毕业设计(论文)-基于单片机的电磁炉设计

分类号：单位代码：毕业设计(论文)基于51单片机炉温控制系统设计姓名学号年级2007 级专业电气工程及其自动化系（院）信息学院指导教师2011年4月摘要随着电子技术的飞速发展，单片机在国民经济生产各行业发挥了重要的作用。

它因为集成度高、体积小、运行可靠、应用灵活、价格低、面向控制等特点得到了广大工程技术人员和客户的好评。

在温度控制方面，单片机能够代替常规的模拟调节器。

本文主要设计了单片机炉温控制系统硬件电路和软件程序。

系统具工作可靠、实时性强等特点，满足控制精度的要求。

本着在满足系统性能要求的前提下，尽可能的减少硬件成本。

本文主要涉及到控制系统的硬件设计和单片机的控制软件编程。

本系统选用AD590对炉温进行检测，并且选用 OP07低漂移高精度前置放大器，对信号进行放大。

在PCF8951完成数模转换之后，8051单片机对数据进行处理。

采用分段方法控制三台电阻炉温度。

人机接口电路部分能实现温度设定、温度显示、超温报警等功能。

本设计对温度的调节时间不做说明。

本文重点介绍硬件的选取与接口电路的设计、模拟量输入通道和开关量输出通道的设计以及相应算法的软件程序编程。

关键词：单片机；炉温控制；接口电路AbstractWith the rapid development of electronic technology,Single-chip production of various sectors in the national economy played an important role. It is because of the high integration, small volume, reliable operation, flexible, low price and application for control of the engineering characteristics of technical staff and customers. In temperature control,SCM can replace conventional analog regulator.This paper designs the temperature control system of microcontroller hardware circuit and software program. With reliable work, real-time system as the control accuracy requirements. Based on system performance requirements in the premise, reduce cost of hardware. This paper involves controlling system of hardware design and the SCM control software programming. This system choose AD590 thermocouple to test temperature and choose OP07 low drift of preamplifier to amplifiy signal. In PCF8591 complete digital-to-analog 8051 single chip microcomputer, after processing of data. Segmentation control algorithm of three resistance furnace temperature. Can realize human-machine interface circuit of the temperature setting, temperature display, and overtemperature alarm etc. The design of temperature regulation time to do that. This paper introduces the hardware design of interface circuit and analog input channel, and channel of switching output corresponding algorithm and the design of software programming.Key words: SCM;Temperature control;Interface circuit目录第一章引言 (1)第二章单片机在炉温控制中的应用 (2)2.1单片机与炉温控制系统 (2)2.1.1 单片机在温度控制系统的应用 (2)2.1.2 单片机在本设计中应用 (2)2.2炉温控制的发展 (3)2.2.1 炉温控制的发展现状与方向 (3)2.2.2 炉温控制技术发展趋势 (3)第三章炉温控制系统总体设计 (5)3.1单片机控制系统设计 (5)3.1.1 系统硬件设计 (5)3.1.2 系统软件设计 (5)第四章处理器的选用 (7)4.1MCS-51单片机 (7)4.1.1 MCS-51单片机内部结构及引脚 (7)4.1.2 MCS-51单片机的复位 (10)4.3单片机炉温控制系统主机系统的设计 (10)第五章人机接口电路设计 (11)5.1温度设定电路设计 (11)5.1.1数字拨码盘 (11)5.2LED显示电路设计 (11)5.2.1显示管与单片机的接口设计 (11)5.3报警接口设计 (12)5.3.1 警报器 (12)第六章过程通道设计 (14)6.1模拟量输入通道 (14)6.1.1 模拟量输入通道的组成和特点 (14)6.1.2模拟量输入通道的设计 (15)6.2器件的选择 (16)6.2.1放大器的选择 (16)6.2.2 传感器的选择 (16)6.2.3 模拟开关的选择 (16)6.2.4 逐次逼近式ADC (17)6.3开关量输出通道 (18)6.3.1开关量输出通道的构成及特点 (18)6.3.2开关量输出通道的设计 (19)6.4器件的选择 (19)6.4．1双向可控硅 (19)6.4.2光电隔离器的选择 (20)第七章单片机炉温PID控制系统软件程序设计 (21)7.1主程序和中断服务子程序设计 (21)7.1.1 主程序设计 (21)7.1.2 定时器T0中断服务子程序 (21)7.2子程序设计 (22)7.2.1 温度检测子程序SAMP设计 (22)7.2.2 数字滤波子程序FILTER设计 (22)7.2.3 温度控制子程序设计 (23)7.2.4 PID子程序设计 (24)总结 (29)参考文献 (30)第一章引言近几年来，我国的工业信息化程度不断加深，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响发酵、烘烤、煅烧、浓度、蒸馏、挤压成形，空气流动以及结晶等物理和化学过程。

基于单片机的微波炉设计精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】随着科学技术的进步，电子技术传感技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。

国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微波炉消费者的使用要求，将各种先进的现代化技术应用微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品。

这些微波炉新产品，反映了微波炉技术发展趋势，这些趋势主要表现在以下几个方面。

（1）智能化。

采用微电脑控制技术和传感器感测技术，实现微波炉的智能化加热烹调，是微波炉技术发展的一大方向。

这中智能化的微波炉，无需使用者在操作按键上输入烹调时间、加热功率、食物重量等参数，只要按一下启动键，微波炉内的传感器就将检测到的食物温度、整齐湿度等参数不断输出给电脑控制芯片，微电脑控制芯片进行一系列的运算、比较、分析之后，输出相应的指令，自动控制微波炉的加热时间和功率大小，实现智能化全自动烹调。

（2）多功能。

随着现代化人们生活节奏的加快以及追求生活质量的提高，对于食物的加工烹饪也提出了更高的要求，因而出现了多功能的微波炉。

比如将电烤箱的烧烤功能元件加入微波炉，制造出的微波炉烧烤组合微波炉，就是一个例子。

这种微波炉目前在国内已经非常普遍，其优点就在于利用微波炉能量快速烹调，使食物具有更好的口感和视觉效果效应。

（3）节能化。

松下公司将变频技术应用于微波炉推出的变频微波炉产品，通过将市电电源换为变频电源，能将50Hz的电源任意转换成20000~45000Hz的高频电源，供给微波炉产生电路，使微波炉的输出功率随着电源频率的变化而改变，从而改变了以往微波炉利用占空比原理调节微波炉输出功率的方式，不仅使得微波炉能量产生电路的供电系统的体积重量大大减小，而且使得耗电量减少了四分之一左右。

（4）健康化。

随着人们健康环保意识的增强，对于食品中热量的限制也愈加重视。

作为现代化食品烹调器具的微波炉，能烹调出低热量的保健食品。

摘要微波炉已在我国民用领域中普及开来。

微波炉加热的独特原理就是用微波来煮饭烧菜，由于其独特的加热原理，可以有效地保持原有食品的颜色、气味、口感和营养成分，也能在迅速解冻食品时保持食物的水分不丢失和新鲜度。

使用微波炉的过程中也很少产生烟气和热气，可保持厨房的清洁。

微波炉之所以有这么优良的性能，其原因就在于微波炉的广泛应用，它的广泛应用又促进了相关新技术的探索和发现，这些发现和新技术转而又被应用于微波炉性能的改造，这些都是息息相关的。

现在的微波炉技术已相当成熟。

本次设计研究主要是微波炉的控制系统。

本次设计的控制核心是89C52单片机，之所以选择单片机控制，是因为它的功能强、体积小、功耗低、工作可靠、价格便宜、使用简单方便等特点，特别适合应用于控制有关的系统。

整个微波炉控制系统设计主要包括主电路、电源电路、驱动电路、光电耦合隔离、89C52最小系统、键盘输入、液晶显示、PWM波输出等。

本设计有预设模式和人工输入模式两种，对微波炉工作的时间和火力进行调节，通过输出占空比不同的PWM波来模拟微波炉工作在不同火力下的状态，液晶显示屏能准确显示当前工作状态，我们可以根据自己的意愿继续、暂停、退出当前工作方式。

经过模拟仿真以及现场调试后，设计的微波炉控制系统安全可靠，工作稳定，顺利实现预期的各项功能。

关键词：89C52单片机；微波炉；控制电路；AbstractIn our country, microwave ovens have in civilian areas in popularity, due to its unique heating principle, it can effectively keep the original food color, smell, taste and nutrients, also can rapid thawing foods, keep the moisture of food and fresh. And in the use of the microwave oven almost do not produce fumes and hot air, so that the kitchen to keep clean. Microwave oven which has so good performance is relation with the application of new technology .This paper analyzes the control system of home microwave oven, and compares various control methods, and determines the overall control scheme of the system.. Because the monolithic integrated circuit has the characteristics of strong function, small size, low power consumption, cheap, reliable work, convenient use and the like. Therefore, it is especially suitable for control system, the design of the final selection of 89C52 single chip microcomputer as the control core, supplemented by the keyboard input module, LCD display module, photoelectric coupling isolation module and analog microwave modules to form a control circuit of the microwave. This design by default mode or manual input mode microwave oven working time and fire control, and through different output accounted for duty ratio PWM waves to mimic the microwave oven under different thermal working condition, LCD screen as man-machine interface synchronous display the current working state.After the simulation and the on-site debugging, the electric control system of the microwave oven is safe and reliable, and the work is stable, and the function of the microwave oven is smoothly realized.Keywords: MCU; microwave oven; control circuit;目录摘要 (I)1 引言 (1)1.1 微波炉简介 (1)1.2 本文主要研究工作 (2)2 微波炉的工作原理和总体方案设计 (3)2.1 微波炉的工作原理 (3)2.2 微波炉的基本构造 (4)2.2.1 控制电路 (4)2.2.2 高压变压器 (4)2.2.3 磁控管 (5)2.2.3 炉腔 (8)2.2.4 炉门 (8)2.3 总体方案设计 (8)3 硬件电路设计 (9)3.1 主电路的设计 (10)3.1.1 主电路方案分析 (10)3.1.2 主电路方案设计 (12)3.2 驱动电路的设计 (14)3.3 单片机选型及介绍 (15)3.3.1 单片机的选型 (15)3.3.2 单片机STC89C52的特点 (15)3.3.3 单片机最小系统设计 (16)3.4 光耦隔离控制模块的设计 (19)3.5 键盘输入和液晶显示电路 (20)3.5.1 键盘输入电路方案的选择 (20)3.5.2 显示电路方案的选择 (22)3.6 蜂鸣器电路 (25)3.7 风扇冷却电路 (26)4 软件设计 (28)4.1 主程序流程图 (28)4.2 PWM波控制子程序 (30)4.3 火力调节子程序设计 (30)4.4 烹饪时间设定子程序设计 (31)4.4.1 设置定时模式的方法 (31)4.4.2 时间设定程序流程图 (34)4.5 键盘扫描子程序设计 (34)4.6 液晶显示模块程序设计 (37)5 系统仿真调试和实物制作 (38)5.1 系统的仿真调试 (38)5.1.1 仿真结果及分析 (38)5.2 实物制作 (42)6 结论与展望 (45)6.1 论文总结 (45)6.1.1 主要工作及结论 (45)6.1.2 存在的问题 (45)6.2 感想及收获 (45)6.3 展望 (46)致谢................................................... 错误！未定义书签。

1 引言随着人们生活水平的不断提高,现代化的厨房电器已成为人们日常不可缺少的家用电器。

不断更新的现代化家用厨房电器，极大地方便和丰富了们的家庭生活。

如微波炉已经成为现代城市生活中人们不可缺少的烹饪工具，现在的微波炉已经可以做到煎、煮、烤、烘、焖、炖、蒸、烩等多种烹饪方式，做出各种营养美味的食物。

与其他烹饪工具相比，微波炉具有热效率高、耗电量少、烹调速度快等优点。

合乎经济原则，也比传统烹饪节省时间。

由于独特的加热原理，它可以有效保持食物原有的色、香、味与营养成份，还可以迅速解冻食物，保持食物的水分与鲜嫩。

而且微波炉使用中绝少产生油烟与炽热空气，使厨房保持清洁。

微波炉有如此强大的功能与新技术的不断应用是分不开的。

例如，微波炉的智能化、多功能化、节能化、健康化、操作简便化的发展，使得微波炉的发展前景越来越好，越来越受到人们的欢迎。

微波炉，顾名思义是用微波来加热，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[13]。

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[20]。

微波炉控制器系统以P89V51RB2FN单片机为核心，由液晶显示模块、语音电路模块、键盘模块、掉电存储模块、电源模块等功能模块组成。

本系统对基本的功能设置、数据装入和定时功能进行了重点设计。

此外，还扩展了微波火力八级档位设定、烹调模式、语音提示、烹调预约时间设置、模拟无水及无物自停等功能，对微波炉的基本功能进行设计与创新。

2 总体方案论证与比较方案一：采用数字逻辑芯片[3]。

本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。

各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。

#+无线壁挂炉温控器设计（发射端）1 前言温度是人们日常生活中接触比较多的一个物理量，人们的日常生活、动植物的生存繁衍和周围环境的温度息息相关，石油、化工、冶金、纺织、机械制造、航空航天、制药、烟草、档案保管、粮食存储等领域对温度也有着较高的要求。

例如：烟叶和纸张是吸湿性极高的材料，卷烟生产的每一个阶段对温度都有非常特别的要求，以确保所使用材料的水分，保证生产的效率和产品质量；印刷车间的温度控制水平对印刷质量有很大的影响；为防止库存武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈，必须保持环境温度不能过高；而水果、种子、肉类等的保存又需要保证一定的温度。

随着科学技术的发展，许多新兴产业对环境提出了更高的要求：制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，生物化学制药需要精确的温度控制。

因此，对温度的监测和控制已成为生产过程中非常重要的技术要求。

目前，温度传感器已广泛应用于气象、农林、冶金、化工、纺织、食品、家用电器、仓储等许多领域。

一些领域对温湿度控制的要求如表1所示。

表1各种行业温湿度要求范围#+2 选题背景2.1 目的和意义随着人们工作和生活节奏的加快，一个舒适的家庭环境能够在一定程度上改善人们因压力过大而产生的疲惫感。

无线壁挂炉温控器的设计与研究，有利于有效地控制炉壁的温度，为居民的生活带来方便和便捷。

同时，满足了广大用户的要求，解决了无线遥控的需求。

国际国内对壁挂炉温控器的研究从没有停止过。

主要着力于功耗更小，通信距离更长，温度控制温度更精准，控制范围更广阔。

同时，各个厂家追求控制界面的人性化，大屏幕显示，房间温度，设定温度，当前时钟同时显示，掉电永久记忆功能，可选华氏温度和摄氏温度单位，为了舒适和节能，可选休假和温度保持模式。

2.2 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”。

基于单片机的微波炉控制系统电气信息工程学院014011103 王洪杰指导老师：张乃智摘要微波炉是一种利用2450兆赫的电磁波来烹饪食品的厨房器具。

其工作的核心是其控制部分。

本设计就是对微波炉的电脑控制系统的一个尝试，设计给出了系统软、硬件的组成和实现方法。

结合实际要求，叙述了控制器电路的工作原理和微波炉的工作过程。

设计具有操作简便，运行稳定，定时时间和功率控制比较精确的特点。

它以ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51为控制核心；以DS18B20作为温度传感器，用于实时测量微波炉内食物的温度；独立式键盘调整输入，用来设定温度、定时时间等工作参数。

通过本设计能实现对微波炉的智能化控制，使微波炉的应用功能更强大，使用更方便。

关键词：微波炉/ 单片机A T89C51/温度传感器DS18B20ABSTRACTThe microwave oven is a kind of kitchen tool which works on the electromagnetic wave frequency segment of the 2450 MHZ for cooking food. Its major part is the control system. This design is a trial to the control system based on the MCU. In this paper, the software and hardware are constituted and how to realizes it has given. According to the actual request, described the work principle of the controller electric circuit and the work process of the microwave oven. The feature of the design is the operation simply and stably, the settled time and the power controlling more precision .The major controller AT89C51 which is a 8 single microcomputer produced by ATMEL company; Be used with DS18B20 as the temperature sensor to measure the alimental temperature that inside the microwave oven in time; The keyboard is a independent type that used for setting the work parameter, for example, the temperature and the settled time, to realize the intelligence of the microwave oven, making the applied function of the microwave oven stronger and using more convenient.KEY WORDS：microwaves oven, single chip microcomputer AT89C51, temperature sensor DS18B201、前言在家用电器中，应用单片机技术可以简化控制线路，提高家用电器的性能，实现智能化控制。

基于Atmega16单片机主控大功率电磁炉设计摘要：本文详细介绍了基于Atmega16单片机的电磁炉感应加热设计的研究。

它主要包括五个部分：不控整流，滤波电路，逆变电路，保护电路和单片机采样数码管显示电路。

经实验，本设计能实现高频加热的功能，符合现代节能的要求。

关键词：Atmega16单片机感应加热不控整流Based on Atmega16 single-chip microcomputer control high power electromagnetic stove designHUANG Rong-lan 21. Wuzhou College，Wuzhou, Guangxi（543002）Abstract：This paper introduces the design of electromagnetism heating based on the Atmega16 MCU, It mainly includes five parts: uncontrolled rectifier, filter circuit, inverter circuit, protection circuit and a single chip. microcomputer sampling digital tube display circuit. After the experiment, the design can achieve high frequency heating function, in line with modern energy-saving requirement.Keywords: Atmega16 MCU ;electromagnetism heating; uncontrolled rectifier1引言感应加热主要是利用电磁感应现象，让交变的电流在导体中产生感应电流，从而使导体发热[1]。