3.3显示电路设计系统采用8段8位LCM0816液晶显示器，可方便显示时钟时分秒、年月日和温度值；同时它的显示状态50uA（典型值），省电模式1uA,工作电压2.7~5.2V，这些低功耗的优良特点满足课题低功耗的要求。液晶与CPU接口电路如图3.3所示。图3.3液晶模块接口电路图3.4温度测量电路设计温度测量传感器采用热敏电阻10KΩ-3950-1%，测温在10℃--+30℃时线性度好且分辨率达到0.1℃。热敏电阻的阻值随温度而产生严重的非线性变化，很难直接应用到线性电路中，热敏电阻的阻值随温度的变化函数如下式。……………………………(3-1)R25c是热敏电阻在室温下的阻值，β是热敏电阻材料的开尔文(Kelvins)常微波炉控制系统设计7数，T是热敏电阻的实际摄氏温度。因此需要对其进行软件或硬件线性补偿，硬件补偿比较容易实现，我们在此使用硬件补偿。如下：热敏电阻的线性补偿电压模式中，用一个普通电阻与热敏电阻串联构成一个分压电路，这个分压电路由稳压电源或电压基准供电，其输出电压随温度的变化关系近似为线性。如果串联电阻与NTC热敏电阻的室温阻值相等，在室温+25℃附近的电压输出可以保持较好的线性特性，接口电路如图3.4所示。图3.4温度测量模块接口电路3.5报警、温度控制功能及电源电压检测电路设计报警功能包括：设定温度上下限报警、闹铃报警二种情况；当相应参数达到设定数值时，采用不同颜色发光二极管实现，警示效果良好，电路通过串联上拉电阻与单片机I/O连接，电路如图3.5所示。图3.5设定温度报警接口电路电源电压检测及欠压显示：当检测到电源电压欠压时，系统实现自动关闭，且LED发光；更换电源正常后，重新唤醒。如图3.6所示。微波炉控制系统设计8图3.6电源电压检测接口电路温度调节控制功能：图3.7电池欠压报警电路4.系统的软件设计程序全部采用C语言编写，实现数据采集、参数设定、数据显示等功能。采用液晶显示LCM0816显示时间和温度值。程序设计模块化，其它程序也可直接调用其中的功能函数，使用非常方便。整个软件系统主要包括主程序、采样程序和时钟程序三大模块。主程序负责系统初始化，然后进入主循环程序，包括按键处理、显示刷新、报警及微波炉控制系统设计9系统状态的控制。4.1主程序流程图如4.1所示：图4.1主程序流程图开始I/O初始化A/D初始化主循环定时器初始化LCD初始化时钟初始化主循环温度测试键盘处理时钟显示CPU关闭显示关闭按键变化产生中断结束微波炉控制系统设计104.2温度检测程序流程图图4.2温度检测程序流程图5、测试、结果及分析观察系统运行状况，并辅助示波器、万用表及温度计经过多次试验得到以下结果。5.1基本功能微波炉控制系统设计11表5-1系