微波炉控制器的设计(共35页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上主要研究内容目标特色本文主要给出基于单片机控制的可编程的微波炉定时系统。除了可以实现常规的火力大小选择和定时控制基本功能之外，又用步进电机模拟微波炉的转盘。该设计由数码管显示时间，发光二极管显示火力大小，时间结束时蜂鸣及步进电机模拟微波炉的转盘等模块构成。成果描述通过调试后可以实现常规的火力大小选择和定时控制基本功能，并且可以用步进电机模拟微波炉的转盘。成果价值在现代生活中，微波炉已经成为生活的一部分，因此有较大的研究价值。 开展本课题的意义及工作内容：在现代人快节奏生活中，微波炉已经成为便捷生活的一部分。随着控制技术和智能技术的发展，微波炉也向着智能化、信息化发展。

2、本文主要给出基于单片机控制的可编程的微波炉定时系统。除了可以实现常规的火力大小选择和定时控制基本功能之外，又用步进电机模拟微波炉的转盘。该设计由数码管显示时间，发光二极管显示火力大小，时间结束时蜂鸣及步进电机模拟微波炉的转盘等模块构成。本设计的主要工作内容是通过学习定时和步进电机驱动，结合所学的课程设计出微波炉控制器。通过设计掌握微波炉控制器的设计原理与方法。一、 课题工作的总体安排及进度：第一周：收集资料。第二周：选好研究课题，并写好开题报告。第三周至第四周：电路设计与仿真，通过分析仿真结果分析改进电路。第五周至第七周：领取元件进行电路制作与焊接以及调试。第八周：在指导老师的指导下撰写毕业论

3、文。第九周：准备答辩。二、 课题预期达到的效果：本论文同时还设计了手动按键来进行定时，有开关按键、加减键、火力大小选择键。加减键用来控制微波炉烹调时间，即数码管显示时间。当火力大小选择键按下时，系统就自动显示代表相应火力大小的发光二极管发光。当烹调的时间到了，微波炉除了会蜂鸣提醒用户烹调时间到了之外，还会在完成烹调后自动断电停止工作。并且控制步进电机的运转，来实现微波炉转盘的模拟运行。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

4、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，STC12C

5、5404AD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。STC

6、12C5404AD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。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来J21,J22的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。同时常开触点断开。这样选用合适的继电器就可以用小电压和电流控制大功率的设备,由于控制部分和触点电气绝缘,就比较方便和安全。继电器有2个

7、常开接点。当产生较短时间的红外信号时,Q2经延时导通,C点为高电平,此时Q5导通,继电器动作,其接点J21,J22同时吸合,J22接通被控制的电器电源,J21闭合使继电器不通过Q2就继续吸合,这种情况通常称为“自锁”。所以这时即使RI不再收到信号,因电源经R11向Q5提供偏置,故Q5一直保持导通。当接收到较长时间的红外信号时,Q3导通,使得Q4导通这时Q5强迫截止,继电器中的磁感应线圈没有电流通过,衔铁释放。被控电器电源断开,其接点J21,J22断开。步进电机作为控制执行元件，响应速度快、定位精度高、无积累误差、驱动电路及控制方法简单，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和

8、精密机械等领域。但步进电机系统仍存在一些缺陷：低频共振、低速运行平稳性较差；高速运行的快速响应能力较差、易失步、效率较低等。目前普遍认为最有效的解决方法是细分法。常用的细分法是用单片机实现或将细分参数存在EPROM类非易失性存储器中通过逻辑电路实现细分输出。然而此类方法存在单片机易受电机干扰，电路复杂、调试及研发周期较长等缺点。本文提出一种利用FPGA设计技术实现步进电机控制电路的方案，具有修改方便，使用灵活，可靠性高，可移植性强等优点。步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”）

9、，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，通过输入脉冲信号来进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由各类控制器来产生。其基本工作原理如下：控制换相顺序，通电换相。这一过程称为“脉冲分配”。例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D。通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C、D相的通断，控制步进电机的转向。如果给定工作方式正序换相通电，则步进电机正转；如果按反序换相通电，则电机就反转。这样就可以通过控制脉冲“相位”来改变定子绕组的通电顺序，从

10、而达到控制电机正反转的目的。控制步进电机的速度。如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整控制器发出的脉冲频率，通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机技术参数步进电机有一个重要的技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频。因此步进电机低速启动运转，若高于一定速度就无法启动

11、，并伴有啸叫声。步进电机细分驱动原理所谓细分驱动就是把机械步距角细分戍若干个电的步距角，当转子从一个位置转到下一个位置的时候，会出现一些“暂态停留点”，这样使得电机启动时的过调量或者停止时的过调量就会减小，电机轴的振动也会减小，使电机转子旋转过程变得更加平滑，更加细腻，从而减小了噪声。步进电机的细分控制从本质上讲是对步进电机的励磁绕组中的电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分。相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小。要想实现对步进电机步距角均匀细分控制，必须合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁场的幅值恒定；每个进给脉冲所引起

12、的合成磁场的角度变化要均匀。步进电机细分驱动技术可以减小步进电机的步距角，提高电机运行的平稳性增加控制的灵活性等。步进电机驱动原理步进电机是将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的精密执行元件,它不能直接与交直流电源相连,而只能使用专用的步进电机控制器。L297/298混合驱动电路 L297单片步进电机控制器集成电路适用于双极性两相步进电机或单极性四相步进电机控制。L297输出信号可控制L298双H桥驱动集成电路,用来驱动电压为46V,每相电流为2.5A以下的步进电机。L297的核心是脉冲分配器。它产生三种相序信号,对应三种不同的工作方式,分别为半步(HALFTEP)方式,基本步距(FULL

13、STEP,整步)一相激励方式,基本步距两相激励方式。脉冲分配器内部是一个3bit可逆计数器,加上一些组合逻辑,产生每周期八步格雷码时序信号,此时HALF/FULL设置为低电平,即半步工作方式的时序信号。也可以选择基本步距工作方式,即双四拍全阶梯工作方式,此时HALF/ULL设置为低电平。L297设有两个PWM斩波器,目的是控制相绕组电流,实现斩波控制,以获得良好的转矩2频率特性。每个斩波器由一个比较器、一个RS触发器和外接采样电阻组成,并设有一个公用振荡器,向两个斩波器提供触发脉冲信号。脉冲频率f是由外接RC网络决定的,当R10K欧时,f=1/0.69RC。振荡脉冲使触发器置“1”,电机绕组相

14、电流上升,采样电阻Rs的电压上升到基准电压Vref时,比较器翻转,使触发器复位,功率开关关断,电流下降。等待下一个振荡器脉冲的到来。这样,触发器的输出是恒频的PWM信号,调制L297的输出信号。相绕组电流峰值由Vref来整定。L298是双H桥高电压大电流功率集成电路,可驱动继电器、线圈、直流电机和步进电机等电感性负载。输入为标准的TTL逻辑电平信号,用来控制H桥的开与关。L298集成芯片为具有15个引脚的多瓦数直插式封装,由于发热量大,要加装散热器。数码管的驱动分为动态驱动和静态驱动两种。9所谓静态驱动，就是将数码管每个LED灯对应一个I/O口，通过单片机的端口来控制LED灯的亮和灭。I/O口

15、之间互相独立。这样的优点是驱动很简单，只需要用I/O口直接控制LED.一般来说，静态驱动比动态驱动占用的I/O口多。但静态驱动方式简单不容易出错。步进电机是一种将电脉冲转换为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进行调速。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机,包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。永磁式步进电

16、机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5或15；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为.5,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8，而五相步进角一般为0.72。与静态显示方法不同，动态显示驱动的设计方法是将数码管的驱动端一对一连接在一起接单片机的数据口，而将各个数码管的公共端单独送至单片机的I/O进行片选。通过片选信号依次点亮各个数码管，由于人眼有视觉暂留的特性，因此如果第一个数码管灭和第二个数码管亮之间的时间足够

17、短，人眼是感觉不出数码管的变化的。微波炉控制器的设计【摘要】在现代人快节奏生活中，微波炉已经成为便捷生活的一部分。随着控制技术和智能技术的发展，微波炉也向着智能化、信息化发展。本文主要给出基于单片机控制的可编程的微波炉定时系统。除了可以实现常规的火力大小选择和定时控制基本功能之外，又用步进电机模拟微波炉的转盘。该设计由数码管显示时间，发光二极管显示火力大小，时间结束时蜂鸣及步进电机模拟微波炉的转盘等模块构成。引言31、 系统总体设计3 1.1 设计要求3 1.2 系统组成方框图32、 芯片性能特点介绍4 2.1 单片机STC12C5404AD4 2.2 高耐压、大电流达林顿陈列ULN20034

18、 2.3 四位数码管6 2.4 继电器 JRC-21F(4100)6 2.5 步进电机M42SP-573、系统硬件设计8 3.1 显示模块8 3.2按键电路8 3.3蜂鸣模块8 3.4 火力档位选择模块9 3.5 步进电机驱动模块104、 系统软件设计11 4.1主程序流程图11 4.2按键扫描流程图12 4.3定时0中断流程图14 4.4定时1中断流程图155、 系统测试及分析156、 结论16致谢词16参考文献16附录17 1.protel原理图17 2.PCB图17 3.元件清单18 4.程序清单18引言微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。在现代生活中，微波炉已经成为生活的一部分

19、。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。1人们可以利用微波炉进行加热，烹调等等。用户只要按照固定的程序，如选择好分档火力，设定好时间，就可以开始进行烹调。等时间到了，食物也就烹制完成。本设计拥有微波炉简单的定时控制系统，并且控制步进电机的运转来实现微波炉的模拟运行。 1、系统总体设计1.1 设计要求应用单片机STC12C5404AD的I/O端口P1.0P1.7驱动数码管显示，而单片机INT0(外部中断0)和INT1（外部中断1）控制数码管显示前两位（我用的是四位是数码管）。另外的I/O端口P2.5P2.7控制发光二极管低电平点亮。定时值可以通过手动按键调节且结果直接在

20、两位数码管上显示出来。单片机STC12C5404AD端口P2.4引脚连接到蜂鸣器驱动电路，控制蜂鸣器蜂鸣。本论文同时还设计了手动按键来进行定时，有开关按键、加减键、火力大小选择键。加减键用来控制微波炉烹调时间，即数码管显示时间。当火力大小选择键按下时，系统就自动显示代表相应火力大小的发光二极管发光。当烹调的时间到了，微波炉除了会蜂鸣提醒用户烹调时间到了之外，还会在完成烹调后自动断电停止工作。并且控制步进电机的运转，来实现微波炉转盘的模拟运行。1.2 系统组成方框图主控模块蜂鸣模块按键模块显示模块单片机控制步进电机，模拟微波炉的运行图1-1 系统模块组成方框图2、 芯片性能特点介绍2.1 单片机

21、STC12C5404AD 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。2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

22、，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。3STC12C5404AD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。 图2-1 单片机STC12C5404AD引脚排列2.2 高耐压、大电流达林顿陈列ULN2003ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅N

23、PN达林顿管组成。 该电路的特点如下： ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003采用DIP16或SOP16塑料封装。表2-1和表2-2分别是ULN2003的极限值和电特性(若无其它规定，Tamb=25)。图2-2 ULN2003方框图表2-1 极限值(若无其它规定，Tamb=25)表2-2 电特性(若无其它规定，Tamb=25)2.3 四

24、位数码管 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为

25、高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字。 内部的四个数码管共用adp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有四个数码管，所以它有四个公共端，加上adp，共有12个引脚，下面便是一个共阴的四位数码管的内部结构图（共阳的与之相反）。引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为112脚，下图中的数字与之一一对应。图2-3 四位数码管的内部结构图2.4 继电器 JRC-21F(4100) 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回

26、路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如、等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、运动、测量和通信等装置中。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点弹簧等组成。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

27、静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。同时常开触点断开。4 这样选用合适的继电器就可以用小电压和电流控制大功率的设备，由于控制部分和触点电气绝缘，就比较方便和安全。2.5 步进电机M42SP-5步进电机作为控制执行元件，5响应速度快、定位精度高、无累积误差、驱动电路及控制方法简单，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。步进电机在控制系统中具有广泛的应用。6它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。步进电机是将电脉冲信

28、号转换成相应的角位移或直线位移的精密执行元件,它不能直接与交直流电源相连,而只能使用专用的步进电机控制器。 现在比较常用的步进电机,包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5或15；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为.5,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。7 它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8，而五相步进角一般为0.72。步进电机M42S

29、P-5为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。图2-4 四相步进电机步进示意图 开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四

30、相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2-5的a、b、c所示。图2-5 步进电机工作时序波形图3、系统硬件设计 3.1 显示模块方案一：采用LCD液晶显示器显示。它可视面积大，画面好，抗干扰能力强，可以节省软件中断资源，其缺点是显示内容需要存储字摸信息，需要一定存储空间。方案二：采用LED数码管显示。

31、用发光二极管（简称LED）组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字型，便构成了半导体数码管。半导体数码光分共阳极数码管和共阴极数码管，此次设计采用了共阴极数码管显示，即七个发光二极管的阴极连在一起接地。8当共阴极数码管的某一阳极接高电平时，相应的二极管发光，根据字形使某几段二极管发光，所以共阴极数码管需要输出高电平有效的译码器来驱动。基于以上所述，本设计采用方案二。数码管的驱动分为动态驱动和静态驱动两种。9所谓静态驱动，就是将数码管每个LED灯对应一个I/O口，通过单片机的端口来控制LED灯的亮和灭。I/O口之间互相独立。这样的优点是驱动很简单，只需要用I/O口直接控制LED.

32、一般来说，静态驱动比动态驱动占用的I/O口多。但静态驱动方式简单不容易出错。与静态显示方法不同，动态显示驱动的设计方法是将数码管的驱动端一对一连接在一起接单片机的数据口，而将各个数码管的公共端单独送至单片机的I/O进行片选。通过片选信号依次点亮各个数码管，由于人眼有视觉暂留的特性，因此如果第一个数码管灭和第二个数码管亮之间的时间足够短，人眼是感觉不出数码管的变化的。本设计选择是静态驱动方式。如图3-1所示。图3-1 LED显示电路3.2 按键电路按键电路与显示电路一样,采用扫描方式,利用动态显示时的数码管驱动位置信号判断相应按键的状态。而STC12C5404AD的P2.0P2.3口平时为低电平

33、,当某一键(如S1)按下时,P2.0被上拉为高电平,这时单片机利用程序查询P2.0是否为高电平,如果P3.7为高电平,就读回单片机，进行相应的控制。如图3-2所示。图3-2 按键原理图3.3 蜂鸣模块如图3-3所示，蜂鸣器使用PNP三极管Q3进行驱动控制。当P2.4控制电平输出0时，Q3导通，蜂鸣器蜂鸣；当P2.4控制电平输出1时，Q3截止，蜂鸣器停止蜂鸣。 图3-3 蜂鸣器控制电路3.4 火力档位选择模块单片机STC12C5404AD的I/O端口P2.5P2.7控制发光二极管低电平点亮。继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。在电路中起着自动调节、安全保护作用。图3-4是

34、火力档位选择电路图。图3-4 火力档位选择电路图3.5步进电机驱动模块ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。该电路的特点如下： ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。步进电动机驱动系统的性能，10除了与电动机自身有关外，也有很大程度上取决于驱动电路的性能。 图3-5是步进电机驱动硬件图。其中J2是单片

35、机STC12C5404AD，J2的14引脚分别代表单片机的P3.0、P3.1、P3.4、P3.5。图3-5 步进电机驱动硬件图微波炉控制器的整体电路图见附录1和附录2。4、 系统软件设计4.1 主程序流程图如图41开始数据转换关闭所有初始化扫描按键结束 图4-1 主程序流程图按键S4是否按下扫描按键选模式1，time=99,打开定时器中断按键S3是否按下close=1?关闭所有YNY数据转换使能清零等待释放Ntime1,time-数据转换使能清零等待释放Y按键S2是否按下time1,time-数据转换YNN4.2 按键扫描流程图如图42：使能清零等待释放按键S1是否按下YY mode=0?NN

36、mode10且time3time-取反，speaktime=0speaktime=1NYNY图4-4 定时1中断流程图5、系统测试及分析按下开关按键S4，数码管显示出数字99（单位：分钟），代表微波炉开始工作；再次按下S4时，微波炉停止工作。三个发光二极管分别代表不同火力档位。按键S1是火力大小选择，按一下是代表大火的发光二极管亮，两下是中火的亮，三下是小火的亮，四下是大火的亮，如此规律循环。按键S3、S2分别是加、减键。数码管显示从9901，01显示完就自动关闭。当开始工作时，数码管的显示为99（分钟），每过60秒（因等待时间太长，我将程序的60秒改为5秒）数码管会自动减1 。按键S3每按一

37、下时，数码管显示时间会增加1；但如果当时数码管显示为99,S3按下数码管依然显示为 99。按键S2每按一下时，数码管显示时间会减少1。当选择好火力档位和设定好时间后，按下按键S6，模拟微波炉运行的步进电机开始运转。在最后1分钟内，蜂鸣器在倒数3秒中时开始蜂鸣。所设定的时间到了（即蜂鸣3秒后），微波炉会自动断电停止一切工作。在此基础上，我又增加了用步进电机的运转来模拟微波炉转盘的运行。具体实现的功能如下：当开关按键按下时，步进电机开始运行；再按时，步进电机停止。选择火力为大火时，步进电机的转速最快；选择火力为中火时，步进电机的转速正常；选择火力为小火时，步进电机的转速最慢。所设定的时间到了（即一

38、分钟最后3秒蜂鸣完后），微波炉转盘自动断电停止转动即步进电机停止运转。6、结论本设计是针对单片机STC12C5404AD的定时控制模块和步进电机控制模块系统，在实际运用中可以根据设定好的火力大小和时间控制微波炉进行烹调食物。它能根据按键是否按下，把结果送到单片机然后根据需要来选择相对应的程序，可以看到实现微波炉转盘模拟运行的步进电机运转。本设计基本设计出微波炉的雏形。在这个设计的基础上，还可以再进一步的进行改良，例如液晶显示、自动烹饪、智能感应烹饪、语音提示、日历时钟、温度控制、电话和Internet远程控制等功能。在节能方面，可以采用在食物的不同加热阶段，输送不同的但与之相对应的加热功率的方

39、法，从而在保证对食物的加热质量的同时，也达到了节约能源的目的。另外，为了保证系统能够正常并且高效的工作，我们还可以进行一些辅助设备的设计，比如抗干扰，对磁控管的冷却，以及对炉腔进行照明等，从而在保证系统正常工作的同时，也极大的方便了人们日常生活。这些都可以在这个设计的基础上进行改良设计。使微波炉在未来发展中更智能化、更人性化、更节能环保。 附录附录整体电路protel原理图附录2 PCB图附录3 元件清单器件名称器件型号 数量器件名称器件型号数量单片机STC12C5404AD1四位数码管（共阴） 1晶振12M 1磁介电容30pF 2电解电容10uF 2电阻100 1电阻2K 3电阻4.7K 3

40、电阻1K 6三极管2N90124继电器4100JRC-21F(5V)3发光二极管3按键5蜂鸣器1达林顿陈列ULN20031步进电机M42SP-51电源5V1附录4 程序清单#include intrins.h#include STC12C5410AD.h#define uint8 unsigned char #define int8 signed char #define uint16 unsigned short #define int16 signed short #define uint32 unsigned int #define int32 signed int #define fp

41、32 float #define fp64 double #define bit1 0x01#define bit2 0x02#define bit3 0x04#define bit4 0x08#define bit5 0x10#define bit6 0x20#define bit7 0x40#define bit8 unsigned char speak_time=0;/喇叭5*60MS 电平变化一次sbit P00=P00;sbit P01=P01;sbit P02=P02;sbit speak=P24;sbit P23=P23;sbit P22=P22;sbit P21=P21;sbit P20=P20;unsigned int tim