关键词：智能微波炉；控制系统；设计要点
1.微波炉概述
微波炉是用微波来加热食品的，微波炉加热过程很短，其中养分和维生素丢失少，并且矿物质、氨基酸的存活率会比其他方法高许多。与煤炉、煤气相比较而言，其工作时不会产生类似于碳未完全焚烧而导致有害气体和烟尘，其工作加热食物是在炉腔中实现的，不会存在明火，用起来更加安全安心。
微波炉的电路控制系统将220V交流电压通过高压变压器的变压和高压整流器的整流，转换成4200V左右的直流电压，送至磁控管产生微波，微波能量通过波导管传到炉内腔中。因为金属的特性，微波不能穿过炉内，只能在炉腔中反复折射，反复穿透食品，被脂肪、含有水分的蛋白质的物质吸收能量，加热食品，这样才能完成加热过程。
2.智能微波炉的特点
微波炉作为家用电器之一，已广泛进入人们的生活，其类型也从最初的机械控制发展到目前的电脑控制。采用微电脑控制技术和传感器感测技术，实现微波炉的智能化加热烹调是微波炉技术发展的一大方向。这种智能微波炉无需使用者在操作按键上输入烹调时间、加热功率、食物重量等参数，只要按下启动键，微波炉内的传感器就检测到食物温度、整齐湿度等参数不断输出给电脑控制芯片，微电脑控制芯片进行一系列的运算、比较、分析之后，输出相应的指令，自动控制微波炉的加热时间和功率大小，实现智能化全自动烹调。
3.智能微波炉控制系统设计实例分析
通过上述对智能微波炉特点的分析，当前智能微波炉已经成为微波炉的主流产品，良好的控制系统设计是微波炉正常运行工作的基本保障。为此，本节对智能微波炉中可编程微波炉控制系统为例进行分析，其除了可以实现常规的解冻、烹调、烘烤基本功能之外，还可以实现微波炉面板关闭的自动监测，通过Internet对微波炉进行远程智能控制等。
该智能微波炉系统硬件设计以微控制器AT89C52为控制核心，基于RTX51实时多任务操作系统，结合所需的外围模块，完成键盘数据处理、控制LCD、生成LED 演示及音响信号、以及与计算机通信等功能，如图1所示。
图1 可编程微波炉控制器系统硬件原理框图
3.1单片机系统设计
单片机选用了低功耗、高性能的AT89C52，AT89C52片内含有8kB 快闪可编程擦除只读存储器的8 位CMOS 微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C31引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM 允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆微控制器系统通过状态检测模块和键盘控制器82C79，获取系统状态信息，以及来自4×4键盘的用户输入，并根据系统逻辑智能控制LED 与音响发生电路演示工作状态，同时由UART 端口控制132×64液晶显示，完成与用户的交互功能。通过使用Flash ROM（AT29C040A），系统可以存储预设烹调方案或由用户自定义自己个性化的方案，再由于其非易失性，兼而实现掉电恢复功能。MCU使用串口与计算机进行通信，可以由计算机控制系统功能，借助Internet实现远程操作、烹调方案下载、时间同步等信息控制功能。
3.2计时控制系统设计
计时控制模块是系统设计的核心，用来完成基本功能中的加热倒计时，以及时间日期显示和定时烹调两项扩展功能。时间日期显示功能被用来在待机状态显示当前的时间与日期。允许手动调教，且可以实现自动与计算机进行时间同步。定时烹调据用户设定的烹调属性，在预定的时间启动烹调任务。为了实现上述功能，在设计中采用AT89C52 的内部定时器0与软件计数器相结合的方式获得1Hz的时钟，定时器0工作在方式2即自动装入模式以保证精度。这时定时器周期T 可由下式表示：
其中K 为定时器初值、CLK 为系统晶振。考虑到串口通信，选定CLK为22.1184MHz，K为27。从式中不难看出，这时要获取1Hz 的时钟，计数器的预置数N 应对取整，即：
则系统获取的时钟频率即为：
完全可以满足系统计时功能。
3.3远程信息控制设计
远程信息控制是该微波炉控制器设计的特色之一。在设计中采用了信息家电的理念。通过与计算机接口相连，在设计中采用Browser Server（浏览器服务器）架构编写了Web 应用程序。与系统相连的本地PC 作为服务器，通过IIS（Internet information service）在Internet上发布远程控制界面。应用程序可以根据远程用户的输入发送操作指令给控制器，同时将控制器的响应信息和系统状态通过远程控制界面反馈给用户。
3.4音响控制电路设计
为了在加热计时结束时给出双音频提示音，该系统设计了8038的双音频发生电路，8038是单片压空函数发生器，可同时产生正弦波、方波和三角波，通过改变阻容搭配改变8038的调制电压即可实现对输出频率的调节。选择双音频叠加信号为440Hz和460Hz，分别通过两片8038产生。MCU在烹调结束时给出2秒的高电平信号，通过开关电路控制8038的输出，接着，两路输出在电阻上叠加后功率放大电路推动扬声器。
结束语
综上所述，本文重点对可编程微波炉控制系统的设计实例进行了分析，该微波炉控制系统设计完全达到了多功能多档位火力控制、显示测试、加热倒数计时及结束时双音频提示音等功能，并且在此基础上扩展了10级火力档位，采用了点阵LCD显示输出使界面更加美观，还实现了微波炉面板关闭的自动检测、远程信息控制、智能控制等扩展功能。
参考文献
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[4]魏云茂，肖蕙蕙，李川等.微波炉的智能控制系统设计[J].重庆工学院学报.2007.
论文作者:李颖异
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：微波炉论文; 控制系统论文; 系统论文; 智能论文; 可编程论文; 功能论文; 时间论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;