基于单片机的变频微波炉设计

根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图3.1所示。图中按键输入均采用低电平有效，些外，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。当I/O口线内部有上拉电阻时，外电路可不接上拉电阻。

独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。[1]

VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51 图3.1 独立式按键电路

方案二：矩阵式按键

单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘。矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图3所示。

由图3.2可知，一个4*4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。

矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上。当无按键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。[2]

矩阵式键盘大大节省了I/O口线，比较适合微波炉控制系统的要求，为其它的模块省了很多I/O口线，减小了整个系统的硬件开销。

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+5V 0 1 2 3 0 4 8 12 0 5 9 13 1 6 10 14 7 11 15 3 1 2 3 2 图3.2 矩阵式键盘结构

3.3语音电路方案选择

方案一：蜂鸣器

蜂鸣器声音单一，无法实现一连串的语音播放，对一些要求比较高的系统来说，蜂鸣器不适合。本系统要求每次烹饪结束或者预约时间结束都要语音提示，所以本系统不采用蜂鸣器。

方案二：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ISD1730芯片实现语音处理功能，ISD1730属于华邦ISD公司2007 年新推出的单片优质语音录放电路，该芯片 提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（ vAlert ） , 双运作模式（独立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部 包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。

其特点为可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年；两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式；可处理多达 255 段信息；有丰富多样的工作状态提示；多种采样频率对应多种录放时间；通过音频放大器放大输出；音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。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，语音提示音播放伴有LED灯闪烁提示，直观方便。

ISD1730 的独立按键工作模式录放电路非常简单（见图3.3），而且功能强大。不

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仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。

在按键模式工作时，芯片可以通过 LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定 4 种提示音效。

VCCD?LEDC?0.1uC?R34.3kR?1KJP?12P14P2034VCC567891011121314VCCVCCDVSSD/LEDRDY/INT/RESET/FWDMISO/ERASEMOSI/RECSCLK/PLAY/SS/FTVSSAVCCAAnaInROSCMIC+/VOLMIC-AGCVSSP2AUDSP-VSSP1VCCPSP+4 HEADER282726P21P12252423P22P132221VCC201918171615100u470uR14.3kMK?C34.7uC10.1uC20.1uMICROPHONE2R24.3kC?R?82K4.7u语音电路图3.3 语音电路

LS?SPEAKER 3.4电源方案选择

方案一：开关电源[4]

用开关稳压电源给整机供电，此方案能够完成本作品电流源的供电，但开关电源比较复杂，而且何种也比较大，制作不便，因而此方案难以实现。

方案二：LM7805三端稳压电源[8]

单片机控制系统以及外围芯片供电采用LM7805三端稳压器件，通过桥式整流，然后进行滤波稳压。可提供5V直流给单片机，如下图3.4所示。

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19V_1D1U57805421C72200/25VVCCGNDVinVout3C8BRIDGE239V_22C60.1470/25VC90.1图3.4 电源电路

电源模块 3.5定时方案选择

方案一：采用实时时钟芯片

针对计算机系统对实时时钟功能的普遍需求，各大芯片生产厂家陆续推出了一系列的实时时钟集成电路，如DS1287、DS12887、DS1302等。这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据并进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用事业存放需长期保存但有时也需变更的数据。由于功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。但是实时时钟芯片对硬件要求较高，成本相对而言比较高，所以不采用该方案。[5]

方案二：软件控制

利用P89V51RB2FN内部的T0定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时，还有烹饪预约时间和烹饪时间的设置。该方案不但节省硬件成本，且能够加深我们对定时/计数器的使用、中断及程序设计方面的理解与提高，简化硬件设计，使整个设计整体小巧玲珑易携带。软件设计较适合现阶段我们的学习和锻炼，因此本系统将采用软件方法实现计时和定时。[6]

3.6掉电存储模块的选择

为了在断电的情况下能保存好已经设置好的时间和菜单等数据，为此系统采用24C01 E2PROM。24C01是一个4Kb的支持I2C 总线数据传送协议的串行CMOS

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