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微波炉控制系统设计

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2020年4月19日
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微波炉控制系统设计

学校：广东技术师范学院天河学院
系别：电气工安程系
班级：本电信091
组员：李嘉骏、曾访云、刘开云
指导老师：陈吹信、刘炽辉

目 录
一.概述

二.方案的选择与比较

三、系统模块的设计与比较

四、原理图

一.概述
随着科技的日益进步，家电行业的竞争越来越激烈，而且人们的收入有所提高。因此，日常的小型家电就能够进入百姓家，如微波炉。而一款功能强大的微波炉更能受到广大百姓的喜爱。因为，一款功能强大的微波炉能给人们带来极大的方便。更重要的是微波炉的功能是有控制系统了来决定，于是我们决定设计一个微波炉控制系统，在原有功能的基础上如（烤、烘等功能）再加上新的功能如（语音提示等扩展功能）。从而能够在微波炉销售市场中脱颖而出。主控部分采用STC89C52芯片，外围部分由4x4键盘，语音模块，显示模块等组成。
其中，4x4键盘主要用来对微波炉的工作方式进行设定，语音模块主要用来对用户的提示，该功能的引入一定能让微波炉的销售量大幅度的攀升，该功能也是本次设计的一大特色，而且，这一功能能够给用户带来极大的方便，大大避免了用户因为一时的遗忘而导致食物被留在微波炉内，而显示模块部分是用来显示微波炉的工作状态和食品的加工的情况，让用户能对微波炉的工作状态有一定的了解。其次，该微波炉还带有自我保护功能。例如，当微波炉内检测到没有食物的话，微波炉是不会正常工作，并给出相应的提示，这样的话就避免了因空烧而带来不必要的能源浪费。而实际中微波炉的工作原理是这样的，用微波来加热，用的频率是24. 5亿赫左右的超短波，它由磁控管产生，经微波炉金属器壁反射再反射后，被炉中的食物吸收。食物能吸收微波是因为食物中含有水分。水分子为极性分子，一端为正极，一端为负极，而微波是电磁波，有正半周与负半周。24. 5亿赫即表示该微波在一秒钟内变换正负极达24. 5亿次，每换一次，水分子即跟随反转一次；由于水分子一直振动反射，也就摩擦生热，热被食物分子吸收，食物就会变热、变熟。

二.方案的选择与比较
方案一：使用数模电的元件与集成芯片
考虑到该微波炉控制系统有键盘模块、显示模块等部分，因此，用数模电的知识来解决该控制系统的设计显然是不可取的。因为，在实现这些功能的时候会使用到大量的芯片，这样的话会使工作量大大的加重，加上出错的机会也大大的上升。而且，有些集成芯片的价格比较昂贵，导致制作的成本上升。更重要的是，有时候会把简单的问题复杂化，如实现定时功能就可能要五、六块集成芯片。综上所述，本次设计我们并没有采用这种方案。
方案二：利用单片机作为主控部分
由于单片机内部有定时器、计数器、中断系统等模块，能更为方便地去实现上述的功能。我们采用的单片机型号为SST89C52，该单片机的Flash为8KB，RAM为258，有32个I/O端口，5个中断源，3个定时/计数器，功能十分的强大。具体的作用如下：4x4键盘输入指令到单片机的内部，然后单片机经过预先设计的程序对指令进行分析并执行相应的功能，另外根据需要，把要显示的内容经过LCD显示屏显示出来，或者实现定时功能。因此，在实现这些功能的时候就显得比喻案一的要简单，更重要的是该方案所需要的芯片较少，故能节约成本，而且，出错的机率大大降低，调试的时候更加方便。方案二的基本原理如图：
STC89C52

直流输入
输出
调整
单元
液晶显示模块
键盘模块
语音模块

上图已经能够发现系统比较简洁，故我们选用方案二。

三、系统模块的设计与比较
一、键盘模块
方案一：独立按键方式
独立按键方式是一种比较传统的与单片机连接的方式，实现的时候比较简单，操作起来比较方便，但这种按键连接方式会非常浪费单片机的I/O端口。又由于该微波炉控制系统还要余留一些端口来实现显示功能与语音播放功能，因此单片机的I/O端口就显得十分的重要，不能随意的浪费，故该方式不可取。独立按键方式如图：

P1.7
P1.6
P1.5
P1.0
P1.1
P1.3
P1.4
P1.2

SST89C52

方案二：行列式按键扫描的方式
该方法最大的优点是虽然占用单片机的端口较少，可是按键所实现的功能却非常的多，能满足本次设计的要求，故选择此方式来做为本次键盘模块的形式。它的工作原理如下，让行线接单片机一端口的低四位，列线接单片机的高四位。内部CPU先让第一行的一个位为“0”，其余的行为“1”，然后读列的状态，再对每列的值进行判断，如果所有的列值均为“1”，则表示所在的行无键按下，如果某列的值为“0”，则该行与该列交叉点的键按下。
如图

由图已经能够发现行列式按键方式的确能实现多种功能的互相组合。

二、显示模块
方案一：数码管或者点阵的相互拼合
该方案是比较传统的显示方法，可是本设计对显示的要求比较高，显示的文字比较的多，因此，如果用数码管的话根本不可能实现显示中文的效果，而点阵的方案则需要非常复杂的程序编写，因此实现起来不方便，故不选择该方案。
方案二：12864显示屏
12864显示屏是现在使用比较广泛的一种显示元件，又由于该显示屏内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块, 而且内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集，因此在进行中文显示的时候能经过程序的编写对12864内部的中文字库进行直接的调用，加上本次微波炉控制系统对中文显示的要求比较高，因此方案一的办法显然是不可取的，更重要的是，12864显示屏的够大，显示的中文清晰，让用户一目了然，故本次的设计采用12864来进行显示。
三、语言模块
方案一：蜂鸣器
蜂鸣器的使用比较简单，但发出的声音非常的单一，不能满足本次设计的需要，故不采用此方法。
方案二：采用专用的语音芯片ISD1720
该语言芯片是ISD1700系列中的一种，它的特点是可录、放音十万次，存储内容能够断电保留一百年；两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式；可处理多达 255 段信息；有丰富多样的工作状态提示；多种采样频率对应多种录放时间；经过音频放大器放大输出；音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。该电路能够在单片机的控制下实现按地址录、放音，并能检测到放音是否结束。根据设计需要，语音提示音播放伴有LED灯闪烁提示，直观方便。故采用该方案。

四、原理图