基于51单片机的微波炉控制系统
第4章 系统硬件设计
4.1 门电路设计
在微波炉工作过程中如果突然打开微波炉炉门，微波炉将根据当时的工作状态停止加热并报警。这样可以有效避免非法操作带来的后果。电路图如下图 4.1.1。
VCC
R I/O端开关 单片机
图 4.1.1 门电路
当微波炉炉门打开时开关断开，当炉门关闭时开关接通。
4.2 时钟电路设计
计时控制模块是系统设计的核心，用来完成基本功能中的加热倒计时，以及时间/日期显示和定时烹调两项扩展功能。时间/日期显示功能被用来在待机状态显示当前的时间与日期。允许手动调教，并且会自动与计算机进行时间同步。定时烹调则会根据用户设定的烹调属性，在预定的时间启动烹调任务。为了实现上述功能，在设计中，我们采用AT89S52 的内部定时器2 与软件计数器相结合的方式获得1Hz的时钟。 定时器2自动装入模式以保证精度。这时定时器周期T可由下式表示：
CLK T = (28?K)× 12/ CLK ? （1） 其中K 为定时器初值、CLK 为系统晶振。考虑到串口通信，我们选定CLK为11.0592MHz， K 为27。从式（1）中不难看出，这时要获取1Hz 的时钟， 计数器的预置数N 应对T/1取整，即：
N=[22118400/12×（256-27）]=8049 ? （2） 则系统获取的时钟频率即为：
f = 12/22118400×（2-27）×8049 ≈1.000011Hz 完全可以满足系统的计时要求。
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4.3 键盘模块电路设计
在按键设计中K0,K1,K2,K3分别连入单片机I/O接口的P3.4,P3.5,P3.6,P3.7。通过单片机内部判断这4个I/O接口来确定按键是否被按下。三个按键通过一个与门接到P3.3接口，这样可以通过P3.3口来判断有没有按键被按下。P3.3接口为中断1接口，也可用此端口进行中断操作。为了防止电路出现异常而无法控制特设计了一个复位按键。
键盘电路设计如图4.3.1和如图4.3.2所示
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图4.3.1 控制按键电路
图4.3.2 复位按键电路
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4.4 档位显示电路设计
档位显示模块由三个发光二极管显示，分别代表“烹调”、“烘烤”、“解冻”三个档位，直接将发光二极管接至单片机I/O接口通过单片机发送低电平使发光二极管发光。
如下图4.4.1。
图 4.4.1 档位显示模块
4.5 显示电路设计
动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能节省大量的I/O端口，而且功耗更低。由于数码管是供阴极的数码管，所以需要P2口需要输出高电平，但是直接由单片机输出高电平给数码管道输出电流很小不能使数码管正常
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工作并且在编程中单片机输出低电平比较方便，所以在单片机P2口与数码管之间加上一个非门，数码管可以通过非门提供的电压正常工作。也简化了软件的编程。
用单片机的P0口和P2口连接4位数码管的段端口和位端口。如下图4.5.1
图4.5.1 LED显示电路
4.6 音响发生电路设计
本系统扬声器能够给出声音提示, 输出2—3 秒的双音频提示音。采用555 振荡器实现双音频输出。电路如图4.6.1 所示。
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vccR13k3p1.6 R410KR8U?C2347ufVCC4R35GNDSPEAKERQ2TRIGNE555DIS7R210K5GNDC30.01uFGNDGNDCVoltTHR61C10.1uFvccR13k3p1.7 R?10KR8U?C2347ufVCC4R35Q2TRIGNE555DIS7R210K5GNDC30.01uFGNDGNDCVoltTHR61C10.1uF 图4.6.1 音响发生电路图 该电路的元件选取及参数选择如下： （1）由于使双音频控制，一个高音一个低音，一个频率约为另一个的50%，所以选取统一电容值即可，我们选用C1=0.1UF,产生不同的频率依据选配不同的电阻来实现，其中高音频时，选取 R1=2K,R2=6.8K 则 fH=1/(R1+2R2)C1Ln2 KHZ = 925HZ 低音频时，选取 R1 = 3.3K,R2 = 10K,故 fl=1/(R1+2R2)C1Ln2KHZ = 622HZ 占空比D: D = (R1+R2)/(R1+2R2) ，应当接近50% 虽然可以用带有二极管的电路使D 可以很接近50%，但结构复杂，而且二极管的动态电阻影响频率计算，调节起来很麻烦，为此，选用R1较小，而R2较大的参数。 对FH D =(2+6.8)/(2+2x0.8)=55.7% 对fL D =(3.3+10)/(3.3+2x10)=57.1% D也较接近50%，音质较好。 （2）C2的选取：只要C2对NE555 输出中的基频有足够小的阻抗即可，选取 C2=47uf,喇叭的阻抗为8， 对低音FL ZCL =1/ 2πfLC2=1/2π622x47=5.44Ω 对高音FH ZCH=1/2πfhC2=3.65Ω,由于喇叭是感性负载，而ZCL ,ZCH与感抗部分抵消，对电流起限制作用的主要阻抗是喇叭的电阻和两个5Ω电阻，喇叭中的电流能够满足要求。
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