Система управления микроволновой печью

Содержание

Введение

1.  Постановка задачи

2.  Описание системы

3.  Выбор микроконтроллера

4.  Описание структуры системы

5.  Спецификация элементов

6.  Характеристики элементов

6.1 Стабилизатор на КР142ЕН5

6.2 Дешифратор К155ИД13

6.3 Индикаторы

7.  Программа

7.1 Структура

7.2 Текст

Заключение

Введение

Появление микропроцессоров сыграло важную роль в развитии электронных вычислительных средств, являющихся основой автоматизации в различных сферах человеческой деятельности.

Современный микропроцессор – довольно сложное устройство, работу которого нельзя описать в деталях вне связи с системой, в составе которой он функционирует (в отличие от других более простых электронных приборов). Поэтому в данном курсовом проекте описывается система, обеспечивающая работу микроволновой печи, как пример простейшей микропроцессорной системы.

Контроллер для микроволновой печи представляет собой устройство, которое:

·  обрабатывает сигналы, поступающие с панели управления;

·  обеспечивает заданный режим работы в течение заданного времени;

·  обеспечивает индикацию оставшегося времени работы печи и мощность.

Это достигается с помощью простых схемотехнических решений и программных средств.

1. Постановка задачи

Задачей данного проекта является создание системы управления микроволновой печью. Мощность печи составляет 600 Вт. Пользователь задает один из 5-ти режимов работы (600 Вт, 480 Вт, 360 Вт, 240 и 120 Вт), затем выставляет необходимое время работы печи (от 10 с до 40 мин) с шагом по 10 с. После он должен нажать кнопку «Старт». Во время работы печи включается подсветка, вращается подставка, для лучшего распределения энергии и включается вентиляция печи. В случае необходимости пользователь может менять мощность по ходу работы печи, также временно приостановить работу (с последующей возможностью увеличения времени работы печи) или остановить ее совсем. По окончании времени работы печь автоматически отключается. На лицевой панели печи отображается установленная мощность и время, оставшееся до конца работы печи.

2. Описание системы

Структурная схема системы представлена на рисунке 1.

 

Рис. 1.

1 – установка времени работы и мощности, а также пуск/останов.

2 – отображение установленной мощности и времени, оставшегося до конца работы.

3 – основной прибор комплекса, обрабатывающий поступающую информацию и управляющий внешними устройствами.

4 – микроволновый излучатель.

5 – служит для вентиляции печи во время приготовления пищи.

6 – двигатель вращает подставку, на которую ставиться приготавливаемая пища, для лучшего распределения энергии.

7 – подсветка позволяет следить за процессом приготовления пищи.

Вид клавиатуры.

Кнопки «+ мощность» и «- мощность» для изменения мощности работы печи.

«+ 10 с.» увеличивает время работы на 10 с.

«Старт» - включение печи.

«Стоп/Сброс» выключение печи, а если она выключена, то сброс времени

При подаче питания устанавливается режим работы ожидания, т.е. время сброшено, печь выключена, начальная мощность 360 Вт. С клавиатуры можно ввести время работы, изменить мощность, включить и выключить печь.

Таким образом, можно регулировать режимы приготовления/разогрева пищи.

На дисплее, в зависимости от установленного времени и мощности будут отображаться соответствующие параметры.

3. Выбор микроконтроллера

Центральное место в схеме занимает микроконтроллер, который выполняет арифметические и логические операции, осуществляет программное управление процессом обработки информации, организует взаимодействие всех устройств, входящих в систему. Работа МК происходит под воздействием сигналов схемы синхронизации и начальной установки.

Я остановил свой выбор на микроконтроллере семейства АТ89 фирмы Atmel.

Фирма Atmel Corporation - один из крупнейших мировых производителей микросхем энергонезависимой памяти. Фирма поставляет микросхемы энергонезависимой памяти практически всех видов: EEPROM с параллельным интерфейсом объемом до 4-х Мбит и несколькими типами последовательных интерфейсов объемом до 1-го Мбит, Flash EEPROM одноблочного и многоблочного типа с 8-ми и 16-ти разрядным параллельным интерфейсом объемом до 16-ми Мбит, многоблочные Flash EEPROM с последовательным интерфейсом объемом до 32-ти Мбит, 8-ми и 16-ти разрядные однократно программируемые EPROM cерии 27ххх до 8 Мбит, EEPROM для загрузки микросхем FPGA.

Богатый опыт производства электрически перепрограммируемой памяти позволил фирме Atmel выйти на рынок с недорогими микроконтроллерами семейства MCS-51 (AT89Cxx), оснащенными Flash EEPROM для хранения программ. Будучи 100% совместимыми как программно, так и аппаратно со стандартными микросхемами семейства MCS-51 и обладающими очень выгодной ценой, микроконтроллеры серии AT89Cxx становятся отличным выбором в условиях снижения или прекращения их производства такими традиционными производителями, как Intel. Кроме того, эти микроконтроллеры значительно более удобны и экономически выгодны на этапе разработки устройства, так как не требуют специальных отладочных вариантов микроконтроллеров и исключают процесс стирания с помощью источника ультрафиолетового излучения. Микроконтроллеры изготавливаются по КМОП (CMOS) технологии и имеют полностью статическую структуру. Микроконтроллер разработан с применением статической логики, которая не требует непрерывной синхронизации. Поэтому частота тактового генератора может быть уменьшена или же он может быть остановлен в ожидании события, требующего обработки. Это также способствует снижению потребления по питанию. В состав семейства входят микроконтроллеры 15-ти типов (май 1998). [2]

Основными элементами базовой архитектуры семейства (архитектуры микроконтроллера 8051) являются:

- 8-разрядное АЛУ;

- 4 банка регистров, по 8 в каждом;

- внутренняя (резидентная) память программ 4 Кбайт, имеющая тип ROM или EPROM (8751);

- внутренняя (резидентная) память данных 128 байт;

- 21 регистр специальных функций;

- булевый процессор;

- два 16-разрядных таймера/счетчика;

- контроллер последовательного порта (UART);

- контроллер обработки прерываний с двумя уровнями приоритетов;

- четыре 8-разрядных порта ввода/вывода, два из которых используются в качестве шины адреса/данных для доступа к внешней памяти программ и данных;

- встроенный тактовый генератор. [1]

Кроме стандартных микроконтроллеров из семейства MCS-51 (80C51, 80C52) фирма Atmel создала также несколько собственных модификаций. Прежде всего, это сокращенные микроконтроллеры, выполненные в 20-ти выводных корпусах, AT89C1051, AT89C2051 и AT89C4051, обладающие различным объемом памяти и имеющие меньшее число линий ввода/вывода, чем их 40-ка выводные собратья, тем не менее являющиеся полностью программно и аппаратно с ними совместимыми в рамках доступных ресурсов. Мы используем в своем проекте микроконтроллер AT89C1051 из-за малого объема памяти используемой в данной работе.

Базовая структура микроконтроллеров совпадает с базовой структурой микроконтроллеров семейства MCS-51 и отечественных микроконтроллеров серий 1816/51 и 1830/51, однако микроконтроллеры многих типов содержат новые запоминающие и периферийные устройства, а некоторые устройства базовой структуры имеют иные характеристики

Микроконтроллеры семейства AT89 выпускаются для работы при разных значениях напряжения питания и тактовой частоты, определяемой частотой подключенного к микроконтроллеру кварцевого резонатора. Диапазоны значений напряжения питания (Vcc) и тактовой частоты (Fosc) у микроконтроллера указаны в Таблице 1. Ток потребления зависит от величины напряжения питания и тактовой частоты. В Таблице 1 приведены значения тока потребления в рабочем режиме (Icc) при максимальном значении напряжения питания и Fosc=12 МГц.

Таблица 1

Тип МК	Vcc (В)	Fosc (МГц)	Icc (мА)	N
АТ89С1051	2,7-6,0	0-24	15	20

Кроме рабочего режима в микроконтроллере может быть переведен в энергосберегающие режимы работы - режим холостого хода (Idle Mode) и режим пониженного энергопотребления (Power Down Mode).

В режиме холостого хода процессор остановлен, периферийные устройства продолжают работать, коды в IRAM сохраняются. Ток потребления уменьшается в 4-5 раз. Перевод в режим холостого хода выполняется по команде в программе, выход из режима - по сигналу сброса или при поступлении любого разрешенного запроса прерывания.

Микроконтроллеры выпускаются в корпусах разных типов с разным числом выводов, при этом число выводов, используемых для подключения микроконтроллера к схеме устройства, может отличаться от числа выводов корпуса. В Таблице 1 указано число выводов (N), используемых для подключения микроконтроллера к схеме устройства.

Микроконтроллеры, имеющие N=20, выпускаются в корпусах PDIP20 и SOIC20. Все микроконтроллеры семейства АТ89 программируются и перепрограммируются пользователем. [2]

Стандартно микроконтроллеры имеют 5 источников прерываний: 2 внешних прерывания, 2 прерывания по таймеру и прерывание от последовательного порта. Прерывание по каждому источнику может быть индивидуально разрешено или запрещено путем установки или сброса в соответствующих битов в регистре разрешения прерываний IE, расположенном в пространстве SFR. Для каждого из источников прерываний может быть запрограммирован один из двух уровней приоритета путем установки или сброса соответствующего бита в регистре приоритетов прерываний IP. [3]