畢業(yè)設(shè)計-電磁爐單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)</b></p><p>　　課 題 名 稱 電磁爐單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p>&

2、lt;p>　　系、年級專業(yè) 信息工程系、電子信息工程 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　職 稱 講 師 </p><p>　　2009年 5 月 22 日</p><p>

3、<b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了電磁爐的功能控制系統(tǒng)，它利用單片機的多功能控制優(yōu)勢對電磁爐進行智能控制，使之具有高效節(jié)能、健康環(huán)保、安全可靠等一系列優(yōu)點。電磁爐成為目前發(fā)展最快的，市場增長幅度最高的家電產(chǎn)品之一。</p><p>　　本設(shè)計以AT89C51為核心，實現(xiàn)電磁爐的數(shù)碼管顯示控制、多種安全保護功能、功率自動控制、溫度自動控制、定時控

4、制以及各種自動檢測報警功能的控制；對單片機AT89C51在系統(tǒng)控制上的應(yīng)用，從軟硬件兩方面對控制系統(tǒng)的設(shè)計方案做了簡單的介紹。在軟件設(shè)計上，采用模塊化程序設(shè)計的思想，對電磁爐控制系統(tǒng)的各個功能模塊進行劃分和設(shè)計。研究智能鍋具檢測技術(shù)，提高了鍋具檢測的快速性和準(zhǔn)確性，減少電磁污染并節(jié)約了電能。</p><p>　　最后，對整個系統(tǒng)進行仿真、調(diào)試和性能測試。測試結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)設(shè)計合理，穩(wěn)定，安全、可靠性高。&l

5、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：電磁爐；單片機；多功能；控制</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　This paper introduces the functions Control System of the Induction cooker, which uses the multi-functional

6、 control advantages of single-chip microcomputer to realize an intelligent control of induction cooker so that they have a series of advantages such as high efficiency, energy-saving, healthy environmental protection,hig

7、h security and reliability. It become one of household electrical appliances whose development is quickest and the market growth rate is highest at the present.</p><p>　　This design uses AT89C51 as the core

8、processor which realizes many functions as nixietube display,varies of safety protection,output power ato-controllation,time setting ato-controllation and detection alarming; and simply introduces the application of sing

9、le-chip AT89C51 in control system , elaborates the design from both handware and software. In the software design，it uses the ideas of modularized program design to carve up and design each function module in the inducti

10、on cooker. Intelligent </p><p>　　Finally, the equipment is entire simulated and debugged. After many times testing and running, it has proven that this system features with reasonable，output power steady, sa

11、fety and reliable. </p><p>　　Keywords: Induction cooker；Single-chip microcomputer；Mult-function；Control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p>

12、<p>　　AbstractII</p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第1章 系統(tǒng)總體方案2</p><p><b>　　1.1方案設(shè)計2</b></p><p>　　1.2 方案論證3</p><p>　　第2章 硬件設(shè)計

13、4</p><p>　　2.1 芯片介紹4</p><p>　　2.2電磁爐無鍋檢測模塊9</p><p>　　2.3 定時控制模塊10</p><p>　　2.4 功率控制模塊12</p><p>　　2.5 溫度自動控制模塊13</p><p>　　2.6 顯示模塊14<

14、/p><p>　　2.7 保護電路16</p><p>　　2.8 按鍵模塊17</p><p>　　2.9報警模塊17</p><p>　　2.10 電源電路18</p><p>　　第3章 程序設(shè)計19</p><p>　　3.1 主程序流程19</p><p&g

15、t;　　3.2 無鍋檢測程序流程20</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換程序流程21</p><p>　　3.4外部中斷21</p><p>　　3.5 定時模塊流程22</p><p>　　3.6 溫度控制程序流程26</p><p>　　3.7 基本顯示模塊流程26</p><p

16、>　　3.8 報警模塊流程27</p><p>　　第4章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試29</p><p>　　4.1 系統(tǒng)仿真29</p><p>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試31</p><p>　　第5章 PCB板設(shè)計與制作33</p><p>　　5.1 PCB板設(shè)計33</p><p&g

17、t;　　5.2 PCB板制作34</p><p><b>　　結(jié)束語37</b></p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p>　　附錄Ⅰ 程序清單40</p><p>　

18、　附錄Ⅱ 系統(tǒng)原理圖49</p><p>　　附錄Ⅲ PCB圖50</p><p>　　附錄Ⅳ 元器件清單51</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　當(dāng)今，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)和生活中的各個方面，有力的推動了社會的發(fā)展。單片機以其體積小，集成度高，價格便

19、宜,在數(shù)據(jù)處理、實時控制等方面無與倫比的強大功能而受到廣大科研工作者及生產(chǎn)廠家的親睞。目前，市場熱銷的電磁爐就是單片機控制系統(tǒng)的一個典型應(yīng)用，其品牌繁多、功能強大且多樣。作為一個畢業(yè)設(shè)計的課題，對單片機控制系統(tǒng)的應(yīng)用做了一些初步的嘗試和探討。</p><p>　　以往家用電器采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，而且電路復(fù)雜，維修和生產(chǎn)測試不太方便；而今，采用單片機系

20、統(tǒng)完成設(shè)計使電路設(shè)計簡單可靠，工作可靠性很好，功能強大，實現(xiàn)控制智能化。為此我們采用了單片機進行設(shè)計，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶崿F(xiàn)設(shè)計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。針對各種功能的控制，通過軟件編程就可以輕易而舉的實現(xiàn)。</p><p>　　本設(shè)計以AT89C51為核心，實現(xiàn)電磁爐的定時控制、溫度自動控制、功率自動控制、保護功能、數(shù)碼管顯示控制以及無鍋

21、檢測報警功能的控制；對單片機AT89C51在系統(tǒng)控制上的應(yīng)用，從軟硬件兩方面闡述了控制系統(tǒng)的設(shè)計方案做了簡單的介紹。在軟件設(shè)計上，采用模塊化程序設(shè)計的思想，對電磁爐控制系統(tǒng)的各個功能模塊進行劃分和設(shè)計，提高了控制系統(tǒng)的快速性和準(zhǔn)確性。</p><p>　　最后，對整個系統(tǒng)進行組裝、調(diào)試和性能測試。實驗結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)設(shè)計合理，穩(wěn)定，安全，可靠性高。</p><p>　　第1章 系統(tǒng)總體

22、方案</p><p><b>　　1.1方案設(shè)計</b></p><p>　　方案一：控制部分的核心采用傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯芯片來實現(xiàn)。系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路來實現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編輯邏輯電路。這樣，系統(tǒng)的成本就會急劇上升。</p><p>　　方案結(jié)構(gòu)圖如圖1.1：<

23、/p><p>　　圖1.1方案一結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　方案二：以AT89C51系統(tǒng)為核心，利用單片機豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，使其實現(xiàn)電磁爐數(shù)碼管顯示控制、多種安全保護功能、功率自動控制、溫度自動控制、定時控制以及各種自動檢測報警功能的控制。此系統(tǒng)的硬件和軟件都比較容易實現(xiàn)，且滿足本題的精度要求，性價比較高的AT89C51具有以下特點：其8K的EPROM可在固化程序上是方便地多

24、次擦寫，獨有的低功耗性能保證器件的長時間工作；采用最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，電路可靠、穩(wěn)定。方案結(jié)構(gòu)圖如圖1.2：</p><p>　　圖1.2 方案二結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　1.2 方案論證</b></p><p>　　方案一采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的整體電路的規(guī)模較大，用獨立振蕩單元，多個功率管并聯(lián)、驅(qū)動放大電路采用分立元件，如：定時

25、采用555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制，但是該單穩(wěn)態(tài)電路對輸入的脈沖寬度有一定的要求，即觸發(fā)脈沖寬度要小于暫穩(wěn)時間，而實際應(yīng)用中則大于暫穩(wěn)時間，于是還要先經(jīng)微分電路后再加到電路的低電平觸發(fā)端。僅一個定時控制電路就已經(jīng)如此復(fù)雜，若加上其它的溫度、功率、顯示等電路，系統(tǒng)電路更為繁雜，由此一來，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，而且電路復(fù)雜，維修和生產(chǎn)測試不太方便；雖然容易實現(xiàn)，但控制和性能方面都很差，硬件設(shè)計任務(wù)比較麻煩，而且設(shè)計的產(chǎn)品實際操作

26、也不方便。</p><p>　　方案二是采用以AT89C51為核心的單片機系統(tǒng)，可以實現(xiàn)數(shù)碼顯示、定時控制、溫度功率自動控制等功能，大大提高了智能化自動控制的速度。顯示采用8位一體數(shù)碼管，既顯示定時又顯示溫度，其中，數(shù)碼管的前四位顯示定時的時和分，后三位顯示溫度；定時采用單片機內(nèi)部定時和外部中斷結(jié)合控制實現(xiàn)；溫度和功率控制選用ADC0808和電位器聯(lián)合控制實現(xiàn)。由此一來，系統(tǒng)利用單片機強大功能對各個模塊進行系統(tǒng)控

27、制，減少分立元器件的使用，使其效率高、體積小、重量輕、噪音小、省電節(jié)能、并且系統(tǒng)所測結(jié)果的精度和性能都很高，該方案完全具有可行性，同時體現(xiàn)了技術(shù)的先進性，經(jīng)濟上也有很大的優(yōu)勢。</p><p>　　綜上所述，經(jīng)比較，本設(shè)計采用方案二。</p><p><b>　　第2章 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 芯片介紹&

28、lt;/b></p><p>　　2.1.1 AT89C51</p><p>　　AT89C51[1]單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外

29、圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。</p><p>　　AT89C51引腳如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 主芯片AT89C51引腳圖</p><p>　　微處理器：該單片機中有一個8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可

30、以進行位變量的處理。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)為128個字節(jié)，片外最多可外擴至64k字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　程序存儲器：由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k字節(jié)。</p>&

31、lt;p>　　中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　定時器/計數(shù)器：片內(nèi)有2個16位的定時器/計數(shù)器， 具有四種工作方式。</p><p>　　串行口：有1個全雙工的串行口，具有四種工作方式。可用來進行串行通訊，擴展并行I/O口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用更廣。</p><p>　　并行I/O口：共

32、有4個并行8位I/O口（P0、P1、P2、P3），每個口都有1個鎖存器和1個驅(qū)動器組成。并行I/O口主要是用于實現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出，有些I/O口還具有其他功能。</p><p>　　特殊功能寄存器：共有21個，用于對片內(nèi)的各功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。</p><p><b>　　復(fù)位電路的設(shè)計

33、</b></p><p>　　復(fù)位電路的實現(xiàn)通常有兩種方式： RC復(fù)位電路和專用µP監(jiān)控電路。前者實現(xiàn)簡單，成本低，但復(fù)位可靠性相對較低；后者成本較高，但復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對于復(fù)位要求高、并對電源電壓進行監(jiān)視的場合，大多采用這種方式。</p><p>　　本次設(shè)計采用了上電按鈕電平復(fù)位電路。電路圖如圖2. 2所示。</p><p&

34、gt;　　圖2. 2 復(fù)位電路圖</p><p>　　由上可見，單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。特別值得一提的是該單片機CPU中的位處理器，它實際上是一個完整的1位微計算機，這個1位微計算機有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。MCS-51單片機中8位機和1位機的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔

35、相承，它是單片機技術(shù)上的一個突破，這也是MCS-51單片機在設(shè)計的精美之處。</p><p>　　2.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0808 </p><p>　　對系統(tǒng)精度至關(guān)重要的A/D轉(zhuǎn)換換器，采用的是ADC0808[2]。</p><p><b>　?。?）內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　ADC0808片內(nèi)帶有鎖

36、存功能的8路模擬多路開關(guān)，可</p><p>　　對8路0-5V的輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256R電阻T形網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器SAR、控制與時序電路等。輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到單片機數(shù)據(jù)總線上。</p><p><b>　?。?）引腳及功能</b></p><p>

37、;　　ADC0808的芯片引腳如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 ADC0808的芯片引腳圖</p><p>　　引腳功能介紹如下所述： </p><p>　　IN0—IN7：8路模擬量輸入通道的端口。輸入信號為單極性，電壓范圍為0-5V。</p><p>　　START，ALE：START為啟動控制輸入端口，START上跳沿時，

38、所在內(nèi)部寄存器清零；START下跳時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START就保持低電平。ALE為地址鎖存控制信號端口。這兩個信號端可連接在一起，當(dāng)通過軟件輸入一個正脈沖，便立即啟動模/數(shù)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　EOC，OE：EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號脈沖輸出端口，OE為輸出允許控制端門。這兩個信號亦可連接在一起表示模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE端的電平由低變高，打開三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線

39、上。</p><p>　　REF(+)、REF(-)、Vcc\GND：REF(+)和REF(-)為參考電壓輸入端，Vcc為主電源輸入端，GND為接地端。一般REF(+)與Vcc連接在一起，REF(-)與GND連接在一起。</p><p>　　CLK：時鐘輸入端。ADC0808的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz以下時鐘信號。</p

40、><p>　　ADDA、ADDB、ADDC：8路模擬開關(guān)的3位地址選通輸入端，以選擇對應(yīng)的輸入通道。</p><p>　　ADC0808功能如下所述：</p><p>　　①分辨率為8位；　　 ②ADC0808最大不可調(diào)誤差小于±1/2LSB，ADC0809小于±1LSB；③由單一的+5v電源供電，模擬輸人范圍為0～5V；④具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)

41、；⑤可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；⑥功耗為15mW；⑦不必進行零點和滿度調(diào)整；⑧轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時鐘頻率，時鐘頻率范圍：10-1280kHz，當(dāng)CLK=500kHz時，轉(zhuǎn)換速度為128us。</p><p>　　ADC0808與單片機AT89C51接口連接如圖2.4。</p><p>　　圖2.4 ADC0808與單片機AT89C51接口連接圖</p><p&

42、gt;　　2.1.3 譯碼器74LS138</p><p>　　74LS138[2]是最常用的集成譯碼器之一，其引腳圖如圖2.5所示。</p><p>　　圖2.5 74LS138引腳圖</p><p>　　74LS138譯碼器有3個輸入端A、B和C，8個輸出端Y0～Y7，因此又稱為3-8譯碼器。如圖中E1、E2和E3是3個控制輸入端（使能控制端），組合控制譯碼器的

43、選通和禁止，其中E2和E3為低電平有效。當(dāng)= =0，E1=1時，譯碼器處于工作狀態(tài)，否則，當(dāng)+=1或E1=0時，譯碼器被禁止（即譯碼器不工作），此時，無論輸入的A、B、C為何狀態(tài)，譯碼器都無輸出。</p><p>　　在分析具有控制輸入端的組合電路時，要分清功能輸入信號（如74LS138的A、B、C）和控制輸入信號（如74LS138的E1、E2、E3）。只有控制輸入處于有效（使能）狀態(tài)時，功能輸入與輸出之間才有

44、相應(yīng)的邏輯關(guān)系。</p><p>　　74LS138譯碼器的真值表如表2.1所示。</p><p>　　由真值表知，當(dāng)+=1或E1=0時，譯碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)，輸出～全為1；當(dāng)= =0，E1=1時，譯碼器被選通，處于工作狀態(tài)，譯碼器輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系為： </p><p>　　= ) ；  = ) ；</p&

45、gt;<p>　　=E2 ) ；  =E3) ；</p><p>　　…  = 。</p><p>　　表2.1 74LS138譯碼器的真值表</p><p>　　如選用共陰極數(shù)碼管，則74LS138 與LED接口方法如圖2.6所示。</p><p&

46、gt;　　圖2.6 74LS138與LED連接</p><p>　　2.2電磁爐無鍋檢測模塊</p><p>　　無鍋檢測電路的任務(wù)是檢查電磁爐上是否有鍋，若放有合適的鍋，便進行連續(xù)加熱工作或者保溫工作；若沒有鍋，便停止加熱并發(fā)出無鍋報警，提示用戶現(xiàn)在無鍋，以便做相應(yīng)處理；如果在無鍋報警中途有鍋放上去了，則繼續(xù)加熱工作。</p><p>　　如圖2.7所示，本系統(tǒng)檢

47、鍋模塊通過電流檢測電路來實現(xiàn)，檢測原理[3][8]：R17分壓，D4、C10構(gòu)成一個濾波電路，LM339作為電壓比較器；當(dāng)LM339的7腳電壓高于6腳時，輸出一個高電平，可通過測定一個無鍋檢測電壓臨界值(0.94V)，若當(dāng)系統(tǒng)啟動50ms以上時，電壓小于此臨界值，則認為是無鍋，若無鍋，則從電磁爐工作原理上進行解釋，即認為是內(nèi)部加熱線圈沒有負載，也就沒有功耗，所以主回路只有很小的輸入電流，取樣電壓也很低，即單片機檢測到的電壓將很低。系統(tǒng)自

48、動報警，關(guān)斷控制線；若電壓高于臨界值，則認為有鍋，恢復(fù)原來的工作狀態(tài)；無鍋檢測時，按關(guān)機鍵，仍能關(guān)機。</p><p>　　無鍋檢測電路設(shè)計如圖2.7。</p><p>　　圖2.7 無鍋檢測電路圖</p><p>　　2.3 定時控制模塊</p><p>　　電路包括信號發(fā)生器、時間顯示電路、按鍵電路以及指示電路等幾部分。</p>

49、;<p><b>　　按鍵功能說明：</b></p><p>　　K1：用來設(shè)置定時時間的小時，設(shè)置小時每按一下，時鐘加一。</p><p>　　K2：設(shè)置定時的分鐘，每按一下，分鐘加一。</p><p>　　K3：定時設(shè)定確認鍵，設(shè)置完后按一下K3確認并退出。顯示會自動從00：00開始計時。</p><p&g

50、t;　　K4：定時設(shè)置，起始時間為00：00；設(shè)置首先按一下K4，然后按其他鍵設(shè)置定時時間。</p><p>　　時鐘電路設(shè)計，原理圖中的C1、C2電容起著系統(tǒng)時鐘頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本定時模塊中C1、C2選擇30 pF，晶振頻率為12MHz。</p><p>　　其電路設(shè)計如圖2.8。</p><p>　　圖2.8 定時控制電路圖</p>

51、<p>　　定時指示可以有聲或光兩種形式，本系統(tǒng)采用聲音指示。關(guān)鍵元件是揚聲器，揚聲器有無源和有源兩種，前者需要輸入聲音頻率信號才能正常發(fā)聲，后者則只需外加適當(dāng)直流電源電壓即可，元件內(nèi)部已封裝了音頻振蕩電路，在得電狀態(tài)下即起振發(fā)聲。市場上的有源揚聲器分為3V、5V、6V等系列，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。定時電路是用比較器來比較計時系統(tǒng)和定時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)，如果計時系統(tǒng)和定時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)相同，則發(fā)出一個脈沖信號，再和一個高頻信號混

52、合，送到放大電路驅(qū)動揚聲器發(fā)聲，從而實現(xiàn)定時報警的功能。</p><p>　　本次設(shè)計的定時時間可達到24小時，用戶可根據(jù)自己的意愿任意設(shè)置定時的時間，當(dāng)定時時間到時，系統(tǒng)會自動報警以提示用戶進行相應(yīng)的操作。若定時時間還沒到，而用戶又想要中止時，則可通過面板上的相應(yīng)按鍵進行中斷。</p><p>　　2.4 功率控制模塊</p><p>　　本設(shè)計的功率控制是基于控

53、制PWM占空比來實現(xiàn)的，模塊主要由單片機和ADC0808組成。根據(jù)電源電壓（市電壓）利用相關(guān)公式并通過調(diào)節(jié)RV1的大小來實現(xiàn)功率控制。結(jié)合實際，功率的測量用戶設(shè)定的5檔炒、炸、煮、煎、保溫火力所對的功率分別為1600W、1400W、1200W、1100W、800W。設(shè)計預(yù)先實現(xiàn)以下幾個步驟：</p><p>　　(1) 控制公式[4]</p><p>　　要根據(jù)所設(shè)定的功率及當(dāng)時所測市電電

54、壓，來確定要輸出的占空比，將I=P/V代入上式，得:</p><p>　　占空比=0.156×P/V-0.222 (2.1)</p><p>　　為了便于計算機處理，將占空比表示為PWM/128，128為一個PWM信號周期計數(shù)值，32us為一個周期；功率P表示為Ptab×10，Ptab為火力檔功率查

55、表值，由高至低分別為160(A0H)、140(8CH)、120(78H)、110(6EH)、80(50H)；</p><p>　　將V的測量解析式代入，得：</p><p>　　PWM=128×Ptab/VOLADC－28 (2.2)</p><p>　　市電電壓值與ADC轉(zhuǎn)換值的近似解析公式：

56、</p><p>　　V=VOL×220/2.66=VOLADC×79.4/51=1.557×VOLADC (2.3)</p><p>　　VOLADC為VOL電壓ADC值。</p><p>　　比較電壓VCMP與負荷電流的關(guān)系。</p><p>　　比較電壓VCMP的大小可以直接控制負荷電流，P

57、WM信號正是通過控制VCMP來達到控制負荷電流的目的。根據(jù)電路圖可得出它們之間的關(guān)系為：</p><p>　　VCMP=5(1+20×占空比)/21，它是線性且單調(diào)的，每一個PWM占空比都可以得到唯一的一個VCMP 。因此，只要得到比較電壓VCMP與負荷電流的關(guān)系，就可以得到PWM占空比與負荷電流的關(guān)系。本設(shè)計通過調(diào)整可變電阻來改變PWM占空比，用PWM信號來控制負荷電流，從而達到控制功率的目的。<

58、;/p><p>　　(2) 功率調(diào)節(jié)與控制</p><p>　　如電路圖2.9所示，市電的交流電源經(jīng)橋式整流器變換為直流電，再經(jīng)電壓諧振變換器變換成頻率為20—40KHz的交流電。橋式整流器BR1（見電源電路）的將市電的工頻電源變換為單向脈動的直流電，通過加熱線圈L1、二極管D5-D9和功率管Q3-Q10等構(gòu)成電壓諧振變換器。二極管D8、D9的作用是為部分諧振電流提供通路，保護功率開關(guān)管。功率

59、管是電壓諧振變換器的主開關(guān)。Q3-Q6將PWM（PWM信號由單片機C51的P3.4口輸出）進行信號放大，Q7-Q9相當(dāng)于一個功率開關(guān)（用Q表示）。當(dāng)主開關(guān)Q導(dǎo)通時，使直流電壓加在L1上，L1中的電流由開始按指數(shù)規(guī)律上升，通過Ll向負載傳輸能量，L1發(fā)熱，同時，Ll中也儲存能量。當(dāng)主開關(guān)Q關(guān)斷后，Ll中的能量向Cl中轉(zhuǎn)移而發(fā)生諧振。通過調(diào)節(jié)RV1轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動觸點在電阻體上的位置，則改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，來確定要輸出

60、的PWM占空比[5]。最后用軟件具體實現(xiàn)時，是用PWM信號來控制負荷電流，即可自由調(diào)節(jié)和控制功率。由PWM信號得到的比較電壓恒定，而電流負反饋信號隨輸出功率變化。當(dāng)輸出功率大于設(shè)定功率時，得到低電平的控制電平，輸出窄脈沖；當(dāng)輸出</p><p>　　功率控制電路設(shè)計如圖2.9：</p><p>　　圖2.9 功率控制電路圖</p><p>　　2.5 溫度自動控制模

61、塊</p><p>　　溫度控制模塊包括定溫設(shè)置即電磁爐保溫，調(diào)溫和上、下限控制。定溫設(shè)置通過調(diào)節(jié)電位器（RV1）的“↑” 、“↓”進行設(shè)置定溫的大小，按一下“↑”即溫度值加1，按一下“↓”即溫度值下降1。本系統(tǒng)可以在溫度限制范圍內(nèi)無限級選擇要設(shè)置的溫度大小，設(shè)定后，系統(tǒng)自動處于保溫狀態(tài)。調(diào)溫時，同樣可以通過調(diào)節(jié)RV1的兩個鍵改變RV1電阻大小，經(jīng)A/D0808轉(zhuǎn)換后輸出溫度[5]，溫度變化為每級2～3度。溫度上

62、、下限控制：若溫度高于上限或低于下限則自動報警，同時超溫警示燈亮。</p><p>　　本次設(shè)計溫度上限為250度，下限為70度。當(dāng)溫度達到250度或低于70度時，峰鳴器會自動發(fā)出“B——”的報警聲，同時超溫(紅)燈亮。</p><p>　　溫度控制電路設(shè)計如圖2.10。</p><p>　　圖2.10 溫度控制電路圖</p><p><

63、;b>　　2.6 顯示模塊</b></p><p>　　本次設(shè)計顯示分為數(shù)碼管顯示和LED燈顯示。數(shù)碼管顯示主要有定時顯示和溫度顯示，采用了8位數(shù)碼管[6]和一個常用的3-8譯碼器74LS138實現(xiàn)系統(tǒng)定時時間和溫度的數(shù)據(jù)顯示。在8位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，采用動態(tài)顯示的方式，8個LED顯示器共用一個8位的I/O，8位LED數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的P2.0～P2.2控制， 由74

64、LS138的輸出口A、B、C輸入經(jīng)譯碼器譯碼輸出端Y0～Y7輸出，然后依次輸入到數(shù)碼管的位選8～1口。而將其相應(yīng)的段選線由P0.0～P0.7依次輸入至數(shù)碼管的A～DP。系統(tǒng)中的數(shù)碼管集時間顯示和溫度顯示于一體，不但減少元器件的數(shù)量，降低設(shè)計成本，而且用戶可更直觀的運用顯示功能，使用更方便，實現(xiàn)產(chǎn)品人性化設(shè)計。</p><p>　　LED燈顯示主要有無鍋指示，超溫指示和系統(tǒng)工作正常指示。如圖2.11 中所示，D1為

65、無鍋指示燈，當(dāng)系統(tǒng)檢測到無鍋時，D1燈亮；D2為正常指示燈，當(dāng)系統(tǒng)工作正常時，D2亮；D3為超溫指示燈，當(dāng)系統(tǒng)溫度值大于250或小于70時，D3亮。</p><p>　　顯示電路如圖2.11：</p><p>　　圖2.11 顯示電路圖</p><p><b>　　(1) 顯示時間：</b></p><p>　　譯碼顯示

66、電路將“時” 、“分”計數(shù)器的輸出狀態(tài)七段顯示譯碼器譯碼，通過8位LED七段顯示器高四位分別顯示時間的時十位、時個位、分十位、分個位。校時電路時用來對“時” 、“分” 顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。當(dāng)電磁爐開機時，顯示00：00，若要定時，則通過按鍵進行相應(yīng)的設(shè)置：按一下K4，進入定時設(shè)置，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的時間，設(shè)置退出時顯示從00：00開始計時的時間；按一下K1、K2分別顯示時間分、時的變化。</p><p><

67、;b>　　(2) 顯示溫度：</b></p><p>　　溫度由8位數(shù)碼管的低四位顯示（注：本系統(tǒng)中溫度顯示只用到數(shù)碼管的低3位，分別顯示溫度百、十、個位）。溫度顯示的范圍為：0～255。通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小來調(diào)節(jié)溫度的高低，并由數(shù)碼管顯示具體溫度數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合電磁爐工作的實際情況，本設(shè)計另設(shè)置了報警上下限，即上限為250，下限為70。用一個LED可顯示達到溫度上下限，當(dāng)達到溫度上或

68、下限時，該警示燈亮。</p><p><b>　　2.7 保護電路</b></p><p>　　在實際生活中，受多種因素的影響往往會出現(xiàn)市電過壓、欠壓現(xiàn)象，因此，作為一種家用烹飪電器，其具有相應(yīng)的保護功能。如圖2.12所示，其中RV2，LM324的1、2、3腳和外圍組件組成欠壓保護電路[7][9]。其中RV3，LM324的5、6、7腳和外圍組件組成過壓保護電路。電阻R

69、5 ~ R8為比較器提供基準(zhǔn)電壓， R4、R5、R6、R12、R14、R16為分壓電阻，VDl、VD2為耦合二極管。</p><p>　　電源電壓正常時，RV2輸出電壓使LM324的2腳電位大于3腳電位，其1腳輸出低電平，單片機判斷電源電壓正常。當(dāng)電源電壓低于160V時，RPl輸出電壓使LM324的2腳電位小于3腳電位，其1腳輸出高電平，經(jīng)VD1、R12、R16分壓送入單片機進行欠壓判斷控制。電源電壓正常時，RV

70、3輸出電壓使LM324的5腳電位大于6腳電位，其7腳輸出低電平，單片機判斷電源電壓正常。當(dāng)電源電壓高于245V時，RV3輸出電壓使LM324的5腳電位小于6腳電位，其7腳輸出高電平，經(jīng)VD2、R12、R16分壓送入單片機進行過壓判斷控制。</p><p>　　圖2.12 保護電路圖</p><p>　　過熱檢測和保護可參照溫度控制模塊，當(dāng)系統(tǒng)溫度高于預(yù)定值時，系統(tǒng)自動報警并作相應(yīng)的處理。&

71、lt;/p><p><b>　　2.8 按鍵模塊</b></p><p>　　按鍵設(shè)計如圖2.13所示，</p><p>　　圖2.13 按鍵設(shè)計圖 </p><p><b>　　其中按鍵功能為：</b></p><p>　　K4：定時設(shè)置，起始時間為00：00，設(shè)置首

72、先按一下K4，然后按其他鍵設(shè)置定時時間；K1：用來設(shè)置定時時間的時，設(shè)置小時每按一下，時鐘加一； K2：設(shè)置定時的分鐘，每按一下，分鐘加一； K3：定時設(shè)定確認鍵，設(shè)置完后按一下K3確認并退出。</p><p>　　RV1的“↑” 、“↓”鍵分別控制RV1阻值增加、減小，它主要有控制系統(tǒng)兩大模塊即溫度和功率模塊，而且都是通過控制RV1的電阻來控制模塊功能。在溫度控制中，調(diào)節(jié)RV1的“↑” 、“↓”鍵改變其阻值經(jīng)A

73、/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)控制；在功率控制中，調(diào)節(jié)RV1的“↑” 、“↓”鍵改變其阻值經(jīng)CPU輸出改變PWM的輸出占空比則可實現(xiàn)功率控制。</p><p><b>　　2.9報警模塊</b></p><p>　　利用程序來控制單處機某個口線的“高”電平或“低”電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高”、“低”電平的持續(xù)時間

74、，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。</p><p>　　系統(tǒng)報警信號由單片機P3.4口接入揚聲器，有報警信號輸入時揚聲器發(fā)出“B——”的聲音。系統(tǒng)產(chǎn)生報警信號的情況：（1）當(dāng)定時時間達到時；（2）當(dāng)溫度上限或下限達到時；（3）當(dāng)系統(tǒng)檢測到無鍋時。</p><p>　　報警電路由一個揚聲器驅(qū)動電路[8]和一個揚聲器組成。</p><p>　　報警電路如圖2.14：&l

75、t;/p><p>　　圖2.14 報警電路圖</p><p><b>　　2.10 電源電路</b></p><p>　　電源是整個系統(tǒng)的能量來源，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運行。在本系統(tǒng)中單片機、數(shù)碼管顯示、定時、報警等電路需要5V的電源，因此電路中選用穩(wěn)壓芯片7805，其最大輸出電流為1.5A，能夠滿足系統(tǒng)的要求，其電路[9] [10]如圖2.15所

76、示。</p><p>　　圖2.15 電源電路圖</p><p><b>　　第3章 程序設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)程序設(shè)計說明在進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，程序設(shè)計在微機控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。</p>&

77、lt;p>　　在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便控制系統(tǒng)準(zhǔn)確高效地實現(xiàn)各功能。</p><p>　　為了完成上述任務(wù)，在進行設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨立的程序段，這種程序設(shè)計方法叫模塊程序設(shè)計法。</p><p>

78、;　　模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是：</p><p>　?。?）單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；</p><p>　?。?）模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；</p><p>　?。?）模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。</p><p>　　本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定時子程序、溫

79、度控制子程序﹑顯示子程序等構(gòu)成。</p><p><b>　　3.1 主程序流程</b></p><p>　　如圖3.1所示，系統(tǒng)啟動后，對整個系統(tǒng)進行初始化，進入主程序循環(huán)。初始化包括：口線初始化、測試鍵檢測、鍵盤顯示初始化、定時器中斷初始化、A/D轉(zhuǎn)換初始化。開機啟動即開啟顯示，A/D轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)內(nèi)部定時；隨著系統(tǒng)工作的進行，用戶可啟用中斷即可自行設(shè)置定時，定溫；當(dāng)

80、定時時間到或系統(tǒng)溫度超出設(shè)定范圍時，系統(tǒng)自動開啟報警功能，提示用戶進行相應(yīng)操作。程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　如圖3.1 主程序流程圖</p><p>　　3.2 無鍋檢測程序流程</p><p>　　程序流程如圖3.2所示，本系統(tǒng)中的無鍋檢測利用電流檢測電路進行檢測，系統(tǒng)檢測到無鍋檢測標(biāo)志EMPTY 為1時，系統(tǒng)認為是無鍋；否則為有鍋。無鍋時，無鍋警示燈

81、（D1紅燈）亮。</p><p>　　圖3.2 無鍋檢測流程圖</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換程序流程</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換流程如圖3.3所示，首先系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換復(fù)位，啟動A/D轉(zhuǎn)換，將模擬值通過ADC0808轉(zhuǎn)換為具體可視化數(shù)字，并可以通過數(shù)碼管顯示出來。本次設(shè)計將溫度和壓力轉(zhuǎn)換為數(shù)值。程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　

82、　圖3.3 A/D轉(zhuǎn)換流程圖</p><p><b>　　3.4外部中斷</b></p><p>　　外部中斷程序流程圖如圖3.4所示，系統(tǒng)進行定時設(shè)置時，啟動外部中斷。開始掃描按鍵，當(dāng)K4按下，可進行定時設(shè)置； K1設(shè)置定時的分鐘，按一K1則分鐘加一； K2設(shè)置定時的時鐘的時，按一下K2則時鐘加一；K3設(shè)置定時確定并退出。程序代碼見附錄Ⅰ。</p>

83、<p>　　圖3.4 外部中斷流程圖</p><p>　　3.5 定時模塊流程</p><p>　　時間控制主模塊的程序框圖如圖3.5所示，程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　圖3.5 定時控制主流程圖</p><p>　　3.5.1內(nèi)部定時中斷</p><p>　　內(nèi)部定時器中斷如圖3.6所示，由于定時

84、器中斷可能發(fā)生在主程序的任何地方，因此對主程序和中斷服務(wù)程序都要用到的資源必須加以保護，如累加器A，在退出中斷服務(wù)程序時將其恢復(fù)。此定時中斷還可被用于任何需要不是很嚴(yán)格的定時控制的場合。例如，揚聲器延時，可在程序的任何地方打開揚聲器，同時設(shè)置延時時間計數(shù)器在每次1分鐘，1分鐘過后，揚聲器立即自動關(guān)斷。</p><p>　　此外，定時計數(shù)、無鍋檢測延時等，均可在此中斷中進行，一般情況下，在主程序中可不必為實現(xiàn)一個與

85、時間控制有關(guān)功能而專門編寫一段軟件延時程序。程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　其程序流程圖如圖3.6：</p><p>　　圖3.6 內(nèi)部中斷流程圖</p><p>　　3.5.2定時功能的實現(xiàn)</p><p>　　定時功能的實現(xiàn)涉及到兩個方面：時間設(shè)定和是否達到設(shè)定時間判別與相應(yīng)處理。當(dāng)時十位、時個位、分十位、分個位中任一位發(fā)生改變（

86、進位）時，就必須進行報警判別。譯碼顯示電路將“時”、“分”計數(shù)器的輸出送到七段顯示譯碼驅(qū)動器譯碼驅(qū)動，通過八位七段LED顯示器的低四位顯示出來。電路根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后加上一個高頻或低頻信號送到放大電路驅(qū)動揚聲器發(fā)聲實現(xiàn)報警。校時電路是直接加一個脈沖信號到時計數(shù)器或者分計數(shù)器或者秒計數(shù)器來對“時”、“分”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整。程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　其流程圖如圖3.7所示：

87、 </p><p><b>　　（a）</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　圖3.7 定時控制子程序流程圖</p><p>　　3.6 溫度控制程序流程</p><p>　　溫度控制流程圖如圖3.8所示，溫度控制道先進行設(shè)溫度初

88、始化unsigned char m_btTemp，啟動A/D轉(zhuǎn)換。讀ADC0808 (每250毫秒讀一次)數(shù)據(jù)標(biāo)志bit m _bRead Data = 0，判斷是否有溫度調(diào)整，延時并顯示。程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　圖3.8 溫度控制流程圖</p><p>　　3.7 基本顯示模塊流程</p><p>　　基本顯示模塊設(shè)計的重點是由顯示代碼取得相應(yīng)的

89、段碼，顯示段碼數(shù)據(jù)的并行發(fā)送，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，用LED數(shù)碼管代替顯示器代替指針顯示。程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　3.7.1 顯示時間程序流程</p><p><b>　　如圖3.9所示：</b></p><p>　　圖 3.9 顯示時間流程圖</p><p>　　3.7.2顯示溫

90、度程序流程圖</p><p>　　其流程圖如圖3.10</p><p>　　圖3.10 溫度顯示流程圖</p><p>　　3.8 報警模塊流程</p><p>　　3.8.1 定時報警程序流程圖</p><p>　　其程序流程圖如圖3.11，程序代碼見附錄Ⅰ。</p><p>　　圖3.11

91、定時報警程序流程圖</p><p>　　3.8.2 超溫報警</p><p>　　圖3.12 超溫報警流程圖</p><p>　　第4章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試</p><p>　　仿真部分采用Proteus professional 7.4和Keil軟件結(jié)合完成。</p><p><b>　　4.1 系統(tǒng)仿真&l

92、t;/b></p><p>　　Proteus是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA設(shè)計軟件， 是一個基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真平臺。 Proteus不僅可以做數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)模混合電路的仿真，還可進行多種CPU的仿真，涵蓋了51、PIC、AVR、HC11、ARM等處理器，真正實現(xiàn)了在計算機上從原理設(shè)計、電路分析、系統(tǒng)仿真、測試到P

93、CB板完整的電子設(shè)計，實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的全過程[4]。</p><p>　　4.1.1 原理圖繪制</p><p>　?。?）新建文件：打開PROTEUS， 點FILE，在彈出的下拉菜單中選擇NEW DESIGN，即進入原理圖繪制界面。</p><p>　?。?）元器件選?。喊丛O(shè)計要求，在對象選擇窗口中點P，彈出PICK DEVICES對話框，在KEYWORDS中

94、填寫要選擇的元器件，然后在右邊對話框中選中要選的元器件，則元器件列在對象選擇的窗口中。</p><p>　?。?）放置元器件、電源和地、連線，得到系統(tǒng)電路圖，最后進行電氣檢測。</p><p>　　4.1.2 程序的設(shè)計與編譯</p><p>　　PROTEUS軟件有自帶編譯器，有ASM的、PIC的、AVR的匯編器等，本次設(shè)計，采用Keil2編譯集成調(diào)試軟件來調(diào)試程

95、序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序[4]。</p><p>　　Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)</p><p>　　Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。</p><p>　　Keil 工程的建立<

96、;/p><p><b>　?。?）源文件的建立</b></p><p>　　使用菜單“File->New”或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在打開的文本編緝窗口中輸入源程序，保存該文件，注意必須加上擴展名（C語言源程序一般用.c為擴展名）如 qing.c。</p><p><b>　　2、建立工程文件</b></p

97、><p>　　點擊“Project->New Project… ”菜單，出現(xiàn)一個對話框，在編緝框中輸入文件名，點擊“保存”按鈕。在Project->Option for target出現(xiàn)第二個對話框選擇目標(biāo) CPU（本次設(shè)計選擇 Atmel 公司的 AT89C51 芯片）。此時，在工程窗口的文件頁中出現(xiàn)了“Target 1”，點擊“Source Group1”右鍵，選中其中的“Add file to Gr

98、oup‘Source Group1’”，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找源文件（注意，該對話框下面的“文件類型” 默認為 C source file(*.c)，也就是以 C 為擴展名 的文件），雙擊該文件，將文件加入項目。雙擊文件名，即打開該源程序。 </p><p>　　工程建立好以后，對工程進行進一步的設(shè)置，以滿足要求。 </p><p>　　首先點擊左邊Project窗口的Target 1

99、，然后使用菜單“Project->Option for target ‘target1’” 設(shè)置對話框中的Target頁面，Xtal后面的數(shù)值是晶振頻率值，本次設(shè)計設(shè)置為12MHz；Memory Model用于設(shè)置RAM使用情況選擇Small；Compact是可以使用一頁外部擴展RAM，而Larget則是可以使用全部外部的擴展RAM。Code Model 用于設(shè)置ROM空間的使用選擇none。</p><p&g

100、t;　　設(shè)置對話框中的OutPut頁面中Creat Hex file用于生成可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫入單片機芯片的HEX格式文件，文件的擴展名為.HEX）。</p><p><b>　　3、編譯、連接</b></p><p>　　選擇菜單 Project->Build target，對當(dāng)前工程進行連接， 獲得*.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯

101、片中，同時還產(chǎn)生了一些其它相關(guān)的文件，可被用于Keil的仿真與調(diào)試。</p><p>　　仿真部分采用Protus professional 7.4和Keil軟件結(jié)合完成設(shè)計，功能強大且操作較為簡單，可以很容易的實現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。</p><p>　　系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)仿真圖</p><p>&

102、lt;b>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試主要是在電路原理圖仿真過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)功能、仿真結(jié)果的性能誤差分析，可從系統(tǒng)模塊進行調(diào)試各分析。</p><p>　　4.2.1 定時模塊</p><p>　　定時模塊的調(diào)試主要針對的是時間準(zhǔn)確度，本次設(shè)計電路圖在仿真時出現(xiàn)“Simulation is not running in

103、 real time due to escessive CPU load”的警告，使系統(tǒng)時間比標(biāo)準(zhǔn)時間要慢，例如要按按鍵時更使系統(tǒng)時間變慢；經(jīng)過多次實驗，最終通過調(diào)整軟件定時時間改善這一不足。該模塊的誤差還受晶振自身的誤差影響，晶振的誤差約為0. 0001～0. 000001。在軟件的編程過程中所產(chǎn)生的誤差比較小，在重裝初值的過程中大概需要約8個機器周期，但在程序開始對定時器賦初值時，多加了8個機器周期，減小了這方面的誤差。另外在中斷的

104、過程中，只會在第一次計時時產(chǎn)生時間的偏移，而它所產(chǎn)生累計誤差很小，可以忽略。</p><p>　　4.2.2 溫度和功率控制模塊</p><p>　　溫度和功率控制模塊主要由電位器RV1電阻體電阻的大小和市電電壓決定。系統(tǒng)啟動后，調(diào)動RV1的彈片或點擊RV1的“↑” 、“↓”即可改變電阻的大小，通過A/D轉(zhuǎn)換可從數(shù)碼管顯示中看到溫度大小變化；系統(tǒng)要保溫時，則可將RV1彈片打到要恒溫的溫度點

105、即可。當(dāng)溫度達到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的上、下限時超溫警示燈亮并報警。其溫度上、下限可通過程序中設(shè)定。</p><p>　　在調(diào)試過程中，由于RV1在工作中會發(fā)熱，造成較大的誤差，其影響不可忽視，為減少此誤差可在電磁爐內(nèi)部設(shè)置風(fēng)扇模塊；由于現(xiàn)實生活中不可避免的發(fā)生電壓不穩(wěn)定的情況，在電壓變化太大的時候，調(diào)節(jié)RV1時輸出的PWM占空比會產(chǎn)生偏差，功率控制誤差也相繼變大。因此，設(shè)計可以加入穩(wěn)壓模塊以減小誤差。</p>

106、<p>　　4.2.3 無鍋檢測和保護模塊</p><p>　　本次設(shè)計中的無鍋檢測功能通過電流檢測電路實現(xiàn)，在系統(tǒng)仿真時，通過系統(tǒng)軟件設(shè)定，系統(tǒng)檢測為無鍋時無鍋警示燈亮。軟件部分很容易實現(xiàn)，簡化了電路，提高了控制的快速性和準(zhǔn)確性。保護電路通過采用比較器檢測電壓，超出預(yù)定值時報警，并結(jié)合軟件設(shè)計實現(xiàn)保護功能，誤差較小但是電路較復(fù)雜，因此還需要進一步完善。</p><p>　　4

107、.2.4 報警模塊調(diào)試</p><p>　　該模塊調(diào)試主要是檢查喇叭報警時有無警音，警音持續(xù)時間的調(diào)整。仿真時初現(xiàn)的問題有：（1）沒有警音，只是振動一下。（2）警音時間為一分鐘，對仿真來說過久。通過實驗得到解決的辦法：（1）將報警音產(chǎn)生的延時時間縮短。（2）將報警音持續(xù)時間縮短。以上兩個解決辦法都是在程序里改動實現(xiàn)的。</p><p>　　本次設(shè)計，采用Keil集成調(diào)試軟件來調(diào)試程序，通過

108、各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。仿真部分采用Proteus professional 7.4軟件，此軟件功能強大且操作較為簡單，可以很容易的實現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。在完成本設(shè)計的過程中，注意力主要集中在編程、電路調(diào)試上。合理地運用軟件設(shè)計模塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達到預(yù)想的效果，因為實際參數(shù)無法與設(shè)計精確匹配，因此查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息盡量達到指標(biāo)

109、要求。</p><p>　　第5章 PCB板設(shè)計與制作</p><p>　　5.1 PCB板設(shè)計</p><p>　　5.1.1 PCB板面規(guī)劃</p><p>　　在繪制電路板之前，首先要規(guī)劃好PCB板板面，定義板框，定義板框主要包括：定義電路板的層數(shù)、電路板的外形尺寸和形狀等。本系統(tǒng)使用的是雙面板，在頂層和底層都要進行布線[11]。&

110、lt;/p><p>　　5.1.2 PCB 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入</p><p>　　載入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝：執(zhí)行[Design][Load Nets]命令打開載入網(wǎng)絡(luò)表對話框，在Netlist File選項中，輸入所要載入的網(wǎng)絡(luò)表文件名及路徑，網(wǎng)絡(luò)表沒有錯誤后，按[Execute]載入網(wǎng)絡(luò)表。載入網(wǎng)絡(luò)表后，電路板中會出現(xiàn)由元件封裝和連接關(guān)系組成的一些凌亂的圖形散布在四周。</p><

111、p>　　5.1.3 PCB 元件布局</p><p>　　設(shè)計PCB板時布局是十分重要的，合理的布局，不但能給布線工作帶來方便，而且也可以使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。對PCB板布局，首先要考慮PCB尺寸大小，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。</p><p>　　在確定特殊元件的位置時應(yīng)遵守以下原則：</p><p>