用HT46X23设计微波炉控制器实例分析
微波炉控制器的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的要求也很高,在做多次快速开关门试验中,当少量微波泄露时,对控制器有一定的辐射,以及反复开通和关断大功率负载会产生较强的干扰。所以选择合适的单片机十分重要,在多年的家电产品设计中,经常用盛群半导体(Holtek)的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的优势。
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。
功能要求
设计产品首先了解产品的要求,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的部分。本文介绍的微波炉控制器的主要功能如下:
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。
方案确定和芯片选型
了解产品的详细要求后,需要确定具体的实现方案,首先是选择合适的单片机。选择合适的型号主要要看两个方面:硬件资源和软件资源。要选择合理的单片机首先必须了解单片机的各系列及各款的资源,再了解需要什么样的资源,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,整个产品的方案也基本确定。
硬件相关资源
硬件相关的资源是指外围硬件相关的如I/O数量、特殊驱动、工作电压等。
首先,选择合适的单片机系列。看供电电压及工作温度抗干扰能力等是否满足要求。盛群的MCU在系统振荡频率小于4MHz时供电电压供电范围为 2.2V~5.5V,当8MHz时则为3.3V~5.5V,要提高系统的抗干扰能力,最好用5V电压供电,当供电电压较高时,MCU内部所有逻辑电平幅值较高,容差电压大,干扰更强才能改变其逻辑状态。工作温度,选择Holtek的48和46系列工业级单片机,工作温度范围为-40℃~85℃,完全能满足微波炉控制器工作温度的要求。在选择合适的系列时,还要看特殊资源的要求,如中断口、PWM、蜂鸣器驱动、A/D转换等;在此产品的具体要求中,需要检测炉腔的温度以及在产品中需要对交流风扇调速,温度检测需要A/D转换,交流风扇调速控制需要有过零中断,所以,在这个产品中选择了46系列单片机。但此产品不需要LCD驱动、高精度A/D转换及比较器等资源,则不选择HT46R6X、HT46R5X、HT46R1X等系列,而选择HT46R2X系列。
再就是选择的具体I/O要求和什么样封装的单片机,在Holtek单片机中同型号的单片机有多种封装,如HT46R23有DIP28或SOP28封装,也有DIP24或SOP24封装,其I/O分别为23个和19个。
根据前面提到的功能要求,其I/O的需求列举如下:
继电器驱动:微波、烧烤、热风烘烤、门灯/转盘、散热风扇共5个输出ports。
蜂鸣器驱动:1个输出ports
按键有11个:11个输入port
门状态检测:1个输入port
编码开关检测:2个输入port
显示数码管:5个COM,9个段,需14输出port
过零中断检测:1个中断输入port
温度检测:1个A/D输入port
简单加起来总共需要20个输出port,16个输入port。考虑复用I/O,将9个数码驱动段和5个公共端同时做输入检测;温度检测只能用A/D口 PB.0,过零检测只能用单独的中断PA.5来检测,所以总共需要22个I/O,所以选择28PIN的HT46R2x可以满足要求。
工作原理炉腔时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间,设定时间过后,定时器自动切断微波炉主电路。
微波加热的原理简单说来是:当微波辐射到食品上时,食品中总是含有一定量的水分,而水是由极性分子组成的,这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动。以及相邻分子间的相互作用,产生了类似摩擦的现象,使水温升高,因此,食品的温度也就上升了。用微波加热的食品,因其内部也同时被加热,使整个物体受热均匀,升温速度也快。它以每秒24.5亿次的频率,深入食物5cm进行加热,加速分子运转。就是这样
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你需要下个电脑版的微波炉的电路图,论文的时候就论轮这个电路板 ,不然的话,没什么可写,家用微波炉的电器控制太简单了