摘 要
本可编程微波炉控制器系统，以AT89C52单片机为核心，由键盘显示、语音发声、电话控制器、串口服务器等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对功能设置、数据装入和定时设定功能进行了重点设计。此外，扩展了液晶显示、微波火力档位设定、自动烹饪、智能感应烹饪、语音提示、日历时钟、E2PROM、电话和Internet远程控制等功能。 关键字：单片机 自动控制 远程控制 无线传输 方案比较 1、主控制器 方案一 采用数字逻辑芯片。本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统的成本就会急剧上升〔相对于方案二〕。因此，本设计并未采用这种方案。 方案二 采用单片机作为整个控制系统的核心。鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，我们的设计采用了主从双AT89C52单片机系统。其中一片作为主控制器，主要负责系统的控制与协调工作。具体方案如下：首先，利用单片机多中断源的协调处理能力，通过中断接收键盘送来的信号，确认功能设置，实现数据装入，同时接收时钟芯片PCF8563的秒脉冲信号作为基准信号，完成计时任务。其次，从CPU根据主CPU发出的信号控制语音播报、远程操作等功能。这样的设计使安装和调试工作可以并行进行，发挥团队优势，极大地缩短了总体设计和制造的时间；同时可以降低单个CPU的工作量，为发挥部分的制作以及其他功能扩展提供了充足的内部空间和更多的外部接口。 综合考虑以上因素，我们采用了方案二。 2、键盘显示模块 方案一 采用Intel8279可编程键盘/显示接口芯片。Intel8279是一个专用的显示器键盘接口，它用硬件完成对显示器和键盘的扫描，大大方便了用户，使程序变得简洁、易读和模块化。但其缺点是8279为并行接口芯片，占用CPU端口多，需要CPU有比较强的负载携带能力。 方案二 采用了HD7279A数码管/键盘串行接口芯片。HD7279A可同时驱动8位共阴式数码管，同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成显示键盘接口的全部功能。其优点是采用串口通讯，占用CPU端口少，对CPU负载携带能力要求低，使主控制器又余力实现更强的控制功能。 考虑到该控制系统比较复杂，CPU需要驱动较多的电子器件，故我们采用了方案二。 设计论证 总体设计 系统框图如图2-1所示。
各模块具体实现原理分析 单片机系统：整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。我们采用了ATMEL公司的AT89C52单片机。它是一款低功耗、高性能的CMOS型 8位单片机，其内含256个字节的RAM，8KB FLASH ROM，3个16位定时器/计数器。 键盘输入模块：如图2-2所示。用HD7279A控制4×4键盘，7279得到键盘码，通过中断服务程序把键盘信息送给单片机。此方案不用单片机实时扫描键盘，使单片机可以腾出更多时间执行其他操作。 显示模块：如图2-2所示。我们的显示单元采用LED、LCD双屏幕显示。LED显示模块由HD7279A驱动，LCD显示器采用金鹏电子有限公司生产的OCMJ4*8C系列液晶显示器。该中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。即可采用并行接口、又可采用串行接口，连线较为方便。采用LED显示，可以避免光线较弱时使用不便。LCD显示信息量大，配合我们开发的全程菜单操作环境及全中文的提示参数显示，可以显示较为丰富的菜单与工作数据。LED与LCD的同时使用即可以满足显示数据的基本功能，又可以达到输出显示方面的扩展要求，实现了非常友好的人机界面。 掉电存储：系统预制的菜谱以及通过网络下载的菜谱，要求掉电不丢失，为此我们采用ATMEL公司的24C04 E2PROM。24C04是一个4Kb的支持I2C 总线数据传送协议的串行CMOS E2PROM 可用电擦除，可编程自定时写周期（包括自动擦除时间不超过10ms 典型时间为5ms）的串行E2PROM。 定时模块：为提高定时精度，我们采用日历时钟芯片PCF8563作为秒脉冲发生器，如图2-3所示。 PCF8563是低功耗的CMOS 实时时钟/日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2C 总线接口串行传递。设定好PCF8563的CLKOUT输出频率控制字，即可输出所需频率的脉冲信号，在本设计中所用频率为1Hz。单片机在该秒脉冲的作用下可实现倒计时以及声音提示音延迟控制。另外在给PCF8563送入初始的日历信息后，PCF8563中的日历就会自动运行，经单片机读取、处理后在液晶显示器上显示。而且该部分电路还加了掉电保护功能，在主供电系统意外断电时，即Vcc为0V时，D1截止，3.6V备用电源通过D2继续给PCF8563供电,保证8563的正常运行。 自动称重电路模块：采用8位兼容AD转换器ADC0809。ADC0809是一个单片CMOS器件，带有8通道多路模拟开关和微处理兼容控制逻辑。在设计中我们用电位器虚拟食品重量，将模拟量电压转换为单片机可识别的数字量，查询内置表格实现火力和时间自动调节。如图2-4所示。 服务器模块：采用ATOP TIGERLINK串口服务器GW21S-256将TCP/IP协议串口通信协议转换，实现信息设备网络化，由远程Web页面向本地微波炉发送指令、下载菜谱等，实现微波炉的信息控制。 电话控制器：利用现有的发达的公用电话网络(Public Switched Telephone Network，PSTN)进行基于DTMF(Dual Tone Multiple Frequency双音多频)的电话远程控制，由单片机进行数据和信息处理，控制微波炉实现相应功能。用户可通过任意一部双音频电话（包括手机、电话分机）对本地微波炉进行操作。 语音处理电路：在本设计中，提示音及语音播报功能都需要语音电路实现。本设计采用了ISD25120芯片实现语音处理功能，25120属于美国信息存贮器件(ISD—Information Storage Devices)公司生产的单片语音集成电路2500系列，其特点为片内的容量为480KB，10个地址输入端，录放最多可分600段，录放时间120秒，采样频率4KHz。如图2-5所示。该电路可以在单片机的控制下实现按地址录、放音，并能检测到放音是否结束。根据设计需要，将地址低五位直接接地。这样，每一个地址所能储存的音可达6.4s，不再是先前的0.2秒。控制端都与单片机I/O口直接相连，可以方便的进行
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