论文总字数：19064字

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 课题研究背景 1

1.3 课题的内容和要求 1

1.4 课题的目的和意义 2

第二章 控制系统总述 3

2.1 系统实现框图 3

2.2 系统功能的实现 3

第三章 各模块设计方案 5

3.1键盘电路设计 5

3.2显示设计 6

3.3报警设计 7

3.4图片存储设计 7

3.5微波炉加热原理分析 8

3.5.1 微波的产生 8

3.5.2 微波加热原理 9

3.5.3 微波炉加热原理 11

3.5.4 微波炉的结构 11

3.5.5 微波炉的心脏——磁控管 12

第四章 硬件设计 14

4.1系统控制核心STM32F103介绍 14

4.1.1 STM32F103主要性能 14

4.1.2 STM32F103引脚及功能 14

4.1.3 STM32F103内置功能 14

4.2显示电路设计 15

4.2.1 LED显示电路设计 15

4.2.2 触摸屏显示电路设计 15

4.3 蜂鸣器发生电路 17

4.4 电路原理图的绘制 17

第五章 软件设计 20

5.1 软件总体框图 20

5.2 定时器控制 22

5.2.1定时器时钟配置 22

5.2.2定时器编程控制 22

5.3 触摸屏编程控制 22

5.3.1 触摸屏显示编程 23

5.3.2 触控编程控制 23

5.4 蜂鸣器编程控制 23

5.5 各工作模式加热时间与火候 24

第六章 总结 25

6.1 论文总结 25

6.1.1 主要工作及结论 25

6.1.2 存在的问题 25

6.2 感想与收获 25

参考文献 27

致谢 28

可编程微波炉控制系统设计

徐天楠

电子与信息工程学院

摘要：本设计是基于STM32F103ZE的可编程微波炉控制系统，以单片机为控制核心，结合定时器和触摸屏进行定时控制。主要目的是设计一款操作简单、界面显示丰富的家用微波炉控制系统，相对于传统的微波炉多了烹调、烘烤和解冻三个智能功能。设计中主要涉及三大模块，一是微波炉功能的选择与设定；二是在液晶屏上对微波炉的工作模式及工作状态进行显示，三是将报警信息通过声音进行提示。首先通过触摸屏设置所需要的功能，再根据所选择的功能对食物进行相应时间和火候的加热的模拟。其中，通过触摸LCD实时显示加热时间、工作模式以及加热结束后进行声音报警提示等。

关键词： STM32单片机；智能控制；触摸屏控制

Design of programmable microwave oven control system

Tiannan Xu

Nanjing university of information science and technology

Abstract: The design is based on STM32F103ZE programmable microwave oven control system to single-chip control core, combined with timer and touch screen for timing control. The main purpose is to design a household microwave oven control system wich with a simple operation and a rich interface ,compared to the traditional microwave oven with cooking, baking and thawing three intelligent functions.The design mainly involves three modules, one is the microwave oven function selection and the establishment; the second is in the LCD screen on the working mode and the working state of the microwave display, the third is the alarm information through the sound prompts. First through the touch screen to set the required functions, and then according to the selected function of the food for the corresponding time and the heating of the simulation. Among them, by touching the LCD real-time display heating time, working mode and after the end of the sound alarm alarm and so on.

Keywords: STM32 single chip; intelligent control; Touch screen control

第一章 绪论

1.1引言

微波炉已经经历了五十几年的发展。时至今日，微波炉已经走进很多普通百姓的家中。我国是从1980年左右开始引进使用微波炉，目前的生产规模已经很庞大。现在，微波炉普及率最高的仍然是美国、日本以及一些欧洲其它的发达国家，这些国家仍然占据着微波炉的最大消费市场。随着社会的进步以及人们不断地追求着越来越高的生活质量，中国的消费者也越来越意识到微波炉的是一种使用便捷、操作简单的生活必须品，也开始接受和使用家用微波炉。微波炉从一开始的低端化、单一化不断地发展，变得越来越智能化、信息化、人性化以及多元化，其功能也越来越完善。

作为一款新生的家用生活用品，必然会受到人们的追捧。从过去的五十多年来看，微波炉越来越受到人们的喜爱，从一开始的单一功能、需要手动调节时间的简陋的微波炉发展到现在，已经实现了微波炉的智能化、多元化、信息化以及人性化。现在，大部分微波炉都有智能控制，不再需要人们手工干预，只需要按下启动按钮，设置好工作模式就可以开始正常工作，既方便又安全。

1.2 课题研究背景

目前市场上的微波炉大部分都采用了微电脑控制技术和传感器技术，使得微波炉的控制变得更加智能化，这也将是以后微波炉发展的主流方向。当然，这种智能化的微波炉不再需要人们手工干预，不要自己计算时间，只需要按下开始按键，微波炉通过内部的传感器加上系统的计算处理就可以自动调整相应的参数，实现相应的智能化操控。随着网络的迅速发展，微波炉还可以连接到网络上，也可以和手机进行连接，使用者可以预先放好食物，设置好预设时间以及相应的功能，实现预设功能，可以很方便地被人们接受以及使用。目前已经出现的有代表性的微波炉新品主要有三菱公司的RR-20T型双门微波炉、松下公司NN-CS1000蒸汽烤箱微波炉、日立MRO-A6000C智能微波炉等智能化高端微波炉。目前来看，功能单一的微波炉已经不能够满足人们的生活需求了，多元化、复合化的微波炉越来越得到使用者的追捧。如三菱公司的推出的RR-20T型双门微波炉，它的上半部分由一个烤制面包的烘烤箱构成，下半部分则是常用的微波炉，二者结合在一起使微波炉不再单一化，实现了微波炉的复合化功能。

1.3 课题的内容和要求

本设计所做的是以STM32F103单片机为控制核心的一款微波炉控制系统，主要涉及三大模块，一是微波炉功能的选择与设定；二是通过触摸屏显示其工作模式和工作状态，三是将报警信息通过声音进行提示。首先上电或者手动按复位键进行初始化操作，初始化触摸屏和界面显示、蜂鸣器、按键以及定时器等。然后根据触摸屏进行功能选择，设置预设时间（可选）等即可开始工作。时间显示为小时、分钟、秒，可以显示预设时间、剩余时间以及工作的时间，其中最大预约时间为23小时59分钟59秒。选择不同的功能加热的火候和时间都不相同，加热的火候根据8根LED灯模拟显示，触摸屏上也会显示百分比。当时间到之后蜂鸣器会响三声提示工作结束，此时触摸屏上的界面会回到初始状态。

1.4 课题的目的和意义

目前大部分微波炉控制器的操作功能和显示模式都相对单一，性能也不是很灵活。本设计采用基于ARM内核的STM32单片机，功能强大，定时精度准确显示方面采用3.2寸触摸屏，既可以在屏上进行触摸操作，又可以在屏上实时显示其工作状态以及工作时间，界面显示比较丰富，操作简单，还可以增加人机交互感。

为了能够适应时代的发展，微波炉作为一款家用生活用品也将会朝着智能化、多元化以及信息化的方向发展。本设计的目的是为了设计一款更加人性化、更加智能化、操作便捷、界面丰富的微波炉控制系统。但是本设计只对微波炉加热的原理做出分析，不做具体的硬件电路设计。

第二章 控制系统总述

2.1 系统实现框图

一般的家用微波炉控制系统包括按键输入、定时以及工作模式等。本系统包含以上全部功能以及添加的几个功能，工作模式设置、辅助按键及触摸屏输入、3.2寸触摸屏显示、定时器以及蜂鸣器提示等。本设计的控制核心选择的是STM32F103单片机，通过一些外设器件与单片机一起构成一个控制系统，实现触摸屏的输入与显示、定时器计时、火力输出大小模拟显示、辅助按键控制、SD卡存储图片等功能具体框图如图2.1.1。

图2.1.1 系统实现框图

电源电路：为整个系统提供稳定的工作电压及电流；

LED显示：用8个发光LED进行微波炉火候大小的模拟；

SD卡存储电路：存储显示的图片，并与单片机进行传输数据；

蜂鸣器：预设时间倒计时结束和工作时间结束时用来发声进行提示；

触摸屏输入及显示：显示各功能状态及各个时间的情况，通过触摸对各个状态以及时间进行控制；

辅助按键：不仅可以通过触摸屏控制，还可以使用部分按键对其进行控制。

2.2 系统功能的实现

系统启动之后，触摸屏上会显示预设时间、预设剩余时间、工作时间三个时间 均初始化为0时0分0秒。然后是功能选择，有烹饪、烘烤和解冻三个功能，接着是火候显示以及触摸控制的显示。此时整个系统属于锁定状态，必须通过点击触摸屏上的“调”，才能解锁调时间和功能，之后可以重复按“调”，达到选择调时分秒的功能，每次点击之后，处于选中的时间的数字会显示红色（正常为蓝色），表明此时的时或分或秒的数字正在处于调的状态，然后通过点击“加”或“减”调时间。然后在选择功能，烹饪、烘烤和解冻三种，都设置好之后再点击“确认”，系统开始工作，如果选择了预设时间则开始倒计时计算剩余时间，等到预设时间减到零，蜂鸣器会响一声，提示系统开始烹饪、烘烤和解冻三种功能之一，根据功能的不同加热时间和火候不同。如果没有设置预设时间，系统直接进入工作模式。此外，本设计还支持用户自定义工作模式，可以通过触摸屏上的“翻页”键进行选择，点击“翻页”之后会显示到第二页，此页是用于使用者自己设定工作的时间以及火候，不采用上述设定好时间自动加热，而是根据用户自己的想法自定义，具体功能图如图2.1.2。

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