数电课程设计--微波炉定时控制器的设计与制作

微波炉控制系统的设计与实现微波炉是当今家庭中必不可少的家用电器之一，其方便、快捷、安全的特点受到了人们的欢迎。

然而，微波炉在工作过程中需要通过控制系统来调节电磁波的输出，以确保食品的加热效果和安全性。

因此，设计和实现一个稳定可靠的微波炉控制系统是必不可少的。

一、控制系统的功能需求微波炉控制系统主要需要完成如下功能：电源控制、电磁波输出控制、时间计时和显示以及安全机制的设计。

其中，电源控制需要控制微波炉的电源输入和输出，以保证稳定工作；电磁波输出控制主要用于调节电磁波的输出功率；时间计时和显示则是通过LED显示屏或者液晶屏来显示时间，并进行倒计时；安全机制用于保证用户的安全，在炉门未关闭时自动切断电源。

二、控制系统的工作原理微波炉的工作原理是通过控制系统来调节电源输入和输出电磁波的功率、频率和时序。

当用户开启微波炉时，系统首先进行电源控制，确保电源正常工作，然后进入电磁波输出控制阶段。

在输出控制阶段中，系统根据用户设定的输出功率和烹饪时间来控制电磁波的输出功率和时序，以确保食品能够均匀加热。

同时，系统还需要进行时间计时和显示，为用户提供倒计时和时间显示功能。

当烹饪结束时，系统自动关闭电源，同时启动安全机制，切断电源，以保证用户的安全。

三、控制系统的硬件设计控制系统的硬件主要包括中央处理器（CPU）、晶振、存储器、显示屏、光电传感器和电源控制模块等。

其中，CPU是控制系统的核心，用于控制微波炉的工作流程。

晶振则提供稳定的时钟信号，为系统提供精准的时间计时功能。

存储器用于存储微波炉的各种工作参数和数据，以便后续的查询和更新。

显示屏则提供时间计时和烹饪过程的显示功能，便于用户操作和使用。

光电传感器则用于检测炉门的关闭状态，以触发安全机制的启动。

电源控制模块用于对电源进行控制和管理，确保系统的稳定性和安全性。

四、控制系统的软件设计控制系统的软件设计涉及到编程语言、操作系统和控制程序的编写等方面。

在编程语言方面，常用的有C语言、汇编语言和嵌入式语言等。

微波炉控制电路说明书
主控制器采用82C52单片机设计，键盘扫描和显示器的显示采用8279来实现。

1. 通过“烹调键”“烧烤键”“解冻键”来设置不同的加热时间及加热活力，实现分段加热时序表的控制。

2. 通过“档位选择键”选择不同的加热活力，控制总输出功率的大小来实现不同档位的功率加热；同时通过LED数码管激发光二极管指示灯表示微波炉当前的工作状态。

3. 通过控制面版上的“10分”、“1分”、“10秒”、“1秒”时间设定的4个键，来设定加热时间，实现对加热时间的控制。

4. 任何时候可通过键盘的“测试键”可检测各数码管及发光管二极管的好坏。

5．各键功能说明如下：
1键————测试键
2键至6键——档位选择键
7键至10键——时间设置键
11键——开始键
12键——暂停键
13键——烹调选择键
14键——烧烤选择键
15键——解冻选择键。

二、文献综述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。

微波炉控制系统功能比较齐全,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等等功能。

STC12C5404AD单片机是具有全新流水线和精简指令集结构的高速率、低功耗新一代单片机。

它带有8路10位精度ADC、4路PWM/PCA（可编程计数器阵列）、SPI同步通信口以及内部集成的MAX810专用复位电路。

这些特点不但增加了开发者的使用灵活性，同时还可以帮助用户减小PCB尺寸和系统成本。

此外，STC12C5404AD型处理器还可以通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，从而使其适合于在系统（ISP）及在应用(IAP）中编程，因而可为许多计算密集的嵌入式控制应用领域提供功能强大、使用灵活且性价比高的解决方案。

STC12C5404AD是STC系列单片机，采用RISC型CPU内核，兼容普通8051指令集，片内含有10KB Flash 程序存储器，2KB Flash 数据存储器，512B RAM 数据存储器，同时内部还有看门狗（WDT）；片内集成MAX810专用复位电路、8通道10位ADC以及4通道PWM，具有在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP），片内资源丰富、集成度高、使用方便。

STC12C5404AD对系统的工作进行实施调度，实现外部输入参数的设置、蓄电池及负载的管理、工作状态的指示等。

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。

只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。

数电综合实验报告--简易微波炉控制器的设计与实现班级：姓名：学号：日期：：设计课题的任务要求--------------------------------------------------- 3基本要求： ----------------------------------------------------------- 3提高要求： ----------------------------------------------------------- 3 二：系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计）----------------------- 3设计思路 ------------------------------------------------------------- 3总体框图 ------------------------------------------------------------- 4分块设计 ------------------------------------------------------------- 41 分频器---------------------------------------------------- 42：防抖模块-------------------------------------------------- 53：控制器---------------------------------------------------- 54：数据装载-------------------------------------------------- 64：倒计时模块------------------------------------------------ 75:译码模块--------------------------------------------------- 8 6：数码管驱动模块------------------------------------------- 87：火力显示------------------------------------------------- 98：led 显示模块--------------------------------------------- 109：蜂鸣器模块----------------------------------------------- 10三：仿真波形及波形分析------------------------------------------------- 111：控制器仿真----------------------------------------------- 122 数据装载仿真--------------------------------------------- 123 倒计时模块：--------------------------------------------- 134:decoder 译码电路模块-------------------------------------- 135：驱动数码管模块------------------------------------------- 146：led 显示模块--------------------------------------------- 147：蜂鸣器模块----------------------------------------------- 148：总体仿真------------------------------------------------- 15四：源程序------------------------------------------------------------- 151：分频器--------------------------------------------------- 152：防抖模块------------------------------------------------- 163：控制器--------------------------------------------------- 164:数据装载模块---------------------------------------------- 195：倒计时模块----------------------------------------------- 209：火力模块------------------------------------------------- 2611：蜂鸣器模块---------------------------------------------- 32五：功能说明----------------------------------------------------------- 33 六：元件清单和利用情况------------------------------------------------- 33 七：故障和问题分析----------------------------------------------------- 33八：总结和结论------------------------------------------ 错误!未定义书签。

课程设计(论文)任务书信息工程学院学院通信工程专业2008.1-3 班一、课程设计(论文)题目微波炉控制器的设计二、课程设计(论文)工作自2011年6月 19日起至 2011 年 6月 24 日止。

三、课程设计(论文) 地点: 华东交通大学4-410，图书馆四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）掌握EDA技术及CPLD/FPGA的开发流程；（2）掌握自顶向下的设计思想；（3）掌握有限状态机的工作原理和设计方法；（4）掌握微波炉控制器的设计及分析方法；（5）提高学生的科技论文写作能力。

2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）掌握有限状态机的工作原理和设计方法；理解微波炉控制器的工作原理，设计一个微波炉控制器，要求能控制烹调的开关，并显示烹调状态进行和结束。

通过该控制器再配以数码管完成微波炉的定时及信息显示。

（2）能把设计文件进行仿真；（3）能把设计文件下载到实验箱并正确实现功能。

2）创新要求：在基本要求达到后，可进行创新设计，增加一个分频电路和一个“虚拟式”按键预置数据输入电路，以使系统的通用性更好写。

3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）论文装订按学校的统一要求完成4）答辩与评分标准：（1）完成系统分析：20分；（2）完成设计过程：20分；（3）完成仿真：10分；（4）完成下载：10分（5）回答问题：10分。

5）参考文献：（1）潘松，黄继业. EDA技术与VHDL. 北京：清华大学出版社，2005（2）徐志军，徐光辉编著.《CPLD/FPGA的开发与应用》,电子工业出版社，2001.1（3）/html/85/t-113885.html6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料1图书馆设计与调试3实验室撰写论文1图书馆、实验室学生签名：2011 年6 月24 日课程设计(论文)评审意见（1）设计程序（40分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）仿真结果（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）下载结果（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）回答问题（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）报告成绩（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人：朱路职称：讲师2011 年6 月27 日。

目录1 设计要求概述 (1)2功能模块整体结构设计 (1)2．1系统总体功能描述 (1)2．2各模块的功能实现 (2)3各模块详细设计 (3)3.1状态控制器的设计 (3)3.2数据装载器loader的设计 (4)3.3烹调计时器counter的设计 (5)3.4显示译码器YMQ47的设计 (5)3.5锁存器的设计 (6)4逻辑仿真与时序仿真的实现 (6)4.1 各模块的VHDL源程序 (6)4.2时序仿真的实现 (17)5.设计结论 (19)6 参考文献 (20)1 设计要求概述现需设计一个微波炉控制器WBLCONTROLLOR，其外部接口如下图所示。

通过该控制器再配以4个七段数码二极管完成微波炉的定时及信息显示。

各信号的功能及要求如下：CLK是秒时钟脉冲输入，它接收每秒一个时钟脉冲的节拍信号。

RESET为复位信号，高电平有效，用于芯片的复位功能。

TEST为测试信号，高电平有效，用于测试4个七段数码二极管工作是否正常。

Start为开始加热信号，高电平有效，SET_T信号为定时设置信号，高电平时可以设置定时时间，DATA为定时的时间，cook为加热输出（用指示灯代替），另外四个输出分别表示显示的定时时间的分和秒。

2功能模块整体结构设计2．1系统总体功能描述现需设计的微波炉控制器WBLCONTROLLOR的外部接口如图1-1所示，通过该控制器，再配以七段数码二极管完成微波炉的定时信息和信息的显示。

图1-1 WBLCONTROLLOR的端口图各信号功能及要求如下：CLK是秒时钟脉冲输入，它接收每秒一个时钟脉冲的节拍信号。

RESET为复位信号，高电平有效，用于芯片的复位功能。

TEST信号是测试信号，高电平有效，用于测试七段数码管工作是否正常。

SET_T是烹调时间设置控制信号，高电平有效。

DATA0是一个16为总线输入信号，输入所设置的时间长短，它由高到低分为4组，每一组是BCD码输入，分别表示分、秒十位、个位的数字，如12分59秒。

数字电路综合实验姓名：XXX班级：XXXX学号：XXX班内序号：XXX1. 设计任务要求设计制作一个简易微波炉控制器。

基本要求：1、微波炉的火力有大、中、小三档可选。

用一个按键实现火力的选择，用点阵显示火力档位，点阵的显示随着按键的按下次数而变化,没有选择时默认的火力为大。

2、微波加热时间在0-59分59秒之间可选。

用4个按键分别设置加热时间各位的长度，用数码管显示加热时间。

3、设置一个开始键，按下此键后开始加热。

加热过程中，用数码管倒计时显示剩余时间。

4、加热过程中，不能修改火力和加热时间。

5、加热完成后蜂鸣器至少鸣响两声以提醒使用者加热已结束，加热结束后回到等待状态。

6、设置复位键，任何时候按下复位键可以取消加热，回到等待状态，只有在等待状态下才可以修改火力和加热时间。

提高要求：1、用8个LED灯作为加热进度显示条，随着加热时间的增加匀速增加点亮LED灯的个数，无论加热时间是多长，最后都必须将8个LED灯全部点亮。

2、增加烧烤功能，用一个键选择微波或烧烤功能，用一个数码管指示当前处于微波还是烧烤功能。

3、烧烤火力和加热时间要求与微波功能相同。

4、自拟其它功能。

2．系统设计2.1 设计思路看到实验设计要求后，首先确定了需要使用的硬件，如数码管、点阵、蜂鸣器、led 灯和按键等。

然后再分出模块来，一步一步将功能分解成小模块，更容易实现每一步的功能，容易仿真，不容易出错，出错也好查。

2.2 总体框图图1 硬件结构框图开始 火力设置 停止 时间设置图2 模块划分图3 逻辑划分框图点阵火力显示控制器分频模块 进度条显示译码模块点阵火力显示 时间显示 火力设置时间设置初始化模块图4 ASM图图5 状态转移图2.3 分块设计这里只对其中几个模块进行说明，不说明的均是一些很简单的、显而易见的模块。

2.3.1 初始化模块这是将整个电路的输入信号转化成适合程序处理和计算的信号或变量，再输出到其他模块中进行计算。

目录一、设计题目和要求-----------------------------------------------------------------2二、设计思路--------------------------------------------------------------------------2三、单元模块设计--------------------------------------------------------------------3 --------------------------------------------------------------------------------------------83.1、FENPIN模块设计-----------------------------------------------------(3,4)3.2、FIRST模块设计------------------------------------------------------(4,5)3.3、JIANJISHU模块设计------------------------------------------------(5,6)3.4、CHOICE和VIEW模块设计------------------------------------------(7,8)四、硬件实验---------------------------------------------------------------------------8五、心得体会---------------------------------------------------------------------------9 附页：程序代码------------------------------------------------------------------------10 ---------------------------------------------------------------------------------------------17一、设计题目和要求设计题目为：微波炉定时控制器要求：1、复位开关：2、启动开关：3、烹调时间设置：4、烹调时间显示：5、七段码测试：6、启动输出：7、按TEST键可以测试七段码管，显示为“8888”；8、设定时间后，按启动键开始烹调，同时七段码显示剩余时间，时间为0时，显示烹调完成信息“CDEF”二、设计思路A．先有一个大概的模块话设计，就如下图：B：再在上面大模块的基础上进行改进增加复位端和测试端复位测试C：具体的设计过程：1、刚开始设计是先完成了FENPIN模块的设计，因为这个模块比较简单。

用HT46X23设计微波炉控制器实例分析微波炉控制器工作环境相对比较恶劣。

首先是炉腔温度比较高，控制器附近温度也会比较高，达到60℃~70℃；另一方面，微波辐射对单片机抗干扰要求也很高，在做多次快速开关门试验中，当少量微波泄露时，对控制器有一定辐射，以及反复开通和关断大功率负载会产生较强干扰。

所以选择合适单片机十分重要，在多年家电产品设计中，经常用盛群半导体(Holtek)48系列及46系列8bit单片机设计微波炉控制器，无论在适应工作环境还是抗干扰等方面都完全满足要求，在成本及供货等方面比国外芯片也有更明显优势。

本文通过实际产品为例，以产品功能要求、方案确定和芯片选型、硬件设计、软件规划及编写等几部分介绍如何用单片机设计微波炉控制器。

字串1功能要求设计产品首先了解产品要求，了解越详细设计反复修改就越少，特别是关于影响芯片选型及输出控制等跟硬件直接相关部分。

本文介绍微波炉控制器主要功能如下：微波加热，功率有10档。

烧烤加热，功率有2档。

热风烘烤加热，温度多档。

混合加热，有三种组合模式：烧烤加微波、烘烤加微波、烘烤加烧烤。

自动解冻，重量选择有20档。

自动菜单，6大类，各类分别有重量选择。

显示：88:88数码管，四周带14个图标。

按键：有功能选择键、启动键、取消键、热风烘烤键，时钟及定时键，自动菜单各功能键，总共11个。

编码开关：调节加热时间。

另有蜂鸣器、门检测和门灯控制。

字串6方案确定和芯片选型了解产品详细要求后，需要确定具体实现方案，首先是选择合适单片机。

选择合适型号主要要看两个方面：硬件资源和软件资源。

要选择合理单片机首先必须了解单片机各系列及各款资源，再了解需要什么样资源，下面分别从硬件和软件来说明怎样根据要求选择单片机。

在选择单片机时，整个产品方案也基本确定。

硬件相关资源硬件相关资源是指外围硬件相关如I/O数量、特殊驱动、工作电压等。

字串1首先，选择合适单片机系列。

看供电电压及工作温度抗干扰能力等是否满足要求。