一·方案概述

現(xiàn)代人生活節(jié)奏快，廚房的智能化可以大大方便現(xiàn)代人的生活。本方案是智能微波爐設(shè)計方案，可以根據(jù)食物的狀態(tài)給予烹飪建議，讓不精通廚房用具的用戶也能輕松使用。

二·功能定義及性能指標(biāo)

XBLW

·

通過終端設(shè)置烹飪時間

·

根據(jù)食物狀態(tài)，建議加熱時間

·

遠(yuǎn)程在線診斷微波爐

·

微波爐烹飪完成、清洗提醒

·

微波爐使用提醒，防止安全事故

·

對不同菜肴烹飪提供烹飪設(shè)置與建議

三·微波爐的原理

微波爐的磁控管將電能轉(zhuǎn)化為微波能，當(dāng)磁控管以 2450MHZ 的頻率發(fā)射出微波能時， 置于微波爐爐腔內(nèi)的水分子以每秒鐘 24.5 億千次的變化頻率進(jìn)行振蕩運(yùn)行，產(chǎn)生高頻電磁場的核心元件是 磁控管。食物分子在高頻磁場中發(fā)生震動， 分子間相互碰撞、 摩擦而產(chǎn)生熱能，結(jié)果導(dǎo)致食物被加熱。這就是微波爐原理。

四·硬件設(shè)計

系統(tǒng)框圖

本部分主要介紹與MCU相關(guān)的電路，電路主要分為按鍵模塊，LCD驅(qū)動編碼開關(guān)讀取， 溫度檢測，蜂鳴器驅(qū)動和過零檢測。

1.1按鍵模塊

1.1-1功能描述

系統(tǒng)采用三乘三的按鍵矩陣，使用普通I/O端口來實現(xiàn)按鍵的功能使用內(nèi)部的上拉電阻來代替系統(tǒng)外部上拉電阻，由于系統(tǒng)需要響應(yīng)組合按鍵，所以在每一個行輸出口上都串了一個二極管保護(hù)端口，用于防止行輸出短路損傷端口。

1.2LCD驅(qū)動

1.2-1功能描述

XBLW

芯片內(nèi)部集成了LCD驅(qū)動器，LCD參考電壓可以選擇內(nèi)部和外部分壓電阻，驅(qū)動器能夠自動讀取顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，并驅(qū)動SEG和COM，它有6種不同的顯示模式：靜態(tài)

1/2占空比（1/2偏壓）

1/3占空比（1/2偏壓）

1/3占空比（1/3偏壓）

1/4占空比（1/3偏壓）

1/8占空比（1/4偏壓）

每種顯示有6種顯示頻率

它最大24 SEG和 8 COM。

在本方案中我們使用的是內(nèi)部分壓電阻，1/4占空比1/3偏壓的驅(qū)動模式。

1.3編碼開關(guān)讀取

1.3-1 功能描述

在本方案中可以通過旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)來調(diào)整和設(shè)置時間、重量和模式等參數(shù)，使參數(shù)設(shè)置更加方便。下圖是一個編碼開關(guān)的工作狀態(tài)圖。

如圖所示：當(dāng)開關(guān)正轉(zhuǎn)時switch1的波形超前于switch2的波形，當(dāng)開關(guān)反轉(zhuǎn)時，switch1的波形滯后于switch2的波形。所以我們只要判斷出相位的關(guān)系就可以等到開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，在具體的實現(xiàn)過程中可以用邊沿中斷硬件來讀取編碼開關(guān)，也可以用定時器來定時讀取端口來獲取編碼開關(guān)狀態(tài)，78K0系列MCU內(nèi)部集成有邊沿中斷硬件和定時器，但是在本方案中使用定時器來讀取編碼開關(guān)。

2.1 溫度檢測

2.1-1 功能描述

在烹調(diào)過程中需要通過溫度來控制烹調(diào)流程，所以溫度檢測必不可少，為了增加溫度的測量范圍需要有一個端口來控制和溫度傳感器連接的電阻的大小。當(dāng)溫度傳感器的電阻較小時AD_IO端口輸出低，這時候和溫度傳感器連接的電阻約為4.5K左右，這時測量小電阻時可以比較精確，當(dāng)溫度傳感器的阻值較大時AD_IO端口輸出高，此時和溫度傳感器連接的電阻為100K,這是測量大電阻比較精確。78K0系列MCU內(nèi)部集成8位或者10位A/D,本方案用它來檢測溫度。

2.2 蜂鳴器驅(qū)動

2.2-1 功能描述

系統(tǒng)為了指示工作狀態(tài)需要使用蜂鳴器，蜂鳴器一般可分為兩種，一種是直接直流驅(qū)動的蜂鳴器，一種是使用方波驅(qū)動的蜂鳴器。蜂鳴器需要較大的驅(qū)動電流，所以系統(tǒng)中使用了達(dá)林頓驅(qū)動芯片XBLW ULN2003。78K0系列MCU內(nèi)部集成的定時器具有方波輸出功能，在本方案中使用了TOH0的方波輸出功能。

3.1 供電電路

3.1-1 功能描述

電路利用XBLW LM358進(jìn)行輸出電壓反饋， 將XBLW LM2596-5.0改造成輸出可以調(diào)整的穩(wěn)壓電壓。給單片機(jī)控制提供穩(wěn)定電源。設(shè)定電壓由單片機(jī)的 DA 輸出， 或者將 PWM 進(jìn)行濾波形成設(shè)定電壓。這種電路適合大功率可調(diào)電壓的場合。

3.2 過零檢測

3.2-1 功能描述

由于被控制大功率設(shè)備在電壓高時切斷或者開啟會帶來干擾，所以在方案中添加了過零檢測電路用來保證，被控制的大功率設(shè)備能夠在市電過零點附近切斷或者開啟，減少干擾。78K0系列MCU內(nèi)部集成有邊沿中斷硬件，它可以檢測上升沿中斷或者下降沿中斷，或者雙沿中斷，本方案中使用雙沿中斷來檢測過零信號。

五·軟件配置

在這個系統(tǒng)中，有六個任務(wù)，它們分別是：主任務(wù)，時鐘處理任務(wù)，按鍵處理任務(wù)，門處理任務(wù)，設(shè)置狀態(tài)任務(wù)和運(yùn)行狀態(tài)任務(wù)。它們之間的關(guān)系如下圖：

5.1 主任務(wù) 主任務(wù)實現(xiàn)系統(tǒng)的主流程，它調(diào)用各個模塊來實現(xiàn)相關(guān)的工作

5.2 時鐘處理任務(wù) 計算系統(tǒng)的時鐘。

5.3 按鍵處理任務(wù) 判斷系統(tǒng)是否有按鍵按下。

5.4 門處理任務(wù) 判斷門的狀態(tài)。

5.5 設(shè)置狀態(tài)任務(wù) 進(jìn)行烹調(diào)模式的設(shè)置。

5.6 運(yùn)行狀態(tài)任務(wù) 進(jìn)行烹調(diào)的控制

六·源代碼

七·本方案重要器件推薦