用單片機實現(xiàn)微波爐的智能控制畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　中文 【摘要】【關鍵詞】……………………………………………………………2</p><p>　　英文 【摘要】【關鍵詞】……………………………………………………………2</p><p>　　第一章 緒論…………………………………………………………………………2</p>

2、<p>　　第二章 單片機概述</p><p>　　2. 1 單片機的發(fā)展歷史……………………………………………………………2</p><p>　　2. 2 單片機的發(fā)展趨勢……………………………………………………………3</p><p>　　2. 3 單片機的特點…………………………………………………………………3</p><

3、;p>　　2. 4 單片機的應用…………………………………………………………………4</p><p>　　2. 5 AT89C51單片機簡介…………………………………………………………5</p><p>　　第三章 微波爐概述</p><p>　　3. 1 微波爐原理……………………………………………………………………10</p><

4、;p>　　3. 2 微波爐的基本構造……………………………………………………………11</p><p>　　3. 3 微波爐的工作原理……………………………………………………………11</p><p>　　3. 4 微波爐的發(fā)展史………………………………………………………………12</p><p>　　第四章 用單片機實現(xiàn)微波爐智能控制</p&g

5、t;<p>　　4. 1 智能控制的概念………………………………………………………………13</p><p>　　4. 2 用單片機實現(xiàn)微波爐智能控制的設計要點…………………………………14</p><p>　　4. 3 一種簡單智能型家用微波爐的具體實現(xiàn)方法………………………………14</p><p>　　4. 4 對此方案的改進意見…………

6、………………………………………………17</p><p>　　第五章 結束語………………………………………………………………………18</p><p>　　答謝詞…………………………………………………………………………………18</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………19</p><p>　

7、　用單片機實現(xiàn)微波爐的智能控制</p><p>　　摘要：本文采用單片機實現(xiàn)微波爐的智能控制，以典型家用電器——微波爐為例，首先，對單片機和微波爐進行了概述，然后，著重對運用單片機實現(xiàn)微波爐的智能控制進行了綜合論述，包括智能控制的概念、用單片機實現(xiàn)微波爐智能控制的設計要點、一種簡單智能型家用微波爐的具體實現(xiàn)方法、對此方案的改進意見。最后介紹了畢業(yè)設計做完后的結論以及自己的心得體會。</p><

8、p>　　關鍵詞：單片機；微波爐；智能控制</p><p>　　Intelligent MCU control microwave</p><p>　　Abstract: My thesis - single-chip realization of the intelligent control microwave oven to a typical household electri

9、cal appliances - microwave oven as an example, first of all, on a single chip and an overview of microwave ovens, and then focus on the use of single-chip realization of microwave ovens Intelligent Control for a comprehe

10、nsive discussion, including the concept of intelligent control, the realization of microwave ovens with single-chip design features of intelligent control, intell</p><p>　　Key words: microcomputer; microwave

11、; intelligent control</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　家用電器中，應用單片機技術可以簡化控制線路，提高家用電器的性能，實現(xiàn)智能化控制。因此，許多家用電器均使用單片機作為其控制核心，例如微波爐。 </p><p>　　畢業(yè)設計的目的是了解基本電路設計的流程，豐富自己的知識和理論，鞏固所學的知

12、識，提高自己的動手能力和實驗能力，從而具備一定的設計能力。我做得的畢業(yè)設計注重于對單片機硬件系統(tǒng)的理解，微波爐智能控制的工作原理，以便以后單片機領域的開發(fā)和研制打下基礎，提高自己的設計能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的知識理論，做到理論和實際結合。</p><p><b>　　2.單片機概述</b></p><p>　　單片機也被稱作“單片微型計算機”、“微控制器”、“嵌

13、入式微控制器”。單片機一詞最初是源于“Single Chip Microcomputer”,簡稱SCM。隨著SCM在技術上、體系結構上不斷擴展其控制功能，單片機已不能用“單片微型計算機”來表達其內(nèi)涵。國際上逐漸采用“MCU”(Micro Controller Unit)來代替，形成了單片機界公認的、最終統(tǒng)一的名詞。為了與國際接軌，以后應將中文“單片機”一詞和“MCU”唯一對應解釋。在國內(nèi)因為“單片機”一詞已約定俗成，故而可繼續(xù)沿用。&l

14、t;/p><p>　　2.1 單片機的發(fā)展歷史</p><p>　　如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個階段：</p><p>　　第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這

15、就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。</p><p>　　第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。</p><p>　　（1）完善的外部總線。MCS-51設置了經(jīng)典的8位單片機的總線結構，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多

16、機通信功能的串行通信接口。</p><p>　?。?）CPU外圍功能單元的集中管理模式。</p><p>　?。?）體現(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。</p><p>　?。?）指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。</p><p>　　第三階段（1982—1990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單

17、片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。</p><p>　　第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。</p><p&

18、gt;　　2.2 單片機的發(fā)展趨勢</p><p>　　目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機的發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低價格化、外圍電路內(nèi)裝化和串行擴展技術。隨著半導體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小和功能將更強。</p><p>　　2.3 單片機的特點</p>

19、<p>　　單片機主要有如下特點：</p><p>　　(1）有優(yōu)異的性能價格比。</p><p>　　(2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境 下工作。</p><p&g

20、t;　　(3)制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。</p><p>　　(4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　(5）外部總線增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral In

21、terface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。</p><p>　　(6)單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。</p><p>　　2.4 單片機的應用</p><p>　　由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p>

22、<p>　　(1）單片機在智能儀表中的應用</p><p>　　(2）單片機在機電一體化中的應用</p><p>　　(3)單片機在實時控制中的應用</p><p>　　(4）單片機在分布式多機系統(tǒng)中的應用</p><p>　　(5）單片機在人類生活中的應用</p><p>　　單片機已成為計算機發(fā)展和應用的

23、一個重要方面，另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過單片機來實現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是對傳統(tǒng)控制技術的一次革命。</p><p>　　：由單片機組成控制器的結構和特點： </p><p>　　單片微型計算機是微型計算機發(fā)展中的一個重要分支，是把構成一臺微

24、型計算機的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲器(RAM/ROM)和各種功能I/O接口集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機(Single Chip Micro Computer),簡稱單片機.由于它的結構與指令功能都是按工業(yè)控制要求設計的,且近年來單片機著力擴展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時候稱其為一個單片形態(tài)的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接稱其為微控制器(Micro Con

25、troller)。</p><p>　　：用單片機組成的微機控制系統(tǒng)具有以下特點:</p><p>　　a.受集成度限制,片內(nèi)存儲器容量較小,一般片內(nèi)ROM小于4—8K字節(jié),片內(nèi)RAM小于256字節(jié);但可在外部進行擴展,如MCS—51系列單片機的片外可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)可分別擴展至64K字節(jié)。</p><p>　　b.可靠性

26、高。單片機芯片本身是按工業(yè)控制環(huán)境要求設計的,其抗工業(yè)噪聲的能力優(yōu)于一般通用CPU;程序指令及其常數(shù)、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號通道均在一個芯片內(nèi),故可靠性高。</p><p>　　c.易擴展。片內(nèi)具有計算機正常運行所必須的部件,芯片外部有許多供擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構成各種規(guī)模的微機控制系統(tǒng)。</p><p>　　d.控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求,單

27、片機的指令系統(tǒng)中有極豐富的條件分支轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來說,單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。</p><p>　　e.一般的單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)管理軟件,軟件開發(fā)工作量大。但近年來已開始出現(xiàn)了片內(nèi)固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統(tǒng)的單片機,使單片機系統(tǒng)的開發(fā)提高了一個新水平。</p><p>　　此外,單片機成本低、集成度高

28、、控制功能多,可靈活地組裝成各種智能控制裝置,并能有針對性設計成專用系統(tǒng),解決從簡單到復雜的各種需要,實現(xiàn)最佳的性價比。特別是單片機與傳統(tǒng)機械產(chǎn)品相結合,使原有機械產(chǎn)品的結構簡化、控制智能化。如數(shù)控機床就是典型實例。近年來,單片機發(fā)展極快,其產(chǎn)量占微機產(chǎn)量的70%以上。目前，至少有50個系列400余種機型，性能和結構各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列單片微型計算機。國內(nèi)普及的幾乎都是INTEL公司的產(chǎn)品。&

29、lt;/p><p>　　2.5 AT89C51單片機簡介</p><p>　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS8位單片機片內(nèi)4Kbytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功

30、能強大。AT89C51單片機可為你提供許多高性價的應用場合，可靈活的應用于各種控制領域。</p><p>　　圖1 單片機AT89C51</p><p><b>　　主要性能參數(shù)：</b></p><p>　　·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)的全兼容 </p><p>　　·4k字節(jié)可重

31、擦寫Flash閃速存儲器</p><p>　　·1000次可擦寫周期</p><p>　　·全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz</p><p>　　·三級加密程序存儲器</p><p>　　·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM </p><p>　　·32個可編程I/O口線

32、</p><p>　　·2個16位定時/計數(shù)器</p><p><b>　　·6個中斷源</b></p><p>　　·可編程串行UART通道</p><p>　　·低功耗空閑和掉電模式 </p><p>　　（1） AT89C51功能特性描述：</

33、p><p>　　AT89C51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，竄行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并

34、禁止所有部件工作直到下一個硬件復位 </p><p>　?。?） AT89C51引腳功能說明：</p><p><b>　　·Vcc：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：接地</b></p><p>　　·P0口：PO口是一組8位漏極開路行雙向I/

35、O口，也既地址/數(shù)據(jù)總線復用口?？勺鳛檩敵隹谑褂脮r，每位可吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，PO口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求接上拉電阻。</p><p>　　·P1口：P1口是一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P

36、1的輸入緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。作輸入口時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流（I）。Flash編程和程序校驗期間，P1口接收8位地址。</p><p>　　·P2口：P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸入緩沖極可以驅(qū)動（輸入或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口

37、“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時和作為輸出口，作輸出口時，因為存在內(nèi)部上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部存儲器或1位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口線的內(nèi)容（也既特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高地址和其他

38、控制信號。</p><p>　　·P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，，P1的輸入緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸出端口時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除可作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表1所示：</p><p>　　表1 AT89

39、C51端口</p><p>　　P3口還接收一些用于Flas 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號</p><p>　　·RST：復位輸出。當震蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平使機器復位。 </p><p>　　·ALE/當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)，即使不訪問外部字節(jié)，

40、ALE仍時鐘震蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘脈沖或用于定時目的。要注意的是：每次訪問外部存儲器時將跳過一個ALE脈</p><p>　　沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還要輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，</p><p>　　可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令可激活。此外，此

41、引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應該置ALE無效。</p><p>　　·：程序存入允許（）輸出的是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，既輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。</p><p>　　·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為000

42、0H--FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。要注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V的編程電壓Vpp。</p><p>　　·XTAL1：震蕩器反向放大器及內(nèi)部時鐘的輸入端。</p><p>　　·XAAL2：震蕩器反向放大器的輸出端。</

43、p><p>　　·時鐘震蕩器：AT89C51中有一個構成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英或陶瓷震蕩器一起構成自激震蕩器震蕩電路如圖。外接石英晶體（或陶瓷震蕩器）及電容C1、C2接在放大器的震蕩回路中構成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有非常嚴格的要求，但電容的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震

44、的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pF±10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF。用戶還可以采用外部時鐘，采用外部時鐘如圖所示。在這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，既內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2懸空。</p><p>　　圖2 內(nèi)部震蕩電路 圖3 外部震蕩電路</p><p>　　由于外部時鐘信

45、號是通過一個2分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的所以外部時鐘的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時間和最大低電平持續(xù)的時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。</p><p>　　表2 AT89C51寄存器</p><p>　　·Flash閃速存儲器的編程：</p><p>　　AT89C51單片機內(nèi)部有4K字節(jié)的Flash PEROM，這個Flash存儲存儲陣

46、列出廠時已處于擦除狀態(tài)（既所有存儲單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時可對其進行編程。程序接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式，適用與用戶在線編程系統(tǒng)。而高電平模式可與通用EPROM編程程序兼容。</p><p><b>　　·編程方法：</b></p><p>　　編程前需設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址就、加在P1

47、口和P2口的P2.0—P2.3（11位地址范圍為0000H—0FFFH），數(shù)據(jù)從P0口輸入，引腳P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的電平設置見表。PSEN為低電平，RST保持高電平，EA/Vp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負脈沖）編程時可采用4—20MHz的時鐘震蕩器AT89C51的編程方法如下：在地址線上加上要編程單元的地址信號；在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)；激活相應的控制信號；

48、在高電壓編程時，將EA/Vpp端加上+1V編程電壓；每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)，加上一個ALE/PROG編程脈沖。</p><p>　　（3） AT89C51控制信號</p><p>　　RST/VPD（9腳）復位信號時鐘電路工作后，在引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部進行初始復位，復位后片內(nèi)存儲器的狀態(tài)如表所示，P1—P3口輸出高電平，初始值07H寫入堆棧指針SP、清0程

49、序計數(shù)器PC和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi)RAM狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，89C51將循環(huán)復位，，RAT/VPD從高電平到低電平單片機將從0號單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復用功能，只要將VPD接+5V備用電源，一旦Vcc電位突然降低或斷電，能保護片內(nèi)RAM中的信息不丟失，恢復電后能正常工作。</p><p>　　AT89C81通常采用上電自動復位和開關手動復位，我們采用的是手動復位開關。手動開關未

50、按下之前，電容正極處于家電狀態(tài)，當按鍵按下去后，VCC與GND導通，電容放電，從而實現(xiàn)放電。手動復位開關如圖所示：</p><p><b>　　圖5 手動開關</b></p><p><b>　　3.微波爐概述</b></p><p>　　微波爐，顧名思義就是用微波來飯燒做菜。微波爐是一種用微波爐加熱食品的現(xiàn)代化烹飪灶具。

51、</p><p><b>　　3.1微波爐原理</b></p><p>　　微波是一種電磁波。這種電磁波的能量不僅比普通的無線電波大的多，而且還很有個性，微波一碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收和傳導它；微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透過，其能量反而會被吸收。</p><p>　　微

52、波加熱的原理：當微波輻射到食品上時，食品中總是含有水分，而水是由極性分子（分子的正負電荷中心，即使在外電場不存在時也是不重合的）組成的，這種極性分子的取向?qū)㈦S微波場而變動。由于食品中水的這種分子的運動。以及相鄰分子間的相互作用，產(chǎn)生了類似摩擦的現(xiàn)象，使水溫升高，因此，食品的溫度也就上升了。用微波加熱的食品，因其內(nèi)部也同時被加熱，使整個物體受熱均勻，升溫速度也快。它以每秒24.5億次的頻率深入食物5cm處進行加熱，加速分子運轉。</

53、p><p>　　微波的波長為0.01-1米，其對應頻率為30000兆赫到300兆赫。為了不干擾雷達和其他通信系統(tǒng)，微波爐的工作頻率多選用915兆赫或2450兆赫。</p><p>　　微波爐由電源、磁控管 、控制電路和烹調(diào)腔等部分組成。電源向磁控管提供大約4000伏的高壓，磁控管在電源激勵下連續(xù)產(chǎn)生微波，再經(jīng)波導系統(tǒng)耦合到烹飪腔內(nèi)。在烹調(diào)腔進口處附近，有一個可旋轉的攪拌器，因為攪拌器是風扇狀的

54、金屬，旋轉起來以后對微波具有各個方向的反射，所以能夠把微波能量均勻地分布在烹調(diào)腔內(nèi)。微波爐的功率范圍一般為500-1000瓦。從而熱好食物。</p><p>　　3.2微波爐的基本構造</p><p>　?。?）門安全聯(lián)鎖開關——確保爐門打開，微波爐不能工作，爐門關上，微波爐才能工作；</p><p>　?。?）視頻窗——有金屬屏蔽層，可透過網(wǎng)孔觀察食物的烹飪情況；

55、</p><p>　?。?）通風口——確保烹飪是通風良好；</p><p>　?。?）轉盤支撐——帶動玻璃轉盤轉動；</p><p>　?。?）玻璃轉盤——裝好食物的容器放在轉盤上，加熱時轉盤轉動，使食物加熱均勻；</p><p>　　（6）控制板——控制各檔烹飪；</p><p>　　（7）爐門——按次開關，爐門打開

56、。</p><p>　　注：最新生產(chǎn)的微波爐多為平板腔，則沒有(4)(5)；爐門開關有的是按鈕式的，有的是拉開式的。</p><p>　　3.3微波爐的工作原理</p><p>　?。?）爐腔。爐腔是一個微波諧振腔，是把微波能變成熱能對食品進行加熱的空間。為了使爐腔內(nèi)食物均勻加熱，微波爐爐腔內(nèi)設有專門的裝置。最初生產(chǎn)的微波爐是在爐腔頂部裝有金屬扇葉，即微波攪拌器，以

57、干擾微波在爐腔內(nèi)的傳播，從而使食物加熱更均勻。目前，則在微波爐的爐腔底部裝一只由微型電機帶動的玻璃轉盤，把被加熱的食品放在轉盤上與轉盤一起繞電機軸旋轉，使其與爐內(nèi)的高頻電磁場作相對運動，來達到爐內(nèi)食品均勻加熱的目的。國內(nèi)獨創(chuàng)的自動升降型轉盤，使得加熱更均勻，烹調(diào)效果更理想。平板式爐腔通過腔內(nèi)壁對微波反射達到均勻加熱的目的。也是微波爐爐腔的重要</p><p>　?。?）爐門。爐門是食品的進出口，是微波爐的重要組成

58、部分。對它要求很高，絕對不能讓微波泄漏出來。爐門有金屬框架和玻璃觀察窗組成。觀察窗的玻璃夾層中有一層金屬微孔網(wǎng)，既可透過它看到食品，又可防止微波泄漏所可有阻擋微波的穿透。由于玻璃夾層中的金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔是經(jīng)過精密計算的，鈦膜多作為微波爐爐門的材料。</p><p>　　為了防止微波的泄漏，微波爐的開關系統(tǒng)由多重安全聯(lián)鎖微動開關裝置組成。爐門沒有關好，就不能使微波爐工作，微波爐不工作就談不上微波泄漏的問題了。</

59、p><p>　　為了防止在微波爐爐門關上后微波從爐門與腔體的縫隙中泄漏出來，在微波爐的爐門四周按有抗流槽結構?；蜓b有能吸收微波的材料，如由硅橡膠做的門封條，能將可能泄漏的少量微波吸收掉?？沽鞑凼窃陂T內(nèi)設置一條異型槽結構，它具有引導微波反轉相位的作用。在抗流槽入口處，微波會被它逆向的反射波抵消，這樣微波就不會泄漏了。</p><p>　　由于門封條容易破損或老化而造成防泄漏作用降低，因此現(xiàn)在大多

60、數(shù)微波爐均采用抗流槽結構來防止微波泄漏，很少采用硅橡膠門封條?？沽鞑劢Y構是從微波輻射的原理上得到的防止微波泄漏的穩(wěn)定可靠的方法。</p><p>　?。?）電氣電路：電氣電路分高壓電路、控制電路和低壓電路三部分。</p><p>　　高壓電路：高壓變壓器次級繞組之后的電路為高壓電路，主要包括磁控管、高壓電容器、高壓變壓器、高壓二極管。</p><p>　　磁控管是微

61、波爐的心臟，微波能就是由它產(chǎn)生并發(fā)射出來的。磁控管工作需要很高的脈動直流陽極電壓和約3-4伏的陰極電壓。有高壓變壓器及高壓電容器、高壓二極管構成的倍壓整流電路為磁控管提供了滿足上述要求的工作電壓。</p><p>　　低壓電路：高壓變壓器初級繞組之前至微波爐電源入口之間的電路為低壓電路，也包括了控制電路。主要包括保險管、熱斷路器保護開關、聯(lián)鎖微動開關、照明燈、定時器及功率分配器開關、轉盤電視、風扇電機等。<

62、/p><p>　　定時器。微波爐一般有兩種定時方式，即機械式定時和計算機定時。基本功能是選擇設定工作時間，設定時間過后，定時器自動切斷微波爐主電路。</p><p>　　功率分配器。功率分配器用來調(diào)節(jié)磁控管的平均工作時間（即磁控管斷續(xù)工作時，工作、停止時間的比例），從而達到調(diào)節(jié)微波爐平均輸出功率的目的。機械控制式一般有3-6個刻度文件位。而計算機控制式微波爐可有10個調(diào)整檔位。</p&g

63、t;<p>　　聯(lián)鎖微動開關。聯(lián)鎖微動開關是微波爐的一組重要安全裝置。它有多重聯(lián)鎖作用，均通過爐門的開門按鍵或爐門把手的開門按鍵加以控制。當爐門未關閉好或爐門打開時，斷開電路，是微波爐停止工作。</p><p>　　熱斷路器。熱斷路器是用來監(jiān)控磁控管或爐腔工作溫度的組件。當工作溫度超過某一限值時，熱斷路器會切斷電源，使微波爐停止工作。</p><p>　　3.4 微波爐的發(fā)展

64、史</p><p>　　使用微波來烹飪食物的方法是首先由Percy Spencer想到的，Percy Spencer過去為Raytheon公司建造雷達設備的磁電管。一天他在一個啟動的雷達設備上工作，突然發(fā)現(xiàn)自己放在口袋里的巧克力融化了。經(jīng)過Percy Spencer的思索和研究，發(fā)現(xiàn)他的巧克力是被微波所融化的。</p><p>　　微波爐的發(fā)明者是美國的斯本塞。斯本塞于1921年生于美國亞

65、特蘭大城。1939年，他參加了海軍，半年后因傷而退役，進入美國潛艇信號公司工作，開始接觸各類電器，稍后又進入專門制造電子管的雷聲公司。由于工作出色，1940年，他由檢驗員晉升新型電子管生產(chǎn)技術負責人。天才加勤奮的結果，他先后完成一系列重大發(fā)明，令許多老科學家刮目相看。其實，英國科學家們正在積極從事軍用雷達微波能源的研究工作。伯明翰大學的兩位教授設計吃一種能夠高效產(chǎn)生大功率波能的磁控管。但當時英德處于決戰(zhàn)階段，德國飛機對英倫島狂轟亂炸。因

66、此，這種新產(chǎn)品無法在國內(nèi)生產(chǎn)，只好尋求與美國合作。1940年9月，英國科學家?guī)е趴毓軜悠吩L問美國雷聲公司時，與才華橫溢的斯本塞一見如故，相見恨晚。在他努力下，英國和雷聲公司共同研究制造的磁控管獲得成功。在一個偶然的機會，斯本塞萌發(fā)了發(fā)明微波爐的念頭。1945年，他觀察到微波能使周圍的物體發(fā)熱。有一次，他走過一個微波發(fā)射器時，身體有熱感，不久他發(fā)現(xiàn)裝在口袋內(nèi)的糖果被融化。還有一次，他一袋玉米粒放在波導喇叭口前，然后觀察玉米粒的變化。他發(fā)

67、現(xiàn)玉米粒與放在火堆前一樣。第二天，他又將雞蛋放在喇叭口前，結果</p><p>　　（1）我國微波爐的發(fā)展史</p><p>　　第一階段是80年代以前的探索階段，第二階段是80年代，處于起步時期，主要因為港資企業(yè)的介入，其主要產(chǎn)品是出口，對國內(nèi)市場促進不大；第三階段是1990年-1995年，全行業(yè)處于上升階段，這一階段以格蘭仕的迅速崛起為標志，國內(nèi)市場容量從50萬臺/年上升至200萬臺/

68、年。</p><p>　?。?）我國微波爐的發(fā)展方向</p><p>　　向新技術領域發(fā)展，開發(fā)新的使用技術，使微波爐使用更方便、更快捷；</p><p>　　向時尚外型發(fā)展，現(xiàn)代社會對美的理解在不斷發(fā)生變化，微波爐行業(yè)也將隨著這股潮流，大打廚房科技時尚牌；</p><p>　　向大眾化發(fā)展，現(xiàn)在雖然微波爐在中國家庭中的占有率不小，但還是有很

69、多人不了解，當然也就沒有對其擁有消費欲望，所以商家們可能利用家電下鄉(xiāng)等大型活動來促進消費者對其產(chǎn)品的消費。</p><p>　　4.用單片機實現(xiàn)微波爐智能控制</p><p>　　微波爐發(fā)展歷經(jīng)了最初的機械操作式，到電腦控制式，到更為先進的模糊控制式。微波爐的控制方式的智能化程度在不斷加強。</p><p>　　4.1智能控制的概念</p><p

70、>　　從感覺到記憶到思維這一過程，稱為“智慧”，智慧的結果就產(chǎn)生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”。</p><p>　　智能控制就是在無人干預的情況下能自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)控制目標的自動控制技術。對許多復雜的系統(tǒng)，難以建立有效的數(shù)學模型和用常規(guī)的控制理論去進行定量計算和分析，而必須采用定量方法與定性方法相結合的控制方式。定量方法與定性方法相結合的目的是，要記起用類似于人的

71、智慧和經(jīng)驗來引導求解過程。因此，在研究和設計智能系統(tǒng)時，主要注意力不放在數(shù)學公式的表達、計算和處理方面，而是放在對任務和現(xiàn)實模型的描述、符號和環(huán)境的識別以及知識庫和推理機的開發(fā)上，即智能控制的關鍵問題不是設計常規(guī)控制器，而是研制智能機器的模型。此外，智能控制的核心在高層控制，即組織控制。高層控制是對實際環(huán)境或過程進行組織、決策和規(guī)劃，以實現(xiàn)問題求解。為了完成這些任務，需要采用符號信息處理、啟發(fā)式程序設計、知識表示、自動推理和決策等與關技

72、術。這些問題求解過程與人腦的思維過程有一定的相似性，即具有一定的“智能”。智能控制與傳統(tǒng)的或常規(guī)的控制有密切的關系，不是相互排斥的，常規(guī)控制往往包含在智能控制之中，智能控制也利用常規(guī)控制的方法來解決“低級”的控制問題。</p><p>　　4.2用單片機實現(xiàn)微波爐智能控制的設計要點</p><p>　　運用單片機來實現(xiàn)微波爐的智能控制，因此，設計的單片機控制器主要是針對功能多和節(jié)約能源兩大

73、方面。</p><p>　　對于多功能的設計，主要是依據(jù)現(xiàn)代人對當今廚房炊具的要求，而主要設計了解凍，微波加熱，燒烤加熱，定時加熱，能自動依據(jù)食物的質(zhì)量和在加熱過程中不同階段的不同溫度，而自動推斷加熱時間，而且到時能自動報警等幾項功能，從而使其基本具備了智能化的特點。</p><p>　　在節(jié)約能源的設計方面，采用的基本方法是使控制器能自動依據(jù)食物的不同質(zhì)量和在加熱過程中的不同階段所具有的

74、不同溫度，自動調(diào)用與之相應的加熱子程序，從而避免了不必要的能源額外浪費的問題，并且在保證對食物的加熱質(zhì)量的同時，也達到了節(jié)約能源的目的。</p><p>　　4.3一種簡單智能型家用微波爐的具體實現(xiàn)方法</p><p>　?。?）整機電路圖簡介</p><p>　　根據(jù)實用要求，設計出電腦控制微波爐的整機電路如圖1所示。圖1中，S1、S2為門安全聯(lián)鎖開關，S3是門監(jiān)

75、控開關，S4是門檢測開關，將門開或關的狀態(tài)信號送微電腦處理，J1為功率控制繼電器，J2為定時控制繼電器，其具體工作原理分析要和下面的電腦控制器電路圖結合起來。</p><p><b>　?。?）控制器電路</b></p><p>　　本設計中，微波爐控制器采用Intel公司的89C51單片機，共使用20條I／O端口，其具體使用情況見表1。圖2是電腦控制器電路圖?？刂齐?/p>

76、路中的工作電源提供：由220V交流電經(jīng)變壓器變壓、全波整流后輸出12V直流電壓驅(qū)動繼電器線圈，再由7805三端穩(wěn)壓器輸出5V直流電壓作為單片微機及顯示電路工作電壓。89C51中I／O端口狀態(tài)由程序設定，具體情況見表1。揚聲器用于微波爐門沒有關好或烹調(diào)結束時報警。使用者通過小鍵盤送入烹調(diào)程序后按下啟動鍵，單片機將按用戶輸入的烹調(diào)程序要求使P1．0和P1．1輸出“1”，使繼電器J1、J2吸合，微波爐開始加熱食品并啟動定時器工作。在加熱過程中

77、，可以隨時改變功率。在按鍵調(diào)整功率的過程中，暫停加熱。功率調(diào)整分為0～9共10檔，其中，0檔功率最低，9檔功率最大。功率控制的方法是通過對磁控管間歇通電來調(diào)節(jié)，按照磁控管的要求，將通電的時間以27秒為一個單元，0檔完全不通電，1檔是每27秒通電3秒，2檔通電6秒，依此類推，9檔為每27秒通電27秒即連續(xù)通電。在烹調(diào)期間，如果爐門打開，P1．2口立即輸入“0”，微機檢測到該信號后，立即置P1．0、P1．1為“0”，使J1、</p&g

78、t;<p><b>　?。?）工作過程說明</b></p><p><b>　　主程序工作流程</b></p><p>　　控制器開始工作時，首先進行系統(tǒng)初始化，然后不斷查詢秒、分、功率等功能鍵是否按下，若有則轉到相應的服務程序中處理，當設置好加熱功率和加熱時間后，則可以按啟動鍵開始烹調(diào)。主程序見圖3。</p><

79、;p><b>　　工作過程簡介</b></p><p>　　當需要烹調(diào)時，將食品放入爐腔內(nèi)，關上門，則S1、S2、S4閉合，S3斷開。操作鍵盤按鍵，輸入烹調(diào)程序后按啟動鍵，電腦控制器將按輸入的烹調(diào)程序驅(qū)動繼電器J1、J2，使其觸點吸合，將電源接通。轉盤電機、爐燈、風扇電機、微波發(fā)生器都啟動工作，開始按烹調(diào)程序加熱食品，定時器、顯示器開始倒數(shù)計時。如需暫停，可按暫停鍵或直接打開門，微電腦

80、控制器將使J1、J2斷開，使微波爐暫停工作。如需繼續(xù)加熱，只需關上門，按啟動鍵，微波爐將繼續(xù)加熱，直至定時結束。</p><p>　　4.4對此方案的改進意見</p><p>　　在此智能微波爐的設計方案中只是實現(xiàn)了簡單的定時加熱的功能，智能程度還是比較低。</p><p>　　本著智能微波爐的設計要點，即實現(xiàn)多功能化和節(jié)約能源，就這兩方面提出以下幾點改進意見：&l

81、t;/p><p>　　現(xiàn)代人口味多樣，對微波爐的加熱功能提出了更高的要求，要求微波爐不僅具有最基本的加熱功能，而且能實現(xiàn)如，煎、著、烤、燜、燉、蒸、燴、再加熱、解凍等多種烹飪方法。這就要求單片機控制器對微波爐的加熱功率和加熱時間的掌握控制更加精確。為了達到這樣要求，我們在微波爐內(nèi)裝置一個高精度的溫度傳感器，及時感應爐內(nèi)溫度的變化，將食物的加熱情況實時地反應到控制中心，控制中心對接受的信息進行及時分析并反饋出應對信息，

82、對磁控管、定時器等器件進行實時控制，相應地滿足加熱形式的多樣化的要求。另外，在保證單片機控制器實現(xiàn)多功能強大控制的前提下，盡量采用最少量的元器件，且盡量采用功耗小的元器件。</p><p>　　在加熱過程中，注意到了另一種不必要能源的浪費問題，在傳統(tǒng)控制的微波爐的控制系統(tǒng)中，微波爐一開始加熱，爐腔內(nèi)的照明燈就點亮，且一直延續(xù)到加熱停止，從某種意義上來說，這是一種不必要的能源浪費問題。而本著節(jié)能的目的，可以做如下改

83、善：在控制系統(tǒng)中多設置一個專門的開關鍵，想要察看爐內(nèi)的情況時，就按一下鍵，想要關閉時，就再按一下鍵，若在打開后忘記了關閉，延時5秒后，控制器則會讓燈自動熄滅。再按一下鍵，爐燈又會啟動，周而復始，重復使用。</p><p>　　（3）現(xiàn)代社會時尚而多元，在使用微波爐的過程中，為了不使等待的過程過于枯燥，將微波爐設計成一個數(shù)碼產(chǎn)品，具有強大的MP3 、MP4功能，在等待微波爐烹飪的過程中可以用微波爐聽音樂、看電影，我

84、們在微波爐內(nèi)安置一個內(nèi)存卡，把自己喜愛的歌曲跟電影存儲進去，讓我們在廚房忙碌的緊張中解放出來。還可以定期對內(nèi)存卡里的數(shù)據(jù)進行及時更新，緊跟潮流，讓廚房也娛樂起來！</p><p><b>　　5.結束語</b></p><p>　　本次畢業(yè)論文在自己的努力，同學的幫助，老師的指點下已全部完成，結果重要，過程也很珍貴，因為好的結果必然得經(jīng)過一個艱辛的過程，而從這個堅信的

85、過程中我獲得了珍貴的經(jīng)驗和教訓，仔細認真的總結將對自己是個質(zhì)的提升?，F(xiàn)先將此次畢業(yè)設計的成果簡要匯報如下：</p><p>　　?系統(tǒng)的對單片機硬件系統(tǒng)進行了概述</p><p>　　?了解了微波爐的原理機制</p><p>　　?完整的簡易單片機微波爐智能控制器的設計方案</p><p>　　?對設計方案提出獨特的改進意見</p>

86、;<p><b>　　答謝詞</b></p><p>　　當畢業(yè)論文寫到這里的時候，為期一個多月的畢業(yè)設計基本要畫上句號了，一個多月的時間可以說長也可以說短，但這一百多天的時間里，在xx老師的耐心指導下，自己可謂有了一個全新的提高。畢業(yè)設計也較順利圓滿地完成了。</p><p>　　此次我的畢業(yè)設計的課題是“用單片機實現(xiàn)微波爐的智能控制”。一開始接到這個

87、課題確實也是一頭的霧水，不知道該如何的下手，也就在畢業(yè)設計的開始階段，xx老師為我指出了此課題的大概方向和需要查閱的相關書籍以及在后面會遇到的主要問題，當時可謂受益頗多。接下來便是查閱相關的文獻資料，首先要對單片機硬件系統(tǒng)有所了解，而之前我學習過51系列單片機，但是了解不夠深入，所以查看有關單片機的書籍至關重要。</p><p>　　另外本次論文是有關微波爐的，在此之前，我對微波爐的原理機構還很陌生，因此，就需要

88、運用網(wǎng)絡資源來了解微波爐的來龍去脈。</p><p>　　在這個過程中確實也遇到了一些問題和困難，比如沒有學過自動控制方面的知識，對傳感器很陌生。最后在xx老師的指導與鼓勵下終于完成了畢業(yè)設計論文。實踐是檢驗真理的唯一標準，經(jīng)過幾年的理論學習而這此在即將走向工作崗位的時候能將理論與實踐相結合的機會來鍛煉自己可謂是難得的一次提高，在此感謝學校為我們安排的這個教學環(huán)節(jié)，也感謝一直以來都給與我極大幫助和理解的xx老師。

89、</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．劉守義.單片機應用技術（第二版）.西安：西安電子科技大學出版社.2007 </p><p>　　2．張毅剛、彭喜元，《MCS—51單片機應用技術》，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003.7</p><p>　　3．劉燦軍，《實用傳感器》，國防工業(yè)出版社，2