一种智能型家用微波炉的实现方法

介绍一种微波炉电脑控制器电路的设计方法，给出了系统软硬件的组成和实现。结合实际要求，叙述了控制器电路的工作原理和微波炉的工作过程。
    关键词：微波炉，微控制器电路，工作过程
　　
　　在家用电器中，应用单片机技术可以简化控制线路，提高家用电器的性能，实现智能化控制。因此，许多家用电器均使用单片机作为其控制核心，例如微波炉、电冰箱、洗衣机、电风扇等。尽管不同家用电器中的单片机控制系统的具体结构和实现方法不同，但其基本工作原理和控制思路大致相同。本文以电脑控制式微波炉为例，介绍单片机在家用微波炉控制方面的实现过程和设计思路。

1　硬件电路
1．1　MCS┐51系列单片微机简介
　　51系列单片微机封装形式为双排直列式结构（DIP），引脚共40个。MCS－51单片机的典型芯片是8051，其内部基本组成为：一个8位的中央处理器（CPU），256byte片内RAM单元，4Kbyte掩膜式ROM，2个16位的定时器／计数器，四个8位的并行I／O口（P0，P1，P2，P3），一个全双工串行口，5个中断源，一个片内振荡器和时钟发生电路。这种结构特点决定了单片机具有体积小、成本低、可靠性高、应用灵活、开发效率高、易于被产品化等优点，使其具有很强的面向控制的能力，在工业自动化控制、家用电器、智能化仪表、机器人、军事装置等领域获得了广泛的应用。
1．2　整机电路图简介
　　根据实用要求，设计出电脑控制微波炉的整机电路如图1所示。
　　图1中，S1、S2为门安全联锁开关，S3是门监控开关，S4是门检测开关，将门开或关的状态信号送微电脑处理，J1为功率控制继电器，J2为定时控制继电器，其具体工作原理分析要和下面的电脑控制器电路图结合起来。
1．3　电脑控制器电路
   本设计中，微波炉控制器采用Intel公司的80C51单片机，共使用20条I／O端口，其具体使用情况见表1。

    图2是电脑控制器电路图。
　　控制电路中的工作电源提供：由220V交流电经变压器变压、全波整流后输出12V直流电压驱动继电器线圈，再由7805三端稳压器输出5V直流电压作为单片微机及显示电路工作电压。80C51中I／O端口状态由程序设定，具体情况见表1。扬声器用于微波炉门没有关好或烹调结束时报警。使用者通过小键盘送入烹调程序后按下启动键，单片机将按用户输入的烹调程序要求使P1．0和P1．1输出“1”，使继电器J1、J2吸合，微波炉开始加热食品并启动定时器工作。在加热过程中，可以随时改变功率。在按键调整功率的过程中，暂停加热。功率调整分为0～9共10档，其中，0档功率最低，9档功率最大。功率控制的方法是通过对磁控管间歇通电来调节，按照磁控管的要求，将通电的时间以27秒为一个单元，0档完全不通电，1档是每27秒通电3秒，2档通电6秒，依此类推，9档为每27秒通电27秒即连续通电。在烹调期间，如果炉门打开，P1．2口立即输入“0”，微机检测到该信号后，立即置P1．0、P1．1为“0”，使J1、J2断开，微波炉停止工作，这样可保证绝对安全。

2　本电脑微波炉的工作过程说明
2．1　主程序工作流程
　　控制器开始工作时，首先进行系统初始化，然后不断查询秒、分、功率等功能键是否按下，若有则转到相应的服务程序中处理，当设置好加热功率和加热时间后，则可以按启动键开始烹调。主程序见图3。

2．2　工作过程简介
　　当需要烹调时，将食品放入炉腔内，关上门，则S1、S2、S4闭合，S3断开。操作键盘按键，输入烹调程序后按启动键，电脑控制器将按输入的烹调程序驱动继电器J1、J2，使其触点吸合，将电源接通。转盘电机、炉灯、风扇电机、微波发生器都启动工作，开始按烹调程序加热食品，定时器、显示器开始倒数计时。如需暂停，可按暂停键或直接打开门，微电脑控制器将使J1、J2断开，使微波炉暂停工作。如需继续加热，只需关上门，按启动键，微波炉将继续加热，直至定时结束。
3　结束语
　　传统家用电器采用单片机作为其控制核心后，不仅功能更为丰富，而且产品可以实现轻便化、使用更灵活。微波炉作为现代厨房常用器具之一，其发展历经了从最初的机械操作式，到目前的电脑控制式，以及更为先进的模糊控制式过程。随着新技术的发展，微波炉的控制方法也将不断变革。笔者曾就本文的设计思想指导过学生毕业设计，其中某些功能已在实验室模拟实现过，收到较好的教学效果，但整体设计效果只有经过成品化检验才能证实。

　

　　参考文献

1　李建事，陈　刚．家用电器单片机控制系统的制作与检修．上海：上海交通大学出版社，1998：112～119
2　余永权，李小青，陈林康．单片机应用系统的功率接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1992：285～286