電磁爐AT89C51單片機(jī)模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

本 科 生 畢 業(yè) 論 文 學(xué) 院 電信學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 屆 別 2010 屆畢業(yè)生 題 目 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 教 務(wù) 處 制 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 1 目 錄 引言 3 加熱原理 3 工作過程 3 電磁爐的智能控制部件 單片機(jī) 3 電磁爐設(shè)計(jì)要求 3 AT89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)端口定義 4 1MCS-51 單片機(jī)概述 5 1.1AT89C51 主要特性 5 1.2AT89C51 最小應(yīng)用系統(tǒng) 5 1.3MCS-51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 6 1.4AT89C51 管腳圖 6 1.5 管腳功能 6 電磁爐內(nèi)部模塊 7 2.1 電源 電路模 塊 7 2.1.1 主電源電路 7 2.1.2 副電源 7 2.1.3 穩(wěn)壓電路 7 2.2 控制模塊 7 2.2.1 PWM 脈寬 調(diào)制 輸出電路 7 2.2.2 鍵盤模塊 11 2.2.3 多路開關(guān)狀態(tài)指示 14 2.2.4 定時(shí)模塊 15 2.2.5 LED 顯示模塊 17 2.3 檢測模塊 22 2.3.1 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 23 2.3.2 過壓、欠壓檢測模塊 23 2.3.3 過流檢測模塊 23 2.3.4 溫度檢測模塊 24 2.3.5 鍋檢測與小物件檢測模塊 24 2.3.6 加熱開關(guān)控制 25 2.3.7 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 25 2.3.8 風(fēng)扇模塊 27 3 單片機(jī)軟件編程及調(diào)試 27 3.1 單片機(jī)語言集成開發(fā)平臺(tái) 27 3.1.1u Vision2 集成開發(fā)環(huán)境 27 3.1.2Keil C51 開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序的步驟 28 結(jié)論 28 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 附表 1 單 片機(jī)指令 30 附表 2 LED 字型碼表 35 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 2 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 摘要： 本文研究的 電磁爐控制核心部件是 AT89C51 單片機(jī)，將預(yù)先編好指令信息輸入單片機(jī)內(nèi)部 ROM 后，在工作狀態(tài)下，電磁爐就能智能的去完成管理和控制工作。本文介紹了電磁爐的工作原理、設(shè)計(jì)要求，并提出用 AT89C51單片機(jī)來設(shè)計(jì)電磁爐，詳細(xì)介紹電磁爐中某些模塊的設(shè)計(jì)。主要介紹了風(fēng)鍵盤掃描，顯示面板控制，功率控制，溫度控制，風(fēng)扇、蜂鳴器控制， 定時(shí)控制等設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ：電磁爐，單片機(jī)，控制 前言 隨著人類文明的發(fā)展，家用電器越來越多的進(jìn)入人們的生活中，特別是近幾年單片機(jī)的出現(xiàn)更是使得家電得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展。電磁爐是現(xiàn)代家庭烹飪食物的先進(jìn)電子炊具，不但使用起來非常方便、快捷，可用來進(jìn)行煮、炸、煎、蒸、炒等各種烹調(diào)操作 ,而且還安全清潔，因此受到人們的親咪。 加熱原理： 變壓器有一個(gè)缺點(diǎn)就是鐵芯在磁場感應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生渦流，而渦流流動(dòng)需要克服鐵芯的內(nèi)阻，于是鐵芯便會(huì)發(fā)熱，從而影響變壓器的效率。恰恰相反，電磁爐就是引用這一原理對(duì)食品進(jìn)行加熱的。它利用高頻 的電流通過環(huán)形線圈，從而產(chǎn)生無數(shù)封閉磁場力，當(dāng)磁場那磁力線通過鍋的底部，既會(huì)產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本生自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物。 工作過程： 電流電壓經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電，又經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置使直流電變?yōu)槌^音頻的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應(yīng)加熱線圈上，由此產(chǎn)生高頻交變磁場。其磁力線穿透灶臺(tái)的陶瓷臺(tái)板而作用于金屬鍋。在烹飪鍋體內(nèi)因電磁感應(yīng)就有強(qiáng)大的渦流產(chǎn)生。渦流克服鍋體的內(nèi)阻流動(dòng)時(shí)完成電能向熱能的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱就是烹調(diào)的熱源。 電磁爐的智能控制部件 單片機(jī)： 隨著微型計(jì) 算機(jī)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的誕生，使得各種家用電器的品質(zhì)有了極大的改變，實(shí)現(xiàn)了智能化的控制。電磁爐的 MCU 采用 AT89C51 芯片，在外圍電路的組合下，將預(yù)先編好的程序?qū)懭?AT89C51 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，在工作模式下，單片機(jī)就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的指令，從而使電磁爐完成相應(yīng)的控制。 電磁爐設(shè)計(jì)要求： 用 AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)電磁爐所具有的性能 ： 1、定溫加熱：在保溫 70至 260之間，共分為六檔火力選擇（燒烤、煎炸、蒸煮、火鍋、炒菜、爆炒），每檔都能都能達(dá)到精確定溫；自動(dòng)烹調(diào)功能，滿足各種烹飪需要；一種保溫模式：文火：一種自動(dòng)工作模式：燒水。 2、火力選擇：功率從 300W 2100W 的范圍內(nèi)，共分為 14 檔火力，每檔均有穩(wěn)定的功率，手動(dòng)定溫選擇，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)火力。 3、時(shí)間預(yù)約：可以實(shí)現(xiàn) 1720 分鐘預(yù)約開機(jī)功能， 1180 分鐘的定時(shí)關(guān)機(jī)功能。 4、多種保護(hù)措施：系統(tǒng)采用過流檢測保護(hù)電路、過壓檢測保護(hù)電路、過溫檢測保護(hù)電路等多種保護(hù)措施； 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 3 5、 鍋具自動(dòng)識(shí)別：當(dāng)爐面無鍋或使用非鐵磁材料鍋具時(shí)，電磁爐自動(dòng)識(shí)別，不予加熱。 6、 小物自動(dòng)識(shí)別：當(dāng)湯匙等小件物品放置于灶具上時(shí)，電磁爐自動(dòng)識(shí)別，不予加熱。 7、 空燒防止 ：使用中若持續(xù)二小時(shí)內(nèi)未有按鍵動(dòng)作，電磁爐自動(dòng)判別為使用者遺忘，自動(dòng)關(guān)機(jī)防止事故。 8、散熱功能：開機(jī)啟動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)扇，關(guān)閉電源后風(fēng)扇繼續(xù)工作大約一分鐘左右，保護(hù)電磁爐內(nèi)部電路過熱損壞， 9、報(bào)警電路：系統(tǒng)設(shè)置了故障報(bào)警功能，方便故障查找及檢修； 系統(tǒng)含有自檢程序，方便生產(chǎn)測試。 10、采用開關(guān)電源，使系統(tǒng)能夠在 180250V的電壓范圍內(nèi)正常工作； AT89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)端口定義： P0.0 接顯示模塊 LED字段 P0.1 接顯示模塊 LED字段 P0.2 接顯示模塊 LED字段 P0.3 接顯示模塊 LED字段 P0.4 接顯示模塊 LED字段 P0.5 接顯示模塊 LED字段 P0.6 接顯示模塊 LED字段 P0.7 接多路開關(guān)指示電路的發(fā)光二極管（對(duì)應(yīng)查詢式接口鍵盤的某個(gè)按鍵，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光） P1.0 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.1 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.2 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.3 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.4 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.5 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.6 接 4*4掃描鍵盤接口 P1.7 接 4*4掃描鍵盤接口 P2.0 接 LED模塊模塊的公共端 P2.1 接 LED模塊模塊的公共端 P2.2 接 LED模塊模塊的公共端 P2.3 接 LED模塊模塊的公共端 P2.4 接多路開關(guān)指示電路的發(fā)光二極管（對(duì)應(yīng)查詢式接口鍵盤的某個(gè)按鍵，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光） P2.5 接多路開關(guān)指示電路的發(fā)光二極管（對(duì)應(yīng)查詢式接口鍵盤的某個(gè)按鍵，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光） P2.6 接多路開關(guān)指示電 路的發(fā)光二極管（對(duì)應(yīng)查詢式接口鍵盤的某個(gè)按鍵，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，片機(jī)輸出高電平，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光） P2.7 接多路開關(guān)指示電路的發(fā)光二極管（對(duì)應(yīng)查詢式接口鍵盤的某個(gè)按鍵，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光） P3.0 接蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。 P3.1 接過壓、欠壓模塊檢測。 P3.2 接多路開關(guān)指示電路的發(fā)光二極管（對(duì)應(yīng)查詢式接口鍵盤的某個(gè)按鍵，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光） P3.3 接 4*4中斷式查詢按鍵模塊公共段 P3.4 接溫度檢測電 路（檢測電路檢測到溫度過高時(shí)，將其轉(zhuǎn)換為高電平輸入單片機(jī)，單片機(jī)做出相應(yīng)控制） P3.5 接鍋檢測電路。（檢測電路通過檢測電路的電流變化可以判斷無鍋時(shí)，或不合適加熱物件的將其轉(zhuǎn)換為高電平輸入單片機(jī)，單片機(jī)控制切斷加熱電源） P3.6 接電流檢測電路。（檢測電路檢測到電流過高時(shí)，將其信后轉(zhuǎn)換為高電平輸入單片機(jī)，單片機(jī)做出相應(yīng)控制） P3.7 接加熱控制開關(guān)，當(dāng)輸出低電平時(shí)電磁爐停止加熱，當(dāng)輸出高電平時(shí)電磁爐加熱。 XTAL1 時(shí)鐘引腳 1 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 4 XTAL2 時(shí)鐘引腳 2 RST 復(fù)位電路 GND 接地 VCC 接 +5V電源 EA/VPP ALE/PROG PESN 1 MCS-51 單片機(jī)概述 單片機(jī)【 MCU（ Micro Controller Unit）】也被稱為“微控制器”、“嵌入式控制器”，是在一個(gè)集成芯片中，集成有微處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM 和 ROM）、基本 I/O 接口以及定時(shí) /計(jì)數(shù)部件，即在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的基本功能，對(duì)于簡單控制對(duì)象，只需要單片機(jī)作為控制核心，不需要增加別的外部設(shè)備和擴(kuò)展某些 I/O 接口就能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，單片機(jī)的應(yīng)用和 I/O接口擴(kuò)展也很方便。 1.1 AT89C51單片機(jī)主要特性 與 MCS-51 兼容 4K/8K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 全靜態(tài)工作： 0Hz-24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部 RAM 32可編程 I/O線 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 1.2 AT89C51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 1.3 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 5 1.4 AT89C51管腳圖 1.5 管腳功能 電源管腳： VCC(40腳 ):接 5V； VSS（ 20 腳）：接地； 時(shí)鐘信號(hào)腳： XTAL1(19腳 )：外部時(shí)鐘信號(hào)腳； XTAL2(18腳 ):外部時(shí)鐘信號(hào)腳； 控制線： RST/V pd(9 腳 ):當(dāng)作 RST 使用時(shí)，為復(fù)位輸入端；當(dāng)作為 V pd 使用時(shí)，當(dāng) VCC 掉電下，可作備用電源。 V pp（ 31 腳）：為訪問內(nèi)部或外部程序儲(chǔ)存器的選擇號(hào)。對(duì)片內(nèi) RPROM 編程時(shí)， V pp MCS-51單片機(jī)的管腳接入 21V 編程電壓。 ALE/（ 30腳）：當(dāng)訪問外部儲(chǔ)存器時(shí)， ALE信號(hào)的負(fù)跳變將 P0 口上的低 8位送入地址鎖存器，不訪問 外部儲(chǔ)存器時(shí)， ALE 端仍以固定的振蕩頻率的 1/6 速率輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)對(duì)片內(nèi) EPROM編程時(shí)，該管腳 PROG 用于輸入編程脈沖。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 6 輸入 /輸出口線： P0（ 32 39 腳），既可接地址鎖存器作低 8位地址 I/O 使用也可以作數(shù)據(jù) I/O使用。能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL負(fù)載。 P1（ 1 8腳）：具有內(nèi)部上位電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P2（ 21 28腳）： 8位具有內(nèi)部上位電阻的準(zhǔn)雙向 I/O，在接收外部存儲(chǔ)器時(shí)， P2作為地址高8位。能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 P3（ 10 17 腳）： 8位具有內(nèi)部上位電 阻的準(zhǔn)雙向 I/O，其每一位又有特殊功能 . P3口特殊功能： P3 端口 對(duì)應(yīng)特殊功能引腳 實(shí)現(xiàn)功能 P3.0 RXD 串行口輸入端。 P3.1 TXD 串行口輸出端 P3.2 INTO 外部中斷 0輸入端，低電平有效 P3.3 INT1 外部中斷 1輸入端，低電平有效。 P3.4 T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 P3.5 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 P3.6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)，低電平有效。 P3.7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。 電 磁爐內(nèi)部模塊 2.1 電路模塊 2.1.1主電源電路 電源電路 PWM電路 A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤模塊 LED 模塊 過壓、欠壓檢測 鍋、小物件檢測 溫度檢測 報(bào)警電路 風(fēng)扇電路 AT89C51 單片 機(jī) 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 7 交流電 200V 經(jīng)過前端濾波處理，通過通過橋型整流，變成 310V 左右的直流電，通過 MCU 控制IGB T 功率管的導(dǎo)通和關(guān)閉來控制電磁爐加熱線圈的工作狀態(tài)。 2.1.2 副電源 開關(guān)電源提供有 +5V， +18V 兩種穩(wěn)壓回路，其中橋式整流后的 +18V 供 IGBT 的驅(qū)動(dòng)回路，同步比較 IC LM339和風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)回路使用，由三端穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后的 +5V供主控 MCU使用。 2.1.3穩(wěn)壓電路 2.2控制模塊 2.2.1 PWM脈寬 調(diào)制 輸出電路 （ 1） PWM脈寬調(diào)制電路原理 T89C51單片機(jī)通過控制 PWM 脈沖的寬與窄 , 控制送至振蕩電路的加熱功率控制電壓，控制了電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 8 IGBT導(dǎo)通時(shí)間的長短 ,就可以控制了加熱功率的大小。 PWM 是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具 體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。 PWM 信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有，要么完全無。電壓或電流源是以一種通或斷的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼。 采用脈寬調(diào)制(PWM)方式可以使負(fù)載在工作時(shí)得到滿電源電壓，這樣有利于克服 IGBT 功率管內(nèi)在的線圈電阻而使 IGBT功率管產(chǎn)生更大的力矩。 CPU 輸出 PWM 脈沖到由 R30 、 C27 、 R31 組成的積分電路 , PWM 脈沖寬度越寬 ,C28 的電壓越高 ,C29 的電壓也跟著升高 , 送到振蕩電路 (G 點(diǎn) ) 的控制電壓隨著 C29 的升高而升高 , 而 G 點(diǎn)輸入的電壓越高 , V7 處于 ON 的時(shí)間越長 , 電磁爐的加熱功率越大 , 反之越小。 “ CPU 通過控制 PWM 脈沖的寬與窄 , 控制送至振蕩電路 G 的加熱功率控制電壓，控制了 IGBT 導(dǎo)通時(shí)間的長短 , 結(jié)果控制了加熱功率的大小”。 （ 2）電磁爐功率控制程序 / PWM 控制電磁爐功率大小程序 / 利用定時(shí)器 控制產(chǎn)生占空比可變的 PWM 波 / 按 K1（“ -”）， PWM 值增加，則占空比減小 ,輸出功率減小。 / 按 K2(“ +” )， PWM 值減小，則占空比增加 ,輸出功率增加。 /*/ 包含文件 /*/ #include #include /*/ 端口定義 /*/ sbit K1 =P10； /增加鍵 sbit K2 =P11 ； /減少鍵 unsigned char PWM=0x7f ； /賦初值 void Beep()； void delayms(unsigned char ms)； void delay(unsigned char t)； /*/ 主程序 /*/ void main() P1=0xff； TMOD=0x21 ； 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 9 TH0=0xfc ； /1ms延時(shí)常數(shù) TL0=0x66 ； /頻率調(diào)節(jié) TH1=PWM ； /脈寬調(diào)節(jié) TL1=0 ； EA=1； ET0=1； ET1=1； TR0=1 ； while(1) do if(PWM!=0xff) PWM+ ；delayms(10)； else Beep() ； while(K1=0)； do if(PWM!=0x02) PWM- ；delayms(10)； else Beep() ； while(K2=0)； /*/ / 定時(shí)器 0中斷服務(wù)程序 . /*/ void timer0() interrupt 1 TR1=0 ； TH0=0xfc ； TL0=0x66 ； TH1=PWM ； TR1=1 ； P0=0x00 ； /啟動(dòng)輸出 /*/ / 定時(shí)器 1中斷服務(wù)程序 /*/ void timer1() interrupt 3 TR1=0 ； P0=0xff ； /結(jié)束輸出 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 10 2.2.2 鍵盤模塊 （ 1）鍵盤接 口方式 鍵盤接口可以分為獨(dú)立式鍵盤接口和行列式鍵盤接口，在單片機(jī)接口允許的條件下可以采用獨(dú)立式按鍵接口，而在按鍵較多的情況下可以采用行列式鍵盤接口。 獨(dú)立式鍵盤接口 單鍵盤按鍵較少時(shí)最佳的接口方式是獨(dú)立式按鍵接法，即每一個(gè) I/O 口上只接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接電源或接地。獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)是利用單片機(jī) I/O 口讀取口的電平高低來判斷是否有按鍵按下。按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口程序開始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無按鍵按下時(shí) I/O 口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)此 I/O 口與地短路，迫使 I/O 口為低電平，程序 通過查詢此 I/O口的電平狀態(tài)就可以判斷是次按鍵是否按下。 獨(dú)立式盤接口可分為查詢方式的獨(dú)立式按鍵電路（下左圖）和中斷式的獨(dú)立按鍵電路（下右圖）。 查詢方式的獨(dú)立式按鍵電路 查詢方式的獨(dú)立式按鍵電路 行列式按鍵 所謂矩陣式就是說 用 I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。用 3 3的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 9 個(gè)鍵的鍵盤， 4 4 行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個(gè)鍵的鍵盤。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省 I O口線。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 11 a 逐點(diǎn)掃描法 設(shè) P1 口的低 4 位置為 0，高 4 為置為 1，當(dāng)無案件時(shí)，高位中的高電平會(huì)和低位中的低電平短路。此時(shí)高位中的高電平會(huì)被拉低，即高 4 位中有 0 出現(xiàn)。當(dāng)單片機(jī)讀 P1 口的值不為 F0H時(shí)則表示有鍵按下，經(jīng)過去抖動(dòng)處理后開始掃描這一個(gè)按鍵的位置。先把 P1 的高 4 位置 0，低 4位置 1，下面置低第 1 列線并置高第 1 行，之后再讀第 1 行的電平，為高電平說明為高說明不是第 1 行第 1 列的鍵按下，跳到下一個(gè)點(diǎn) (第 1行第 2列 )的掃描。為低電平則說明第 1 行第 1列的按鍵被按下，并調(diào)用相應(yīng)程序。 b 逐行掃描法 和逐點(diǎn)掃描的方法相似，只是數(shù)據(jù)的處理以一行的 4 位數(shù)據(jù)直接處理，也就是先使能第 1 行（置低電平），然后看那一列的數(shù)據(jù)變成低電平了，如果高四位的數(shù)據(jù)沒有變成低電平則使能下一行。找到了按鍵所在的行并測出列數(shù)據(jù)就可以調(diào)用相應(yīng)的處理程序。 c 全局掃描法 全局掃描是先設(shè) P1 的高 4位置 1，低 4位置 0，即 F0H，然后讀取 P1口的數(shù)據(jù)如果不為 F0H說明有按鍵按下，經(jīng)過延時(shí)去除抖動(dòng)后讀出 P1 口的值，因?yàn)榈?4位是 0，無論是否按下都不會(huì)影響它，只有高 4位被改變。將數(shù)據(jù)送入寄存器后再把 P1的狀態(tài)反過來，將 P1 的高 4位置 0，低 4位置 1，即 F0H，再讀一次數(shù)據(jù)。這時(shí)高 4 位的值是 0 依 然不變。這樣兩次讀取我們就得到了 2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（ XXXX0000 和 0000XXXX， X 為讀到的數(shù)據(jù)），最后我們將這兩個(gè)數(shù)相或（將兩個(gè)半字節(jié)數(shù)據(jù)融合為一個(gè)字節(jié)），就得到了一個(gè)新的字節(jié)，用這個(gè)字節(jié)和我們?cè)O(shè)定的數(shù)據(jù)比較來決定按鍵。 (2)電磁爐中的按鍵設(shè)置 因?yàn)殡姶艩t設(shè)計(jì)中共設(shè)置啦六種加熱模式，而功率可加可減，預(yù)約和定時(shí)功能，總開關(guān)。共設(shè)置啦 11個(gè)按鍵。（ 5個(gè)按鍵為空閑）可以選用行列式按鍵電路（ 4*4）共占用 9個(gè) I/O口。 （ 3） 消除抖動(dòng) 通常所用的按鍵為輕觸機(jī)械開關(guān)，正常情況下按 鍵的接點(diǎn)是斷開的，當(dāng)我們按壓按鈕時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，這種抖動(dòng)一般是在 1020 毫秒之間這種不穩(wěn)定的抖動(dòng)時(shí)間對(duì)人類來說太快了，而對(duì)單片機(jī)來說則是漫長的，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性必須去除或避開它目前的技術(shù)有硬件去除抖動(dòng)和軟件去除抖動(dòng)。硬件去除抖動(dòng)就是用部分電路對(duì)抖動(dòng)部分加以處理， 但實(shí)現(xiàn)難度大成本高，我們一般采用軟件去除抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方法是先查詢按鍵當(dāng)有 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 12 低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí) 10200毫秒以避 開抖動(dòng)，延時(shí)結(jié)束后再讀一次 I/O口的值這次的值如果為1表示低電平的時(shí)間不到 10200毫秒，視為干擾信后，當(dāng)讀出的值是 0時(shí)則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。 (4) 程序 ORG 0000H TEST: MOV P1,#0F0H ； P1.0 P1.3輸出 0, P1.4 P1.7輸出 1,作輸入位 MOV A,P1 ；讀鍵盤，檢測有無鍵按下 ANL A,#0F0H ； 屏蔽 P1.0 P1.3，檢測 P1.4 P1.是否全為 1 CJNE A, #0F0H,HAVE ； P1.4 P1.7不全為 1，有鍵按下 SJMP TEST ； P1.4 P1.7全為 1，無鍵按下，重檢測鍵盤 HAVE: MOV A,#0FE ；有鍵按下，逐行掃描鍵盤，置掃描初值 NEXT: MOV B,A ；掃描碼暫存于 B MOV P1,A ；輸出掃描碼 READ: MOV A,P1 ；讀鍵盤 ANL A,#0F0H ； 屏蔽 P1.0 P1.3，檢測 P1.4 P1.是否全為 1 CJNE A, 0F0H,YES ； P1.4 P1.7不全為 1，該行有鍵按下 MOV A,B ；被掃行無鍵按下，準(zhǔn)備查下一行 RL A ；置下一行掃描碼 CJNE A,#0EFH,NEXT ；未掃到到最后一行循環(huán) YES: ACALL DAY ；延時(shí)去抖動(dòng) AREAD: MOV A,P1 ；再讀鍵盤 ANL A,#0F0H ；屏蔽 P1.0 P1.3，保留 P1.4 P1.7(列碼 ) MOV R2,A ；暫存列碼 MOV A, B ANL A,#0FH ；取行掃描碼 ORL A,R2 ；行碼、列碼合并為鍵編碼 YES1: MOV B,A ；鍵編碼存于 B LJMP SAM38 ；轉(zhuǎn)鍵分析處理程序 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 13 2.2.3 多路開關(guān)狀態(tài)指示 在電磁爐的按鍵按下時(shí)要求按下的按鍵下的指示燈發(fā)光，設(shè)計(jì)通過在 AT89S51 單片機(jī)的（P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7、 P3.2、 P0.7）接發(fā)光二級(jí)管，按鍵外查詢時(shí)接口按鍵的對(duì)應(yīng)按鍵。 下面是一種簡單的設(shè)計(jì)電路， P2.0 P1.3 接四個(gè)發(fā)光二極管 L1 L4， P1.4 P1.7 接了四個(gè)開關(guān) K1 K4，編程將開關(guān)的狀態(tài)反映到發(fā)光二極管上。（開關(guān)閉合，對(duì)應(yīng)的燈亮，開關(guān)斷開，對(duì)應(yīng)的燈 ） (1) 電路原理圖 (2) 線路連接 把 AT89C51單片機(jī)的 P1.0 P1.3用導(dǎo)線連接到“八路發(fā)光二極管指示模塊”區(qū)域中的 L1 L4端口上。 把單片機(jī)的 P1.4 P1.7用導(dǎo)線連接到“四路撥動(dòng)開關(guān)”區(qū)域中的 K1 K4端口上。 （ 3）程序設(shè)計(jì)思路 a 開關(guān)狀態(tài)檢測 對(duì)于開關(guān)狀態(tài)檢測，相對(duì)單片機(jī)來說，是輸入關(guān)系，我們可輪流檢測每個(gè)開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)讓相應(yīng)的發(fā)光二極管指示，可以采用 JB P1.X， REL或 JNB P1.X， REL指令來完成；也可以一次性檢測四路開關(guān)狀態(tài)，然后讓其指示，可以采用 MOV A， P1指令 一次把 P1端口的狀態(tài)全部讀入，然后取高 4位的狀態(tài)來指示。 b 輸出控制 根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，由發(fā)光二極管 L1 L4來指示，我們可以用 SETB P1.X和 CLR P1.X指令來完成，也可以采用 MOV P1， 1111XXXXB方法一次指示。 (4)程序 ORG 00H START: JB P1.4,NEXT1 CLR P1.0 SJMP NEX1 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 14 NEXT1: SETB P1.0 NEX1: JB P1.5,NEXT2 CLR P1.1 SJMP NEX2 NEXT2: SETB P1.1 NEX2: JB P1.6,NEXT3 CLR P1.2 SJMP NEX3 NEXT3: SETB P1.2 NEX3: JB P1.7,NEXT4 CLR P1.3 SJMP NEX4 NEXT4: SETB P1.3 NEX4: SJMP START END 2.2.4定時(shí)模塊 在 AT89S51單片機(jī)的 P0和 P2端口分別接有兩個(gè)共陰數(shù)碼管， P0口驅(qū)動(dòng)顯示秒時(shí)間的十位，而 P2口驅(qū)動(dòng)顯示秒時(shí)間的個(gè)位。 (1) 電路原理圖 (2) 線路連接 把單片機(jī)的 P0.0/AD0 P0.7/AD7端口用 8芯排線連接到“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè) a h端口上；要求： P0.0/AD0對(duì)應(yīng)著 a， P0.1/AD1對(duì)應(yīng)著 b， P0.7/AD7對(duì)應(yīng)著 h。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 15 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 P2.0/A8 P2.7/A15端口用 8芯排線連接到“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè) a h端口上；要求： P2.0/A8 對(duì)應(yīng)著 a， P2.1/A9對(duì)應(yīng)著 b， P2.7/A15對(duì)應(yīng)著 h。 （ 3）設(shè)計(jì)思路 在設(shè)計(jì)過程中我們 用一個(gè)存儲(chǔ)單元作為秒計(jì)數(shù)單元，當(dāng)一秒鐘到來時(shí)，就讓秒計(jì)數(shù)單元加1，當(dāng)秒計(jì)數(shù)達(dá)到 60時(shí)，就自動(dòng)返回到 0，從新秒計(jì)數(shù)。 對(duì)于秒計(jì)數(shù)單元中的數(shù)據(jù)要把它十位數(shù)和個(gè)數(shù)分開，方法仍采用對(duì) 10 整除和對(duì) 10 求余。 在數(shù)碼上顯示，仍通過查表的方式完成。 一秒時(shí)間的產(chǎn)生在這里我們采用軟件精確延時(shí)的方法來完成，經(jīng)過精確計(jì)算得到 1秒時(shí)間為 1.002秒。延時(shí)一秒的程序?yàn)椋?DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET （ 4）程序框圖 （ 5） 程序 Second EQU 30H ORG 0 START: MOV Second,#00H NEXT: MOV A,Second MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 16 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,A LCALL DELY1S INC Second MOV A,Second CJNE A,#60,NEXT LJMP START DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 2.2.5 LED顯示模塊 （ 1） LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu) LED顯示器的結(jié)構(gòu)由 8個(gè)發(fā)光二極管按“日”字形排列。分別控制各筆畫段的 LED，使其 的某些發(fā)亮，從而可以顯示出 0 9的阿拉伯?dāng)?shù)字符號(hào)以及其它能由這些筆畫段構(gòu)成的各種字符。 把 所有發(fā)光二極管的陽極連在一起稱作共陽極數(shù)碼管，把所有個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起稱為共陰極數(shù)碼管。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電 路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 （ 2） 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 -十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O端口多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng) ，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，而且功耗更低。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 17 （ 3）電磁爐中采用的四位 LED數(shù)碼管電路 （ 4）數(shù)碼管程序 LIST P=89C51 ROMSIZE=3072 ；* ； 系統(tǒng)寄存器 ；* IE EQU 00H ；中斷使能標(biāo)志 IRQ EQU 01H ；中斷請(qǐng)求標(biāo)志 TM0 EQU 02H ；Timer0 模式寄存器 TL0 EQU 04H ；Timer0 裝入 /記數(shù)寄存器低四位 TH0 EQU 05H ；Timer0 裝入 /記數(shù)寄存器高四位 TBR EQU 0EH ；查表寄存器 PORTB EQU 09H ；Port B 數(shù)據(jù)寄存器 PORTE EQU 0CH ；Port E 數(shù)據(jù)寄存器 PORTF EQU 0DH ；Port F 數(shù)據(jù)寄存器 INX EQU 0FH ；間接尋址偽索引寄存器 DPL EQU 10H ；INX 數(shù)據(jù)指針低四位 DPM EQU 11H ；INX 數(shù)據(jù)指針中三位 DPH EQU 12H ；INX 數(shù)據(jù)指針高三位 PBCR EQU 19H ；Port B 輸入 /輸出控制寄存器 PECR EQU 1CH ；Port E 輸入 /輸出控制寄存器 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 18 PFCR EQU 1DH ；Port F 輸入 /輸出控制寄存器 ；* ； 用戶定義寄存器 ；* AC_BAK EQU 30H ；AC 值備份寄存器 PB_BAK EQU 32H ；Port B 數(shù)據(jù)備份寄存器 PE_BAK EQU 35H ；Port E 數(shù)據(jù)備份寄存器 PF_BAK EQU 36H ；Port F 數(shù)據(jù)備份寄存器 ；- ； 用于 TIMER 定時(shí) T1MS_CT EQU 37H ；計(jì)數(shù)值 =04H，定時(shí) 1ms ；- F_TIMER EQU 39H ；bit0=1, 1ms 到 FLAG1 EQU 3AH ；bit0=1, 按鍵未松開 ；- ； Used for display DISP_R1 EQU 3BH ；第一位 7 段 LED 顯示的字符 DISP_R2 EQU 3CH ；第二位 7 段 LED 顯示的字符 DISP_R3 EQU 3DH ；第三位 7 段 LED 顯示的字符 DISP_R4 EQU 3EH ；第四位 7 段 LED 顯示的字符 DISP_PT EQU 3FH ；位選指針 ；* ； 程序 ；* ORG 0000H JMP RESET RTNI JMP TIMER0_ISP ；TIMER0 中斷程序入口地址 RTNI RTNI ；* ； TIMER0 中斷服務(wù)程序 ；* TIMER0_ISP: STA AC_BAK,00H ；備份 AC 值 ANDIM IRQ,1011B ；清 TIMER0 中斷請(qǐng)求標(biāo)志 J1MS: SBIM T1MS_CT,01H BNZ TIMER0_ISP_END ；未到 1ms, 跳轉(zhuǎn) LDI T1MS_CT,04H ；重置 1ms 計(jì)數(shù)器 ORIM F_TIMER,0001B ；設(shè)置 1ms 到 標(biāo)志 TIMER0_ISP_END: LDI IE,0100B ；打開 TIMER0 中斷 LDA AC_BAK,00H ；取出 AC 值 RTNI ；* ； 主程序 ；* RESET: NOP ；- ；清用戶寄存器 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 19 ；- POWER_RESET: LDI DPL,00H LDI DPM,02H LDI DPH,00H POWER_RESET_1: LDI INX,00H ADIM DPL,01H LDI TBR,00H ADCM DPM,00H BA3 POWER_RESET_2 JMP POWER_RESET_3 POWER_RESET_2: ADIM DPH,01H POWER_RESET_3: SBI DPH,01H BNZ POWER_RESET_1 SBI DPM,04H BNZ POWER_RESET_1 ；- ；初始化系統(tǒng)寄存器 ；- SYSTEM_INITIAL: ；TIMER0 初始化 LDI TM0,07H ；設(shè)置 TIMER0 預(yù)分頻為 /1 LDI TL0,06H LDI TH0,00H ；設(shè) 置中斷時(shí)間為 250us LDI T1MS_CT,04H ；定時(shí) 1ms ；I/O 口初始化 LDI PORTB,00H LDI PBCR,0FH ；設(shè)置 Port B 作為輸出口 LDI PORTE,0FH LDI PECR,0FH ；設(shè)置 Port E 作為輸出口 LDI PORTF,0FH LDI PFCR,0FH ；設(shè)置 Port F 作為輸出口 ；- MAIN_PRE: LDI IRQ,00H LDI IE,0100B ；打開 Timer0 中斷 MAIN: ADI F_TIMER,0001B BA0 HALTMODE ；未到 1ms,跳轉(zhuǎn) ANDIM F_TIMER,1110B ；清 1ms 到 標(biāo)志 ；- ； 加載顯示數(shù)據(jù) (用于測試 7 段 LED 顯示模塊 ) ；- LDI DISP_R1,03H LDI DISP_R2,07H LDI DISP_R3,09H LDI DISP_R4,0FH * * 模塊 : 4 位 7 段 LED 顯示模塊 * 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 20 * 輸入變量 : DISP_R1,DISP_R2,DISP_R3,DISP_R4 * * 使用變量 : DISP_PT,TBR,PB_BAK,PE_BAK,PF_BAK * * 輸出變量 : PORTB,PORTE,PORTF * ；* DISPLAY: DISP_1: ADIM DISP_PT,01H ；指針加一 SBI DISP_PT,01H BAZ DISP_11 ；顯示位 1 數(shù)碼管 , 跳轉(zhuǎn) SBI DISP_PT,02H BAZ DISP_12 ；顯示位 2 數(shù)碼管 , 跳轉(zhuǎn) SBI DISP_PT,03H BAZ DISP_13 ；顯示位 3 數(shù)碼管 , 跳轉(zhuǎn) ；- ；顯示位 4 數(shù)碼管 ；- DISP_14: LDI DISP_PT,00H ；指針清零 LDI PB_BAK,0001B ；預(yù)設(shè)位選碼 LDI TBR,0FH LDA DISP_R4,00H CALL 07EFH STA PE_BAK,00H LDA TBR,00H STA PF_BAK,00H ；由字符查表得預(yù)設(shè)段選碼的值 JMP DISPLAY_END ；- ；顯示位 3 數(shù)碼管 ；- DISP_13: LDI PB_BAK,0010B ；預(yù)設(shè)位選碼 LDI TBR,0FH LDA DISP_R3,00H CALL 07EFH STA PE_BAK,00H LDA TBR,00H STA PF_BAK,00H ；由字符查表得預(yù)設(shè)段選碼的值 JMP DISPLAY_END ；- ；顯示位 2 數(shù)碼管 ；- DISP_12: LDI PB_BAK,0100B ；預(yù)設(shè)位選碼 LDI TBR,0FH LDA DISP_R2,00H CALL 07EFH STA PE_BAK,00H LDA TBR,00H STA PF_BAK,00H ；由字符查表得預(yù)設(shè)段選碼的值 JMP DISPLAY_END ；- ；顯示位 1 數(shù)碼管 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 21 ；- DISP_11: LDI PB_BAK,1000B ；預(yù)設(shè)位選碼 LDI TBR,0FH LDA DISP_R1,00H CALL 07EFH STA PE_BAK,00H LDA TBR,00H STA PF_BAK,00H ；由字符查表得預(yù)設(shè)段選碼的值 JMP DISPLAY_END DISPLAY_END: LDI PORTB,00H ；關(guān)閉顯示 LDA PE_BAK,00H STA PORTE,00H LDA PF_BAK,00H STA PORTF,00H ；送出預(yù)設(shè)的段選碼到 I/O 口 LDA PB_BAK,00H STA PORTB,00H ；送出預(yù)設(shè)的位選 碼到 I/O 口，顯示該位 ；* HALTMODE: NOP HALT NOP NOP NOP JMP MAIN ；* ORG 07EFH TJMP ；- ；顯示段選碼數(shù)據(jù)表（共陽極） ORG 07F0H；d p g f e, d c b a RTNW 1100B,0000B ；0 RTNW 1111B,1001B ；1 RTNW 1010B,0100B ；2 RTNW 1011B,0000B ；3 RTNW 1001B,1001B ；4 RTNW 1001B,0010B ；5 RTNW 1000B,0010B ；6 RTNW 1111B,1000B ；7 RTNW 1000B,0000B ；8 RTNW 1001B,0000B ；9 RTNW 1000B,1000B ；A RTNW 1000B,0011B ；B RTNW 1100B,0110B ；C RTNW 1010B,0001B ；D RTNW 1000B,0110B ；E RTNW 1000B,1110B ；F END 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 22 2.3檢測模塊 2.3.1 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 （ 1）保護(hù)電路 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換控制原理 電路保護(hù)邏輯采樣電路（ A/D 轉(zhuǎn)換） ， 當(dāng)外圍檢測電路檢測到過壓、欠壓、過流、過熱、無過或其他故障時(shí)，光電隔離導(dǎo)通，輸出高電平。單片機(jī)就可以識(shí)別。 （ 2）電路保護(hù)控制電路（ D/A轉(zhuǎn)換） 單片機(jī)識(shí)別到數(shù)據(jù)后便在控制端口輸出低電平，高電平通過光電隔離控制負(fù)責(zé)停止工 作。 2.3.2 過壓、欠壓檢測模塊 輸出過壓保護(hù)電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當(dāng)引起輸出過壓現(xiàn)象時(shí)，過壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)以防止損壞后級(jí)用電設(shè)備。 AC接入后，經(jīng)過半波整流，由 R10和 R17產(chǎn)生 分壓，對(duì)電路的電壓進(jìn)行比例式測量，以判斷電路電 壓是否超過或不足，并將測試信號(hào)輸入單片機(jī)，由單 片機(jī)控制 IGBT功率管關(guān)閉，同時(shí)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路。 2.3.3過流檢測模塊 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 23 電流互感器 CT1 二次測得的 AC 電壓 , 經(jīng) D1、 D2、 D3、 D4 組成的橋式整流電路整流、 R12 、 R13 分壓， C11 濾波 , 所獲得的直流電壓送至 CPU 5 腳 , 該電壓越高 , 表示電源輸入的電流越大 , CPU 根據(jù)監(jiān)測該電壓的變化 , 自動(dòng)作出各種動(dòng)作指令 。 2.3.4溫度檢測模塊 溫度通過溫度傳感器（熱敏電阻）對(duì)電磁爐板面進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大后用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)入 AT89C51 單片機(jī) 。 （ 1）電路原理圖 加熱鍋 具底部的溫度透過微晶玻璃板傳至緊貼玻璃板底的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 , 該電阻阻值的變化間接反影了加熱鍋具的溫度變化 ( 溫度 / 阻值祥見熱敏電阻溫度分度表 ), 熱敏電阻與 R4 分壓點(diǎn)的電壓變化其實(shí)反影了熱敏電阻阻值的變化 , 即加熱鍋具的溫度變化 , CPU 8 腳通過監(jiān)測該電壓的變化 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令 : 定溫功能時(shí) , 控制加熱指令 , 另被加熱物體溫度恒定在指定范圍內(nèi)。 當(dāng)鍋具溫度高于 270 時(shí) , 加熱立即停止 , 并報(bào)知信息 2.3.5 鍋檢測與小物件檢測模塊 （ 1） 鍋檢 測原理 提鍋檢測是為了防止負(fù)載劇烈變化，因?yàn)樵谔徨伝驘o鍋時(shí)都會(huì)影響到諧振電路的參數(shù)變化，導(dǎo)致流過IGBT 的電流升高時(shí)燒壞 IGBT，所以只要以上的過流檢測和保護(hù)電路穩(wěn)定就能防止提鍋時(shí)發(fā)生的大電流情況 小物件檢測： 小物件檢測就是防止要加熱的物件不正確而損壞物件，通常是檢測諧振電路的頻率大小或是檢測諧振回路電流大小，通過檢測在導(dǎo)通 IGBT 時(shí)流過的電流大小就可以判斷出來是否為小物件， 這要保證單片機(jī)輸出的 PWM 寬度不能太大 而且要保證 PWM 周期為最大值。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 24 （ 2）電路圖 將 IGBT(Q1) 集電極上的脈沖電壓通過 R1+R17 、 R28 分壓 R29 限流后，送至 AT89C51的 6 腳 , 在 6 腳上獲得其取樣電壓 , 此反影了 IGBT 的 VCE 電壓變化的信息送AT89C51,AT89C51 根據(jù)監(jiān)測該電壓的變化 , 自動(dòng)作出電壓比較而決定是否工作。 配合 VAC 檢測電路、電流檢測電路反饋的信息 , 判別是否己放入適合的鍋具 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令。 根據(jù) VCE 取樣電壓值 , 自動(dòng)調(diào)整 PWM 脈寬 , 抑制 VCE 脈沖幅度不至于過高。 當(dāng)測得其它原因?qū)е?VCE 脈沖高于定值時(shí) , AT89C51立即發(fā)出指令使電磁爐停止工作。 2.3.6加熱開關(guān)控制 當(dāng)不加熱時(shí) ,CPU 輸出低電平，同時(shí)停止 PWM 輸出 , D7 導(dǎo)通 , 將 LM339 電壓拉低 , 振蕩停止 , 使 IGBT 激勵(lì)電路停止輸出 ,IGBT 截止 , 則加熱停止。 開始加熱時(shí) , CPU 輸出高電平 ,D7 截止 , 同時(shí) CPU 開始間隔輸出 PWM 試探信號(hào) , 同時(shí) CPU 通過分析電流檢測電路和電壓檢測電路反饋的電壓信息、鍋檢測電路反饋的電壓波形變化情況 , 判斷是否己放入適合的鍋 具 , 如果判斷己放入適合的鍋具 ,CPU 輸出正常的 PWM 信號(hào) , 電磁爐進(jìn)入正常加熱狀態(tài) , 如果電流檢測電路、電壓檢測電路和鍋檢測電路反饋的信息 , 不符合條件 ,CPU 會(huì)判定為所放入的鍋具不符 或無鍋 , 則繼續(xù)輸出 PWM 試探信號(hào) , 同時(shí)發(fā)出指示無鍋的報(bào)知信息 , 如 30 秒鐘內(nèi)仍不符合條件 , 則關(guān)機(jī)。 2.3.7蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 （ 1）線路連接 把 AT89C51單片機(jī)的 P1.0端口用導(dǎo)線連接到音頻放大模塊區(qū)域中的 SPK IN端口上， 在音頻放大模塊區(qū)域中的 SPK OUT端口上 接上一個(gè) 8歐或者是 16 歐的喇叭； （ 2）電路原理圖 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 25 （ 3）程序設(shè)計(jì)思路 要使報(bào)警器發(fā)出“嘀、嘀、”報(bào)警聲，我們可以通過 AT89C51單片機(jī)輸出一種方波電平信號(hào)，嘀 0.2 秒鐘，然后斷 0.2 秒鐘，如此循環(huán)下去，就可以在蜂鳴器聽到“嘀、嘀、”報(bào)警聲了。假設(shè)嘀聲的頻率為 1KHz，則報(bào)警聲時(shí)序圖如下圖所示： 由于要產(chǎn)生上面的信號(hào)，我們把上面的信號(hào)分成兩部分，一部分為 1KHZ方波，占用時(shí)間為 0.2秒；另一部分為電平，也是占用 0.2秒； 因此，我們利用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0作為定時(shí)，可以定時(shí) 0.2秒；同時(shí)，也要用單片機(jī)產(chǎn)生 1KHZ的方波，對(duì)于 1KHZ的方波信號(hào)周期為 1ms，高電平占用 0.5ms，低電平占用 0.5ms，因此也采用定時(shí)器 T0 來完成 0.5ms的定時(shí)；最后，可以選定定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0的定時(shí)時(shí)間為 0.5ms，而要定時(shí) 0.2秒則是 0.5ms的 400倍，也就是說以 0.5ms定時(shí) 400次就達(dá)到 0.2 秒的定時(shí)時(shí)間了。 （ 4） 程序框圖 主程序框圖 中斷服務(wù)程序框圖 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 26 （ 5）蜂鳴器驅(qū)動(dòng)程序 ORG 00H AJMP FG ORG 030H FG: SETB P3.0 LCALL DLY LCALL DLY CLR P3.0 LCALL DLY LCALL DLY AJMP FG ；-延時(shí)子程序 DLY: MOV R0,#20 DLY0: MOV R7,#100 DLY1: MOV R6,#250 DJNZ R6,$ DJNZ R7,DLY1 DJNZ R0,DLY0 RET END 2.3.8風(fēng)扇模塊 當(dāng)電源接通時(shí)單片機(jī)發(fā)出風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使風(fēng)扇持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入外冷空氣至機(jī)體內(nèi)，再從機(jī)體后側(cè)排出熱空氣，以達(dá)至機(jī)內(nèi)散熱目的，避免零件因高溫工作環(huán)境造成損壞故障。當(dāng)風(fēng)扇停轉(zhuǎn)或散熱不良， IGBT 表貼熱敏電阻將超溫信號(hào)傳送到 CPU，停止加熱，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。通電瞬間 CPU 會(huì)發(fā)出一個(gè)風(fēng)扇檢測信號(hào)，以后整機(jī)正常運(yùn)行時(shí) CPU發(fā)出風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)信號(hào)使其工作。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 27 CPU 15 腳發(fā)出風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)指令時(shí) , 15 腳輸出高電平 , 電壓通過 R27 送至 Q3 基極 ,Q3 飽和導(dǎo)通 ,VCC 電流流過風(fēng)扇、 Q3 至地 , 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn) ； CPU 發(fā)出風(fēng)扇停轉(zhuǎn)指令時(shí) , 15 腳輸出低電平 ,Q3 截止 , 風(fēng)扇因沒有電流流過而停轉(zhuǎn)。 3 單片機(jī)軟件編程及調(diào)試 3.1單片機(jī)語言集成開發(fā)平臺(tái) 3.1.1 u Vision2 集成開發(fā)環(huán)境 Kiel公司推出的集成開發(fā)環(huán)境 u Vision2，是一種 32 位標(biāo)準(zhǔn)的 windows應(yīng)用平臺(tái)，支持長文件名操作，界面類似 MS Vision C+ ，可在 windows95/98/2000/XP平臺(tái)上運(yùn)行，功能強(qiáng)大。 u Vision2 中包含了源程序文件編譯器 ，項(xiàng)目管理器、源程序調(diào)試器等。并為 Cx51編譯器、 Ax51宏匯編 器、 BL51/Lx51連接定位器、 RPX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等提供了單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 （ 1） u Vision2 具有強(qiáng)大的項(xiàng)目管理功能，一個(gè)項(xiàng)目 由 源程序文件、開發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說明三部分組成，通過目標(biāo)創(chuàng)建選項(xiàng)很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè) u Vision2 項(xiàng)目進(jìn)行完整的變異和連接，直接產(chǎn)生 最終應(yīng)用目 標(biāo)程序。 （ 2） u Vision2 中包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中有各種單片機(jī)片上儲(chǔ)存器和外圍集成功能信息。 （ 3） u Vision2中集成的 Debug調(diào)試器具有十分強(qiáng)大的仿真調(diào)試功能，支持軟件模擬和用戶目標(biāo)板調(diào)試兩種工作方式 3.1.2 Keil C51 開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序的步驟 （ 1）在 u Vision2 集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，并為該項(xiàng)目選擇合適的 CPU器件 （ 2）利用 u Vision2 的文件編程器編寫源程序文件，并將程序添加到項(xiàng)目中去。 （ 3）通過 u Vision2 的各種選項(xiàng)，配置 Cx51 編譯器、 Ax51宏匯編 器、 BL51/Lx51連接定位器以及 Debug調(diào)試器的功能。 （ 4）利用 u Vision2的構(gòu)造功 能對(duì)項(xiàng)目中的源程序文件進(jìn)行編譯連接，生成絕對(duì)目標(biāo)代碼和可選的 HEX文件，如果出現(xiàn)編譯連接錯(cuò)誤則返回到第步，修改源程序中的錯(cuò)誤后重新構(gòu)造整個(gè)項(xiàng)目。 （ 5）將沒有錯(cuò)誤的絕對(duì)目標(biāo)代碼裝入 u Vision2 調(diào)試器進(jìn)行仿真調(diào)試，調(diào)試成功后將 HEX 文件寫入到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的 EPROM中。 結(jié) 論 本文研究了電磁爐的基本原理，然后提出了設(shè)計(jì)思路，再根據(jù)設(shè)計(jì)思路解剖電磁爐的各個(gè)模塊。再結(jié)合軟件和硬件的方式實(shí)驗(yàn)的方式研究模塊。 首先，先介紹啦電磁爐的加熱原理、工作方式、設(shè)計(jì)要求以及設(shè)計(jì)單片機(jī) AT89C51 的 端口定義。其次簡單的介紹啦單片機(jī)的原理：主要特性、最小應(yīng)用系統(tǒng)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)管教圖以及管教功能。然后介紹單片機(jī)的內(nèi)部模塊：電源模塊（主電源電路、副電源電路、穩(wěn)壓電路）、控制模塊（ PWM脈寬調(diào)制輸出電路的功率控制、按鍵識(shí)別功能及消除抖動(dòng)、多路開關(guān)狀態(tài)指示、定時(shí)器模塊、四位七段 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)、加熱開關(guān)控制）、檢測模塊（ A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換控制原理、電源過壓欠壓檢測、電流檢測、溫度檢測、無鍋檢測及小物件檢測、報(bào)警驅(qū)動(dòng)、散熱系統(tǒng)）。最后介紹了單片機(jī)的開發(fā)環(huán)節(jié)。 這次畢 業(yè)設(shè)計(jì)中時(shí)間緊迫 使得設(shè)計(jì)不夠完善， 但我學(xué)會(huì)了 很多 ,也感到自身知識(shí)的貧乏 ,希望在日后的努力中能做出更完善的 設(shè)計(jì)。 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 28 致 謝 從論文選題到搜集資料，到寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在 寫作 論文的過程 中心 情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇 畢業(yè) 論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。 我的這篇 畢業(yè) 論文的完成，首先應(yīng)當(dāng)感謝指導(dǎo)老師董永濤副教授。他始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地 指導(dǎo) ，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。無論是在資料整理、模擬試驗(yàn)、論文撰寫和修改 等各個(gè)方面他都給予了大量的 指導(dǎo) 和幫助，令我不但完成了論文，也讓我學(xué)到了很多知識(shí)，掌握了相關(guān)的知識(shí)，同時(shí)也獲得了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)。他對(duì)我的嚴(yán)格要求以及為人的誠懇都將使我受益匪淺，特致以深深的感謝。 參 考 文 獻(xiàn) 1肖健華、經(jīng)順林 .模糊控制在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用與展望 . 五邑大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2001 2郝建國、鄭燕、薛延俠 .單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 M.北京：清華大學(xué) 出版社 ,2006 3余錫存、曹國華 .單片機(jī)原理及接口芯片 M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2004 4沙占友、王彥朋、周萬珍 .單片開關(guān)電源最新應(yīng)用技術(shù) M.機(jī)械工業(yè)出版社， 2006 5彭為、黃科、雷道仲 .單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講 M.電子工業(yè)出版社， 2006 6黃偉智 .全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽電路設(shè)計(jì) M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2006 7徐愛鈞、彭秀華 . keil cx51 v7.0 單片機(jī)高級(jí)語言編程與 u Vision2 應(yīng)用實(shí)踐 M. 電子業(yè)出版社， 2004 8程繼興、楊光永、李泰 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 M.北京：中國傳媒大學(xué)出版社， 2007 951 測試網(wǎng)： / 1051 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)： / 1151 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)： / 12單片機(jī)之家 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)站： / 1351 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)： / 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 29 附表： 單機(jī)指令表 助記符 指令說明 字節(jié)數(shù) 周期數(shù) （ 51單片機(jī)指令 -數(shù)據(jù)傳遞類指令） MOV A， Rn 寄存器傳送到累加器 1 1 MOV A， direct 直接地址傳送到累加器 2 1 MOV A， Ri 將 Ri所指示的內(nèi)部 RAM單元中的數(shù)據(jù)傳到 A 1 1 MOV A， #data 立即數(shù)傳送到累加器 2 1 MOV Rn， A 累加器傳送到寄存器 1 1 MOV Rn， direct 直接地址傳送到寄存器 2 2 MOV Rn， #data 將立即數(shù)傳送到 Rn 2 1 MOV direct， Rn 寄存器傳送到直接地址 2 1 MOV direct， direct 直接地址傳送到 直接地址 3 2 MOV direct， A 累加器傳送到直接地址 2 1 電磁爐控制系統(tǒng)單片機(jī)模擬 30 MOV direct， Ri 間接 RAM 傳送到直接地址 2 2 MOV direct， #data 立即數(shù)傳送到直接地址 3 2 MOV Ri， A A中的內(nèi)容傳送到直接地址 1 2 MOV Ri， direct 直接地址傳送到間接 RAM 2 1 MOV Ri， #data 立即數(shù)傳送到間接 RAM 2 2 MOV DPTR， #data16 16 位常數(shù)加載到數(shù)據(jù)指針 3 1 MOVC A， A+DPTR 代碼字節(jié)傳送到累加器 1 2 MOVC A， A+PC 代碼字節(jié)傳送到累加器 1 2 MOVX A， Ri 外部 RAM(8 地址 )傳送到累加器 1 2 MOVX A， DPTR 外部 RAM(16 地址 )傳送到累加器 1 2 MOVX Ri， A 累加器傳送到外部 RAM(8 地址 ) 1 2 MOVX DPTR， A 累加器傳送到外部 RAM(16 地址 ) 1 2 PUSH direct 直接地址壓入堆棧 2 2 POP direct 直接地址彈出堆棧 2 2 XCH A,Rn 寄存器和累加器交換 1 1 XCH A, direct 直接地址和累加器交換 2 1 XCH A, Ri 間接 RAM 和累加器交換 1 1 XCHD A, Ri 間