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微波炉优质控制设计.doc
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1、 河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 单片机原理课程设计 题 目 微波炉控制程序设计 学 院 农业装备工程学院 班 级 农电131班 学生姓名 刘宁 指导老师 邓桂扬 日 期 6月3日 单片机原理课程设计任务书班级: 农电131 姓名: 刘宁 学号:9设计题目: 微波炉控制程序设计一、设计目标深入巩固理论知识,培养所学理论知识在实际中应用能力;掌握单片机设计通常方法;熟悉一个单片机开发软件,掌握通常单片机系统仿真调试方法;利用单片机软件设计一个电子技术综合问题,培养单片机编程、书写技术汇报能力。为以后处理工程实际问题研究打下设计基础。二、 设计任务二,设计要求:利用试验系统硬件资源
2、设计一个带LED显示微波炉控制器控制面板包含:两位数码显示十个数字按键键盘电源按键电源指示灯大中小火力选择开关工作步骤以下:(1)按下电源键,指示灯亮,经过数字键设定需要加热时间,并在LED上进行显示,单位为秒(2)时间设定完后,经过大,中,小三个按键,选择火力大小,并开启微波炉进行工作(3)LED实时显示剩下工作时间,定时时间到后自动停止,指示灯灭(4)微波炉运行过程中,若再按下电源键,则微波炉停止工作,指示灯灭三、设计要求(1)经过对对应文件搜集,给出对应课题背景、意义及现实状况研究分析。(2)经过课题设计,掌握单片机系统总体方案设计方法并画出框图。(3)设计并绘制出系统电路原理图及PCB
3、图,编写软件步骤图,编写C语言程序,用一个单片机软件仿真调试并得到正确结果。(4)学生应抱着严谨认真态度主动投入到课程设计过程中,认真查阅对应文件给出单片机系统设计和实现。学习按要求编写课程设计汇报书,能正确叙述设计和试验结果。四、设计时间安排查找相关资料确定总体方案(1天)、设计并绘制系统原理图及PCB图(2天)、编写C语言程序(2天)、仿真调试(2天)、编写设计汇报(2天)和答辩(1天)。五、关键参考文件1 张毅刚 彭喜元,彭宇.单片机原理及应用.北京:高等教育出版社,.52 郭天祥 新概念51单片机C语言教程.北京:电子工业出版社,.13 阎石主编.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社
4、,.4 张毅刚 基于Proteus单片机课程基础试验和课程设计 北京:人民邮电出版社,5 Alan B. Marcovitz Introduction to logic Design.北京:电子工业出版社,指导老师签字: 年 月 日摘 要多年来伴随计算机在社会领域渗透和大规模集成电路发展,单片机应用正在不停地走向深入,因为它含有功效强,体积小,功耗低,价格廉价,工作可靠,使用方便等特点,所以尤其适合于和控制相关系统,越来越广泛地应用于自动控制,智能化仪器,仪表,数据采集,军工产品和家用电器等各个领域,单片机往往是作为一个关键部件来使用,在依据具体硬件结构,和针对具体应用对象特点软件结合,以作完
5、善。微波炉控制系统设计采以微控制器(MCU)为关键,基于Keil编制软件系统和Proteus画图仿真软件,结合两位数码管显示和必需外围电路,完成微波炉可编程智能控制。系统由计时控制、火力设定、用户界面几大模块组成。能够依据键盘输入完成对应功效,同时使用数码管显示系统状态。关键词:微控制器(MCU)、微波炉、控制器目录第一章 绪论61.1课题背景61.2 课题起源71.3 文本研究工作7第二章 系统总体概述82.1 工作原理82.2 电路设计92.3本章小结9第三章 各模块方案比较和论证93.1档位显示部分方案103.2 计时控制部分方案103.3 键盘和显示部分方案113.3.1键盘113.3
6、.2显示113.4 本章小结11第四章 系统硬件设计124.1 门电路设计124.2时钟电路设计134.3 键盘模块电路设计134.4 档位显示电路设计144.5 显示电路设计154.6 火力输出控制设计164.7 本章小结16第五章 系统软件设计165.1 显示程序设计175.2 微波炉加热状态175.3计时程序设计175.4系统待机状态设计195.5用户设定状态设计195.6加热停止状态设计215.7 本章小结21第六章 系统测试216.1测试及制作所用仪器216.2 测试结果226.2.1基础要求226.2.2误差分析226.3本章小结22第七章 结 论23参考文件23附录一:系统电路图
7、24附录二:软件设计程序24第一章 绪论1.1课题背景单片机自1976年由Intel企业推出MCS-48开始,迄今已经有二十多年了。因为单片机集成度高、功效强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,现在已经渗透到大家工作和生活方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。单片机应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等快速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围和网络通讯等广大领域。 单片机有两种基础结构形式:一个是在通用微型计算机中广泛采取,将程序存放器和数据存放器适用一个存放器空间结构,称为普林斯顿结构。另一个是将程序存放器和数据存放器截然分开,分别寻址结构,
8、通常需要较大程序存放器,现在单片机以采取程序存放器和数据存放器截然分开结构为多。 本文讨论单片机多功效数字钟系统设计关键是现在应用极为广泛51系列单片机,多功效数字钟配置了外围设备,组成了一个可编程计时定时系统,含有体积小,可靠性高,功效强等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功效可供开发,有着广泛应用领域。 20世纪80年代中期以后,Intel企业以专利转让形式把8051内核技术转让给很多半导体芯片生产厂家,如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产芯片是MCS-51系列兼容产品,正确地说是和MCS-51指令系统兼容单片机。这些兼容机和8051系
9、统结构(关键是指令系统)相同,采取CMOS工艺,所以,常见80C51系列来称呼全部含有8051指令系统单片机,它们对8051单片机通常全部作了部分扩充,更有特点。其功效和市场竞争力更强,不该把它们直接称呼为MCS-51系列单片机,因为MCS只是Intel企业专用单片机系列型号。MCS-51系列及80C51单片机有多个品种。它们引脚及指令系统相互兼容,关键在内部结构上有些区分。现在使用MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类:基础型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型、片内闪烁存放器型。1.2 课题起源在日常生活和工作中,我们常常见到定时控制,如扩印过程中曝光定时等。早期常见部分时间控
10、制单元全部使用模拟电路设计制作,其定时正确性和反复精度全部不是很理想,现在基础上全部是基于数字技术新一代产品,伴随单片机性能价格比不停提升,新一代产品应用也越来越广泛,大可组成复杂工业过程控制系统,完成复杂控制功效。小则能够用于家电控制,甚至能够用于儿童电子玩具。它功效强大,体积小,质量轻,灵活好用,配以合适接口芯片,能够结构多种多样、功效各异微电子产品。 伴随电子技术飞速发展,家用电器和办公电子设备逐步增多,不一样设备全部有自己控制器,使用起来很不方便。依据这种实际情况,设计了一个单片机多功效定时系统,它能够避免多个控制器混淆,利用一个控制器对多路电器进行控制,同时又能够进行时钟校准和定点打
11、铃。它能够实施不一样时间表(考试时间和日常作息时间)打铃,能够任意设置时间。这种含有大家所需要智能化特征产品减轻了人劳动,扩大了数字化范围,为家庭数字化提供了可能。1.3 文本研究工作利用试验系统硬件资源设计一个带LED显示微波炉控制器控制面板包含:两位数码显示十个数字按键键盘电源按键电源指示灯大中小火力选择开关工作步骤以下:(1)按下电源键,指示灯亮,经过数字键设定需要加热时间,并在LED上进行显示,单位为秒(2)时间设定完后,经过大,中,小三个按键,选择火力大小,并开启微波炉进行工作(3)LED实时显示剩下工作时间,定时时间到后自动停止,指示灯灭(4)微波炉运行过程中,若再按下电源键,则微
12、波炉停止工作,指示灯灭第二章 系统总体概述2.1 工作原理系统待机状态用户进行设置系统开始工作任务结束微波炉工作分四个步骤分别为:系统待机用户设定微波炉加热加热完。具体步骤以下图2.1.1。图 2.1.1系统步骤图系统上电自检后,数码管显示零分,档位经过三个发光二极管显示(分别表示低级、中等、高级)。键盘分按键K1,K2,K3,K4,REST五个按键。K4键为微波炉计时开始键。K1键为档位选择选择键,选择后对应发光二极管会发亮。K2,K3键为时间设定键。REST为复位键。按REST键或打开微波炉炉门 按任意键 接通电源系统待机状态工作状态计时时间为00分 用户设置状态档位选择按K1键调整时间按
13、K2键按K3键系统复位按K4键按REST键微波炉开启数码管开始倒计时,当倒计时到零分,微波炉会自动关闭,此时发光二极管会闪烁发出提醒。各功效实现以下图2.1.2。 图 2.1.2系统功效图注:高中低三个火力大小用三个发光二极管模拟。2.2 电路设计单片机内部定时器键盘电路电源电路数码管显示电路火力输出电路档位显示电路系统以STC89C52单片机为关键,连接各外部电路完成人机交互等各功效控制。系统总体框图以下图2.2.1。 图2.2.1系统总体框图电路设计部分以单片机控制电路为关键由定时器电路,显示电路,键盘电路,电源电路,火力输出电路,档位显示电路共同组成微波炉控制系统电路。2.3本章小结经过
14、对整个系统概述分析,能够得到一个大致系统设计框架,对整个系统设计有个一个大致方向,并依据系统框架进行各模块细分和方案论证。第三章 各模块方案比较和论证统设计包含显示电路,键盘电路,计时控制电路,档位输出电路,等多个部分,每个部分全部能够采取不一样方案来实现,但不一样方案有实现难易不一样,所以经过思索分析,最终做出最好选择,使之愈加科学和合理。下面对各部分设计方案做分析和选择。3.1档位显示部分方案方案一:经过单片机一个I/O端口经A/D转换器,转换成三个输出端口进行档位控制。图3.1 .1这种方案能够节省单片机接口资源。 I/O单片机档位显示I/O单片机A/D转换档位显示图 3.1.1 图 3
15、.1.2方案二:直接利用单片机三个I/O端口进行档位控制。图3.1.2 这种方案电路简单。因为在本设计系统中单片机有充足I/O端口资源,为了确保系统稳定性和电路简单化,采取方案二进行档位显示。3.2 计时控制部分方案方案一:使用专用时钟芯片。使用微控制器控制专用时钟芯片实现计时控制,这种方案有着计时精度高、控制简单优点,而且更易于实现时间显示、定时烹调等计时扩展功效。方案二:采取单片机内部定时器。51单片机 内部含有3 个定时器,能够利用一个定时器和程序计数器相结合方法,在系统晶振驱动下,产生标按时钟频率。因为方案二 含有很好灵活性、较少电路器件和较高性价比,而且经过正确软件赔偿使精度完全能够
16、满足控制需要,所以我们选择该方案完成设计。 3.3 键盘和显示部分方案3.3.1键盘方案一:采取阵列式键盘。这类键盘是采取行列扫描方法,优点是当按键较多时能够降低占用单片机I/O口数目,缺点是电路复杂且会加大编程难度。方案二:采取独立式按键电路。每个键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口工作状态互不影响,这类键盘采取端口直接扫描方法。缺点是当按键较多时占用单片机I/O数目较多,优点是电路设计简单,且编程极其轻易。因为该系统采取了常规钟表式校对方法,用键较少,系统资源足够用,故采取了方案二。3.3.2显示方案一:采取数码管显示。数码管经过设置能够完成制作任务,经济耐用,但其显示不够直观、提供信
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