1、精選優質文檔-傾情為你奉上目 錄專心-專注-專業第1章 概述本設計除了需要計算機，還會用到三款軟件：作圖軟件Protel99SE、仿真軟件Proteus、編程軟件Keil uVision4。關于這三種軟件的簡介如表1所示。Proteus軟件是一種低投資的電子設計自動化軟件，提供可仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件和多達30多個元件庫。Proteus軟件提供多種現實存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對測量結果的影響，Proteu

2、s軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設計功能，同時可以仿真單片機和周邊設備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。一臺計算機、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實驗教程，就可相當于一個設備先進的實驗室。以虛代實、以軟代硬，就建立一個完善的虛擬實驗室。在計算機上學習電工基礎

3、，模擬電路、數字電路、單片機應用系統等課程，并進行電路設計、仿真、調試等。最新的Keil uVision4 IDE，旨在提高開發人員的生產力，實現更快，更有效的程序開發。uVision4引入了靈活的窗口管理系統，能夠拖放到視圖內的任何地方，包括支持多顯示器窗口。uVision4在Vision3 IDE的基礎上，增加了更多大眾化的功能。多顯示器和靈活的窗口管理系統。系統瀏覽器窗口的顯示設備外設寄存器信息調試還原視圖創建并保存多個調試窗口布局，多項目工作區簡化與眾多的項目。第2章 設計要求本設計主要是用STC89C52單片機為核心控制元件，設計一個微波爐控制器電路。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚

4、聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設有8個按鍵和1個復位按鍵。本系統具有三檔微波加熱功能，分別表示微波加熱為大火、中火、小火，模擬仿真中用不同顏色LED模擬。具有2位時間預置電路，按鍵啟動時間設置，最大預設數為60秒。設定時間初值后，按檔位選擇鍵，啟動相應的微波加熱；另一方面使計時電路以秒為單位作倒計時。當計時到0時揚聲器輸出提示音，直到結束。具體要求：1、可設置三種最高溫度值，如低溫（20°），中溫（30°），高溫（50°）；2、可設置時間定時（例如設置10秒，30秒，60秒定時）；3、用DS18B20感知溫度，當溫度達到設置溫度值，并持續設定時間長度時

5、，蜂鳴器報警提示，LED燈閃爍，同時時間歸零。第3章 系統設計方案3.1 系統總體設計本系統采用STC89C52為主控芯片，因其精度較高，操作比較靈活，輸入電路和輸出電路由芯片來進行處理，電路的系統的穩定性高，功耗小。其中，輸入電路有2個獨立按鍵，通過按鍵隨意按下所要表達的數值，作為電平送給主體電路，中央處理器通過識別，并控制數碼管顯示相應的操作，這樣既節省了成本了，又降低了編程難度。如圖1所示基于單片機STC89C52的微波爐控制電路，它主要由鍵盤控制電路、時鐘復位電路、LED顯示電路、音頻提示電路所構成。圖1第4章 系統硬件設計基于單片機AT89C51的微波爐控制電路由鍵盤控制電路、溫度設

6、置、LED顯示電路、溫度傳感電路、音頻提示電路、時鐘-復位電路所構成。4.1 鍵盤控制電路鍵盤控制電路作為人機聯系的輸入部分，也是間接控制數碼顯示的重要組成部分。鍵盤按照連接方式可以分為獨立式和矩陣式鍵盤兩類。本按鍵采用獨立式按鍵。圖2矩陣鍵盤電路4.2 數碼管顯示電路靜態顯示方式即無論多少位LED數碼管，同時處于顯示狀態。各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位的段碼線（adp）分別與一個8位的I/O口鎖存器輸出相連。如果送往各個LED數碼管所顯示字符的段碼一經確定，則相應I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個字符的段碼為止。4.2.1 LED數碼管靜態顯

7、示圖3數碼管顯示電路由此可知：靜態顯示方式的顯示無閃爍，亮度都較高，軟件控制比較容易。另外，在顯示位數較多的情況下，所需的電流比較大，對電源的要求也就隨之增高，這時一般都采用動態顯示方式。4.2.2 數碼管動態顯示靜態顯示方式就是無論在任何時刻只有一個LED數碼管處于顯示狀態，即單片機采用“掃描”方式控制各個數碼管輪流顯示。在多位LED顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有顯示位的段碼線的相應段并聯在一起，由一個8位I/O口控制，而各位的共陽極或共陰極分別由相應的I/O線控制，形成各位的分時選通。如圖3所示為四位七段數碼管動態顯示電路。動態顯示的優點是硬件電路簡單，顯示器越多，優勢越明顯。缺點是顯

8、示亮度不如靜態顯示的亮度高。如果“掃描”速率較低，會出現閃爍現象。4.2.3 方案比較對于以上兩種數碼管驅動電路的的優缺點比較如表4所示。由于靜態驅動方式的顯示無閃爍，亮度較高，編程簡單，加上本次設計的數碼管顯示電路只需要2個數碼管，故選擇靜態驅動方式來顯示數碼管更為合理。如圖3所示為數碼管顯示電路，采用靜態驅動方式和共陽極接法，滿足本次設計要求。4.3 音頻提示電路當計時時間小于10s時，單片機控制揚聲器輸出提示音，直到微波爐停止加熱為止。如圖4所示音頻提示電路，單片機控制引腳輸出高電平，三極管導通，揚聲器發出聲音，在斷電或單片機控制引腳拉低時，可以保護三極管免受電流過大的影響。圖4音頻提示

9、電路4.4 時鐘電路時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統的穩定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。STC89C52內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，構成一個穩定的自激振蕩器，圖5是STC89C52內部時鐘方式的電路，C1和C2的典型值通常選擇為30pF，石英晶體常選6MHz或12MHz的。本設計采用內部時鐘方式做時鐘電路。圖5時鐘電路4.4 復位電路單片機的初始化操作，給復位腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高

10、電平就使STC89C52復位。這些操作都是由復位電路來實現。在單片機的實用系統中，一般有兩種復位操作形式：上電復位和手動復位。上電復位在單片機系統每次通電時執行。上電時，電容C 充電加給RST引腳一個短的高電平信號，此信號隨著VCC對電容C 的充電過程而逐漸回落，即RST引腳上的高電平持續時間取決于電容C 充電時間。為保證系統可靠復位，RST引腳上的高電平必須維持足夠長的時間。手動復位在系統出現操作錯誤或程序運行出錯時使用。在單片機系統運行過程中，按下復位鍵，高電平輸入RST引腳，單片機被強制執行復位操作，系統可以退出錯誤運行狀態，恢復正常工作。由于本設計的需要，同時采用這兩種復位方式，如圖6

11、所示復位電路。圖6復位電路4.5 DS18B20電路圖7測溫電路4.6整體電路基于單片機STC89C52的微波爐控制電路由鍵盤控制電路、爐門檢測電路、LED顯示電路、火力輸出控制電路、音頻提示電路、時鐘-復位電路和電源電路七部分所構成。音頻提示電路會在歸零時播放音調進行提示；電源電路為整個電路提供能源。整體電路圖如圖8。圖8整體電路 圖9 工作流程圖第5章 單片機程序5.1 變量申明5.2 DS18B20程序溫度傳感器感應外界溫度，并送數碼管顯示。當外界溫度達到設置的溫度時，開始倒計時。5.3 溫度設置程序用按鍵設置初始溫度默認初始溫度為20攝氏度，當檢測到按鍵按下一次時溫度門限值變為30攝氏

12、度，當檢測到按鍵按下兩次時溫度門限值變為50攝氏度。5.4 音頻報警程序當實際溫度達到所設置的（加熱）的溫度時，開始倒計時。倒計時到0是蜂鳴器報警、發光二極管閃爍。5.5 溫度設置程序用按鍵設置微波爐的加熱時間（本程序為方便實現只設置了加熱10秒、30秒、60秒），默認定時時間是10秒，按鍵按下一次變為定時30秒，檢測到按鍵再一次按下定時變為60秒，待按鍵第三次按下定時又回到10秒。5.6 歸零報警程序倒計時歸零時，音樂芯片播放音樂，LED燈閃爍。第6章 系統調試由于沒有硬件設備，所以無法進行硬件調試，但這并不妨礙軟件調試。利用仿真軟件Proteus和編程軟件Keil uVision4進行調試

13、程序。6.1 調試工具Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司研發的EDA工具軟件。它是一個集模擬電路、數字電路、模/數混合電路以及多種微控制器系統為一體的系統設計和仿真平臺。是目前同類軟件中最先進、最完整的電子類仿真平臺之一。它真正實現了在計算機上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機代碼調試與仿真、系統測試與功能驗證到PCB板生成的完整的電子產品研發過程。最新的Keil uVision4 IDE，旨在提高開發人員的生產力，實現更快，更有效的程序開發。Keil uVision4引入了靈活的窗口管理系統，能夠拖放到視圖內的任何地方，包括支持多顯示器窗口。Keil u

14、Vision4在Keil uVision3 IDE的基礎上，增加了更多大眾化的功能：多顯示器和靈活的窗口管理系統；系統瀏覽器窗口的顯示設備外設寄存器信息；調試還原視圖創建并保存多個調試窗口布局；多項目工作區簡化與眾多的項目。6.2 設計中的問題及解決方法微波爐控制的設計并非一帆風順，在這期間遇到了很多問題，下面談幾個關鍵的問題。首先是數碼管顯示亂碼的問題，原本以為是數碼管字形碼表的代碼有錯，檢查幾遍發現代碼沒錯，后來結合硬件圖一看，才知道硬件圖中數碼管是共陽極接法，軟件中的數碼管字形碼表是共陰極的。其二是按鍵引入中斷檢測時遇到的問題，要求8個按鍵任意鍵按都觸發外部中斷0，結果不經思索就選用了一

15、塊8輸入或門芯片，導致怎么按鍵盤都無法進入中斷函數，于是懷疑是程序有錯，浪費了很多時間，最終發現是硬件邏輯錯誤，應該用與門才對。其三是揚聲器發出的音調不對，甚至沒有聲音，這個問題主要是功放模塊沒有與揚聲器共地。第7章 實物演示圖10圖11分析：采用兩個鍵盤控制系統，按下KEY1，設置溫度，按下KEY2確定溫度，當DS18B20達到指定穩定以后，LED燈亮，按下KEY1開始設置工作時間，按下KEY2確定時間，數碼管開始進行倒計時，當時間歸零后，播放天空之城音樂，LED燈開始閃爍，達到報警的效果。第8章 微波爐控制設計總結微波爐是人類最輝煌發明之一。傳統的微波爐容易產生設定誤差，定時不夠準確，會造

16、成過快或者過慢，這樣會影響食物的美味。基于單片機的微波爐控制系統設計，改變了傳統微波爐時間不明顯、定時準、控制零件繁多的局面，所以利用微處理器進行控制，具有很大的應用市場潛力。本次設計對個人而言，鞏固和加深了對單片機的了解，學會將課程中所學的知識應用到實踐中，掌握其簡單的外圍電路設計；通過此次課程設計，從中感悟電子設計的方法，初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法；熟悉Proteus、Protel99SE、Keil uVision4這些軟件的使用技巧。基于單片機STC89C52制電路由鍵盤控制電路、爐門檢測電路、LED顯示電路、火力輸出控制電路、音頻提示電路、時鐘-復位電路和電源電路七部

17、分所構成。鍵盤控制電路采用了獨立鍵盤；而數碼管顯示電路負責顯示當前的火力強度和加熱時間；火力輸出電路根據預設的參數要求控制磁控管加熱；音頻提示電路會在倒計時歸零時間內播放音調進行提示；電源電路為整個電路提供能源。微波爐控制的設計并非一帆風順，在這期間遇到了很多問題，下面談幾個關鍵的問題。首先是數碼管顯示亂碼的問題，原本以為是數碼管字形碼表的代碼有錯，檢查幾遍發現代碼沒錯，后來結合硬件圖一看，才知道硬件圖中數碼管是共陽極接法，軟件中的數碼管字形碼表是共陰極的。其二是揚聲器發出的音調不對，甚至沒有聲音，這個問題主要是功放模塊沒有與揚聲器共地。通過這次課程設計，感覺收獲頗多。首先硬件方面，基本了解了電子產品的開發流程和所要做的工作，基本掌握了Protel99SE原理圖的方法以及怎么利用Proteus進行數字電路仿真。除此之外，對51系單片機的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機常用的外圍電路引腳和連接方法，諸如數碼管、鍵盤等等。在軟件方面，通過對外部中斷、定時器/計數器、I/O的使用，使得C語言編程能力也有了較大的進步。參考文獻1曾屹，彭楚武.單片機原理與應用（第2版）M.長沙：中南大學出版社，2009.2林立.單片機原理及應用基于Proteus和Keil CM.北京：電