微波爐控制器的選型及其實(shí)例分析

1、微波爐控制器的選型及其實(shí)例分析微波爐控制器的工作環(huán)境相對(duì)照較惡劣。首先是爐腔溫度比較高，控制器附近溫度也會(huì)比較高，達(dá)到60"70；另一方面，微波輻射對(duì)抗干擾的要求也很高，在做多次迅速開(kāi)關(guān)門(mén)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)少量微波泄露時(shí)，對(duì)控制器有一定的輻射，以及反復(fù)開(kāi)通和關(guān)斷大功率負(fù)載會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾。所以挑選合適的單片機(jī)非常重要，在多年的家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，常常用盛群(holtek)的48系列及46系列8bit單片機(jī)設(shè)計(jì)微波爐控制器，無(wú)論在適應(yīng)工作環(huán)境還是抗干擾等方面都徹低滿(mǎn)足要求，在成本及供貨等方面比國(guó)外芯片也有更顯然的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)實(shí)際產(chǎn)品為例，以產(chǎn)品功能要求、計(jì)劃確定和芯片選型、硬件設(shè)計(jì)、軟件規(guī)劃及編

2、寫(xiě)等幾部分介紹如何用單片機(jī)設(shè)計(jì)微波爐控制器。功能要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品首先了解產(chǎn)品的要求，了解越具體設(shè)計(jì)反復(fù)修改就越少，特殊是關(guān)于影響芯片選型及輸出控制等跟硬件挺直相關(guān)的部分。本文介紹的微波爐控制器的主要功能如下：微波加熱，功率有10檔。燒烤加熱，功率有2檔。熱風(fēng)烘烤加熱，溫度多檔?；旌霞訜?，有三種組合模式：燒烤加微波、烘烤加微波、烘烤加燒烤。自動(dòng)解凍，分量挑選有20檔。自動(dòng)菜單，6大類(lèi)，各類(lèi)分離有分量挑選。顯示：88:88數(shù)碼管，四面帶14個(gè)圖標(biāo)。按鍵：有功能挑選鍵、啟動(dòng)鍵、取消鍵、熱風(fēng)烘烤鍵，時(shí)鐘及定時(shí)鍵，自動(dòng)菜單各功能鍵，總共11個(gè)。編碼開(kāi)關(guān)：調(diào)整加熱時(shí)光。另有蜂鳴器、門(mén)檢測(cè)和門(mén)燈控制。計(jì)劃確定和

3、芯片選型了解產(chǎn)品的具體要求后，需要確定詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃，首先是挑選合適的單片機(jī)。挑選合適的型號(hào)主要要看兩個(gè)方面：硬件資源和軟件資源。要挑選合理的單片機(jī)首先必需了解單片機(jī)的各系列及各款的資源，再了解需要什么樣的資源，下面分離從硬件和軟件來(lái)解釋怎樣按照要求挑選單片機(jī)。在挑選單片機(jī)時(shí)，囫圇產(chǎn)品的計(jì)劃也基本確定。硬件相關(guān)資源硬件相關(guān)的資源是指外圍硬件相關(guān)的如i/o數(shù)量、特別驅(qū)動(dòng)、工作等。首先，挑選合適的單片機(jī)系列?？垂╇婋妷杭肮ぷ鳒囟瓤垢蓴_能力等是否滿(mǎn)足要求。盛群的mcu在系統(tǒng)振蕩頻率小于4mhz時(shí)供電電壓供電范圍為2.2v"5.5v，當(dāng)8mhz時(shí)則為3.3v"5.5v，要提高系統(tǒng)的

4、抗干擾能力，最好用5v電壓供電，當(dāng)供電電壓較高時(shí)，mcu內(nèi)部全部規(guī)律電平幅值較高，容差電壓大，干擾更強(qiáng)才干轉(zhuǎn)變其規(guī)律狀態(tài)。工作溫度，挑選holtek的48和46系列工業(yè)級(jí)單片機(jī)，工作溫度范圍為-40"85，徹低能滿(mǎn)足微波爐控制器工作溫度的要求。在挑選合適的系列時(shí)，還要看特別資源的要求，如中斷口、pwm、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)、a/d轉(zhuǎn)換等；在此產(chǎn)品的詳細(xì)要求中，需要檢測(cè)爐腔的溫度以及在產(chǎn)品中需要對(duì)溝通風(fēng)扇調(diào)速，溫度檢測(cè)需要a/d轉(zhuǎn)換，溝通風(fēng)扇調(diào)速控制需要有過(guò)零中斷，所以，在這個(gè)產(chǎn)品中挑選了46系列單片機(jī)。但此產(chǎn)品不需要lcd驅(qū)動(dòng)、高精度a/d轉(zhuǎn)換及等資源，則不挑選ht46r6x、ht46r5x、

5、ht46r1x等系列，而挑選ht46r2x系列。再就是挑選的詳細(xì)i/o要求和什么樣封裝的單片機(jī)，在holtek單片機(jī)中同型號(hào)的單片機(jī)有多種封裝，如ht46r23有dip28或sop28封裝，也有dip24或sop24封裝，其i/o分離為23個(gè)和19個(gè)。按照前面提到的功能要求，其i/o的需求列舉如下：驅(qū)動(dòng)：微波、燒烤、熱風(fēng)烘烤、門(mén)燈/轉(zhuǎn)盤(pán)、散熱風(fēng)扇共5個(gè)輸出ports。蜂鳴器驅(qū)動(dòng)：1個(gè)輸出ports按鍵有11個(gè)：11個(gè)輸入port門(mén)狀態(tài)檢測(cè)：1個(gè)輸入port編碼開(kāi)關(guān)檢測(cè)：2個(gè)輸入port顯示數(shù)碼管：5個(gè)com，9個(gè)段，需14輸出port過(guò)零中斷檢測(cè)：1個(gè)中斷輸入port溫度檢測(cè)：1個(gè)a/d輸入p

6、ort容易加起來(lái)總共需要20個(gè)輸出port，16個(gè)輸入port?？紤]復(fù)用i/o，將9個(gè)數(shù)碼驅(qū)動(dòng)段和5個(gè)公共端同時(shí)做輸入檢測(cè)；溫度檢測(cè)只能用a/d口pb.0，過(guò)零檢測(cè)只能用單獨(dú)的中斷pa.5來(lái)檢測(cè)，所以總共需要22個(gè)i/o，所以挑選28pin的ht46r2x可以滿(mǎn)足要求。軟件相關(guān)資源軟件相關(guān)的資源主要包括程序空間即rom的大小和數(shù)據(jù)空間ram的多少，當(dāng)功能較多且復(fù)雜時(shí)需要更多的rom和ram；固然還有定時(shí)器、中斷、以及其它某些特別的資源；前面已經(jīng)挑選了28pin封裝的46r2x系列單片機(jī)，此產(chǎn)品功能相對(duì)照較豐盛，程序空間要求比較多，挑選4k的rom和192byteram的ht46r23應(yīng)當(dāng)能夠滿(mǎn)

7、足要求，同樣封裝可以挑選28pin的ht46r24，它有8k rom和384byteram，可以做后備挑選，這樣不必不安資源不夠時(shí)換ic，反復(fù)修改硬件就很棘手?？傊谔暨x資源時(shí)，要軟硬兼顧，假如程序容易，硬件資源要求高，則可以挑選封裝小、i/o少的單片機(jī)，另外增強(qiáng)擴(kuò)展ic來(lái)擴(kuò)展i/o；當(dāng)程序復(fù)雜，硬件資源要求少時(shí)，則挑選較小封裝、軟件資源多的單片機(jī)。硬件設(shè)計(jì)在挑選主芯片時(shí)，已經(jīng)在考慮部分電路設(shè)計(jì)了，顯示、按鍵檢測(cè)、輸出驅(qū)動(dòng)等都考慮好了，因?yàn)槠邢?，只容易介紹幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：門(mén)檢測(cè)電路：給單片機(jī)檢測(cè)的門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)的同時(shí)，還要控制微波、燒烤、熱風(fēng)烘烤繼電器的電源。供電部分：考慮數(shù)碼管顯示內(nèi)容較多，

8、驅(qū)動(dòng)大，盡量挑選繼電器和單片機(jī)自立供電，一方面降低變壓器功率，同時(shí)可以讓單片機(jī)的電源不受繼電器的工作狀態(tài)影響。過(guò)零檢測(cè)和觸發(fā)：挑選合適的光耦和驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)過(guò)零驅(qū)動(dòng)，過(guò)零檢測(cè)電路注重適當(dāng)?shù)臑V波和隔離，削減通過(guò)電源耦合的干擾。微波爐控制器電路原理圖1。圖1 ht46x23微波爐原理圖另外，pcb設(shè)計(jì)時(shí)注重強(qiáng)弱電分開(kāi)，注重電源與地的分布，注重生產(chǎn)的工藝性問(wèn)題等?？傊?，合理的硬件設(shè)計(jì)和pcb布板對(duì)保證產(chǎn)品功能和性能非常重要。軟件規(guī)劃及編寫(xiě)芯片配置選項(xiàng)設(shè)定按照硬件電路，將按鍵、編碼開(kāi)關(guān)及門(mén)檢測(cè)部分的內(nèi)部設(shè)置上拉；盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)的lvd功能很牢靠，所以復(fù)位電路挺直接到vcc，那么在設(shè)置配置選項(xiàng)時(shí)一定要開(kāi)啟低

9、電壓復(fù)位功能，不開(kāi)啟簡(jiǎn)單上電復(fù)位不良。下面將主要選項(xiàng)設(shè)定列舉如下：pa3/pfd: enable pfdpull-high pb: enablepull-high pc: disablepull-high pd: enableosc: crystalwdt clock source: wdtoscwdt: enablelvr: enablelvr voltage: 3.2vclrwdt: two instructions.軟件整體規(guī)劃及模塊化分解將復(fù)雜的功能分解，通過(guò)變量傳遞各模塊之間的關(guān)聯(lián)內(nèi)容，模塊內(nèi)部則盡量自立完成，這樣讓程序的可移植性提高，調(diào)試更快。把復(fù)雜的問(wèn)題容易化是程序編寫(xiě)的重要原則

10、。1)主程序通過(guò)調(diào)用各子程序，整合各模塊的功能。數(shù)碼管掃描顯示對(duì)時(shí)光要求比較高，而且各個(gè)公共端要平均分配時(shí)光，所以主程序執(zhí)行周期挑選固定周期。另外編碼開(kāi)關(guān)也是掃描檢測(cè)方式，當(dāng)編碼開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)很快時(shí)，脈沖頻率較高，掃描周期也不能太長(zhǎng)，綜合整體，主程序挑選4ms為執(zhí)行周期，但顯示和按鍵及編碼開(kāi)關(guān)則執(zhí)行2次，相當(dāng)于2ms的掃描周期。假如用4mhz的晶振，4ms時(shí)光可以執(zhí)行4000條命令，程序設(shè)計(jì)合理狀況下徹低可以運(yùn)行完各子程序，不不安浮現(xiàn)當(dāng)處理大事多時(shí)顯示閃耀等問(wèn)題。2)編碼開(kāi)關(guān)、按鍵及門(mén)狀態(tài)檢測(cè)因編碼開(kāi)關(guān)、按鍵及門(mén)狀態(tài)檢測(cè)i/o都同顯示驅(qū)動(dòng)i/o復(fù)用，所以需統(tǒng)一處理。先關(guān)閉顯示com，檢測(cè)seg上的狀

11、態(tài)，再關(guān)閉seg，再檢測(cè)com上的狀態(tài)。此部分程序還要完成按鍵檢測(cè)及消顫動(dòng)處理、編碼開(kāi)關(guān)的檢測(cè)、門(mén)狀態(tài)去顫動(dòng)檢測(cè)，以有效按鍵變量、編碼開(kāi)關(guān)左右旋轉(zhuǎn)標(biāo)記、門(mén)狀態(tài)等為輸出。其它子程序按照按鍵、編碼開(kāi)關(guān)操作和門(mén)狀態(tài)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作和功能。3)過(guò)零檢測(cè)及過(guò)零觸發(fā)過(guò)零檢測(cè)在外部中斷程序中完成，中斷后按照當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置散熱風(fēng)扇半功率、全功率和關(guān)三種狀態(tài)。開(kāi)和關(guān)狀態(tài)挺直設(shè)置控制光耦狀態(tài)，當(dāng)需要半功率時(shí)，需要記錄中斷次數(shù)，調(diào)節(jié)導(dǎo)通和關(guān)閉周期，這里沒(méi)實(shí)用調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通移相的辦法調(diào)功，可削減電磁輻射。4)按鍵設(shè)置按鍵操作設(shè)置程序的輸入條件為有效的按鍵和編碼開(kāi)關(guān)左右旋轉(zhuǎn)標(biāo)記，再細(xì)分每個(gè)按鍵分離處理，在什么條件下設(shè)置

12、對(duì)應(yīng)的工作時(shí)光、輸出模式、顯示模式、蜂鳴器鳴叫等。5)顯示狀態(tài)設(shè)置設(shè)置4字節(jié)保存顯示數(shù)字部分內(nèi)容，另2字節(jié)保存四面圖標(biāo)變量，因?yàn)樗拿娴膱D標(biāo)有閃耀和不閃耀狀態(tài)，另2字節(jié)設(shè)置圖標(biāo)的閃耀狀態(tài)。6)顯示輸出掃描按照顯示狀態(tài)變量的8字節(jié)變量?jī)?nèi)容，設(shè)置數(shù)碼管對(duì)應(yīng)com和seg，掃描顯示輸出。7)加熱輸出及功率控制設(shè)置加熱和功率控制程序通過(guò)統(tǒng)一的變量輸入，設(shè)置當(dāng)前的微波、燒烤、熱風(fēng)還是幾種混合加熱，以及設(shè)置內(nèi)燈及散熱風(fēng)扇輸出等。8)溫度檢測(cè)及計(jì)算設(shè)置a/d轉(zhuǎn)換，檢測(cè)熱敏電阻的值，并濾波處理，以及開(kāi)路短路庇護(hù)檢測(cè)。其輸出為故障狀態(tài)標(biāo)記和當(dāng)前爐腔溫度。在熱風(fēng)烘烤輸出程序中按照溫度設(shè)置對(duì)應(yīng)的加熱狀態(tài)。9)時(shí)鐘、定

13、時(shí)及運(yùn)行時(shí)光計(jì)算及對(duì)應(yīng)輸出模式切換程序中關(guān)于時(shí)光的設(shè)置無(wú)數(shù)，大多都在這個(gè)子程序中完成，如時(shí)鐘計(jì)算、預(yù)約比較、倒計(jì)時(shí)、自動(dòng)功能的多段加熱模式切換等。10)蜂鳴器設(shè)置兩個(gè)變量buz_n，buz_long來(lái)設(shè)置蜂鳴器鳴叫次數(shù)和單聲?shū)Q叫長(zhǎng)度?？蓡为?dú)設(shè)置buz_long值為單聲的鳴叫，在上電和按鍵操作時(shí)設(shè)置單聲?shū)Q叫。當(dāng)定時(shí)結(jié)束或定時(shí)啟動(dòng)或故障提醒等狀況時(shí)，需要設(shè)置鳴叫多時(shí)，設(shè)置buz_n值就可以了。11)定時(shí)中斷子程序定時(shí)中斷子程序相對(duì)很容易，只設(shè)置中斷次數(shù)記錄就可以了。因?yàn)榉澍Q器鳴叫頻率為2khz，所以定時(shí)中斷時(shí)光為250us。其中內(nèi)容比較多的部分是：按鍵操作、顯示狀態(tài)設(shè)置、時(shí)鐘、定時(shí)及運(yùn)行時(shí)光計(jì)算及

14、對(duì)應(yīng)輸出模式切換、加熱輸出及功率設(shè)置等部分。在軟件的編寫(xiě)中，變量規(guī)劃很重要，下面還列出了幾個(gè)典型的變量規(guī)劃：囫圇產(chǎn)品的主要工作模式用run_state來(lái)記錄：run_state equ 40hs_hotfan equ run_state.0 ;熱風(fēng)烘烤s_micro equ run_state.1 ;微波s_grill equ run_state.2 ;燒烤s_mix equ run_state 3 ;混合模式s_auto equ run_state.4 ;自動(dòng)解凍s_mu equ run_state.5 ;自動(dòng)菜單工作模式s_fast equ run_state.6 ;迅速啟動(dòng)模式顯示模式用

15、dsp_state來(lái)記錄：dsp_state equ 41hs_time equ dsp_state.0 ;顯示時(shí)鐘狀態(tài)s_timer equ dsp_state.1 ;顯示定時(shí)時(shí)光狀態(tài)s_off_t equ dsp_state.2 ;顯示倒計(jì)時(shí)狀態(tài)s_code equ dsp_state.3 ;顯示菜單或工作模式狀態(tài)加熱模式heat_mode變量來(lái)控制當(dāng)前的輸出，其詳細(xì)數(shù)據(jù)解釋如下：0則關(guān)閉全部輸出。bit0_bit3(10_1)保存微波100% /90% /80% /70% /60% /50% /40% /30% /20% /10% /10檔，即最后4bit來(lái)記錄微波輸出功率，在自動(dòng)解凍、

16、自動(dòng)菜單、混合等非容易微波模式時(shí)，加熱功率輸出時(shí)只需要推斷此變量，就挺直設(shè)置微波輸出。bit4_bit5保存燒烤功率100%和50%。bit7保存熱風(fēng)烘烤輸出。當(dāng)有混合狀態(tài)時(shí)，則同時(shí)設(shè)置對(duì)應(yīng)的位就可以了。合理設(shè)計(jì)變量對(duì)囫圇程序的編寫(xiě)很實(shí)用，同時(shí)也是對(duì)產(chǎn)品功能的規(guī)劃和理解的詳細(xì)化，找出主要的和關(guān)鍵的控制關(guān)系，設(shè)計(jì)合適的、適當(dāng)通用的算法。而且對(duì)于常常編寫(xiě)同類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，移植程序變得很容易；比如將此產(chǎn)品數(shù)碼管換為lcd顯示時(shí)，基本上只需要將顯示輸出部分修改為驅(qū)動(dòng)顯示ic或顯示ram就可以了，其顯示得內(nèi)容還是顯示時(shí)光、定時(shí)、倒計(jì)時(shí)時(shí)光、菜單或模式，只需要修改對(duì)應(yīng)得顯示表就可以了。程序編寫(xiě)和程序調(diào)試軟件容易

17、規(guī)劃后，就需要詳細(xì)的編寫(xiě)，將任務(wù)分解后，每部分已經(jīng)比較容易了，調(diào)試時(shí)可以考慮各子程序單獨(dú)調(diào)試，人為模擬輸入各種狀況下的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，檢查輸出是否正確。再將相關(guān)聯(lián)的一起調(diào)試。除非很有掌握，不要將程序全編寫(xiě)完了再調(diào)試，那樣就不知道到底哪里有問(wèn)題。程序容易題綱如下：;定義常量，某些固定的值，多次用到或常常修改的常量，單獨(dú)定義后調(diào)用。buz_l0 equ 50d ;50*4=200ms設(shè)置全部默認(rèn)蜂鳴器鳴叫聲音長(zhǎng)度。sw_t0 equ 70d ;有效按鍵響應(yīng)時(shí)光，按鍵去顫動(dòng)時(shí)光。;定義i/o，將各輸入/輸出單獨(dú)按功能或原理圖網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)定義，當(dāng)原理圖修改時(shí)便利軟件修改buz_p equ pa.3grill_

18、p equ pc.0micro_p equ pc.1.;定義變量，run_state equ 40h ;或則用自動(dòng)變量定義.;程序開(kāi)頭org 0hjmp start_lorg 04h ;外部中斷向量jmp int_set ;跳轉(zhuǎn)過(guò)零中斷處理程序org 08h ;定時(shí)中斷向量，中斷周期為250usmov temp_a,a ;保存mov a,statusmov temp_s,ainc t_int0 ;每次中斷0.25usmov a,temp_smov status,amov a,temp_areti;中斷處理程序，注重先保存用到的acc和標(biāo)記寄存器status，返回前復(fù)原int_set:.;中斷處理程序，設(shè)置風(fēng)扇輸出reti;主程序開(kāi)頭start_l:;初始化ram、i/o、timer、中斷等，普通先將通用ram全清零;注重繼電器等關(guān)鍵變量的初始化，否則上電時(shí)繼電器可能會(huì)跳一下。;初始化某些特別變量;主循環(huán)程序部分main:call sw_in_set ;注重按鍵設(shè)置會(huì)將顯示關(guān)閉，則顯示輸出程序在后call dsp_out_set ;顯示掃描程序call sw_out_set ;按鍵功能及狀態(tài)設(shè)置call ad_tem_set ;a/d轉(zhuǎn)換及溫度計(jì)算call dsp_stat