XBLW/芯伯樂產(chǎn)品應(yīng)用在微波爐上的開發(fā)設(shè)計(jì)

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(jì)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

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通過終端設(shè)置烹飪時(shí)間

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根據(jù)食物狀態(tài)，建議加熱時(shí)間

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遠(yuǎn)程在線診斷微波爐

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微波爐烹飪完成、清洗提醒

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微波爐使用提醒，防止安全事故

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對(duì)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(shí)， 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(dòng)， 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(jì)

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(dòng)編碼開關(guān)讀取， 溫度檢測，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)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(shí)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(gè)行輸出口上都串了一個(gè)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(dòng)

1.2-1功能描述

XBLW

芯片內(nèi)部集成了LCD驅(qū)動(dòng)器，LCD參考電壓可以選擇內(nèi)部和外部分壓電阻，驅(qū)動(dòng)器能夠自動(dòng)讀取顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(gè)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(shí)switch1的波形超前于switch2的波形，當(dāng)開關(guān)反轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)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(shí)器來定時(shí)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(shí)器，但是在本方案中使用定時(shí)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(gè)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(shí)AD_IO端口輸出低，這時(shí)候和溫度傳感器連接的電阻約為4.5K左右，這時(shí)測量小電阻時(shí)可以比較精確，當(dāng)溫度傳感器的阻值較大時(shí)AD_IO端口輸出高，此時(shí)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(dòng)

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(dòng)的蜂鳴器，一種是使用方波驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器。蜂鳴器需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，所以系統(tǒng)中使用了達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片XBLW ULN2003。78K0系列MCU內(nèi)部集成的定時(shí)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(shí)切斷或者開啟會(huì)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(diǎn)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(hào)。

五·軟件配置

在這個(gè)系統(tǒng)中，有六個(gè)任務(wù)，它們分別是：主任務(wù)，時(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主流程，它調(diào)用各個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的工作

5.2 時(shí)鐘處理任務(wù) 計(jì)算系統(tǒng)的時(shí)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