功能要求

    設(shè)計(jì)產(chǎn)品首先了解產(chǎn)品的要求,，了解越詳細(xì)設(shè)計(jì)反復(fù)修改就越少，特別是關(guān)于影響芯片選型及輸出控制等跟硬件直接相關(guān)的部分,。本文介紹的微波爐控制器的主要功能如下：
  微波加熱,，功率有10檔。
  燒烤加熱,，功率有2檔,。
  熱風(fēng)烘烤加熱，溫度多檔,。
  混合加熱,，有三種組合模式：燒烤加微波、烘烤加微波,、烘烤加燒烤,。
  自動(dòng)解凍，重量選擇有20檔,。
  自動(dòng)菜單,，6大類，各類分別有重量選擇,。
  顯示：88:88數(shù)碼管,，四周帶14個(gè)圖標(biāo)。
  按鍵：有功能選擇鍵,、啟動(dòng)鍵,、取消鍵、熱風(fēng)烘烤鍵,，時(shí)鐘及定時(shí)鍵,，自動(dòng)菜單各功能鍵，總共11個(gè)。
  編碼開關(guān)：調(diào)節(jié)加熱時(shí)間,。
  另有蜂鳴器,、門檢測和門燈控制。

方案確定和芯片選型

    了解產(chǎn)品的詳細(xì)要求后,，需要確定具體的實(shí)現(xiàn)方案,，首先是選擇合適的單片機(jī)。選擇合適的型號主要要看兩個(gè)方面：硬件資源和軟件資源,。要選擇合理的單片機(jī)首先必須了解單片機(jī)的各系列及各款的資源,，再了解需要什么樣的資源，下面分別從硬件和軟件來說明怎樣根據(jù)要求選擇單片機(jī),。在選擇單片機(jī)時(shí),，整個(gè)產(chǎn)品的方案也基本確定。

硬件相關(guān)資源
    硬件相關(guān)的資源是指外圍硬件相關(guān)的如I/O數(shù)量,、特殊驅(qū)動(dòng)、工作電壓等,。

    首先,，選擇合適的單片機(jī)系列?？垂╇婋妷杭肮ぷ鳒囟瓤垢蓴_能力等是否滿足要求,。盛群的MCU在系統(tǒng)振蕩頻率小于4MHz時(shí)供電電壓供電范圍為2.2V~5.5V，當(dāng)8MHz時(shí)則為3.3V~5.5V,，要提高系統(tǒng)的抗干擾能力,，最好用5V電壓供電，當(dāng)供電電壓較高時(shí),，MCU內(nèi)部所有邏輯電平幅值較高,，容差電壓大，干擾更強(qiáng)才能改變其邏輯狀態(tài),。工作溫度,，選擇Holtek的48和46系列工業(yè)級單片機(jī)，工作溫度范圍為-40℃~85℃,，完全能滿足微波爐控制器工作溫度的要求,。在選擇合適的系列時(shí)，還要看特殊資源的要求,，如中斷口、PWM,、蜂鳴器驅(qū)動(dòng),、A/D轉(zhuǎn)換等,；在此產(chǎn)品的具體要求中,，需要檢測爐腔的溫度以及在產(chǎn)品中需要對交流風(fēng)扇調(diào)速，溫度檢測需要A/D轉(zhuǎn)換,，交流風(fēng)扇調(diào)速控制需要有過零中斷，所以,，在這個(gè)產(chǎn)品中選擇了46系列單片機(jī)。但此產(chǎn)品不需要LCD驅(qū)動(dòng),、高精度A/D轉(zhuǎn)換及比較器等資源,，則不選擇HT46R6X,、HT46R5X,、HT46R1X等系列,，而選擇HT46R2X系列,。

    再就是選擇的具體I/O要求和什么樣封裝的單片機(jī)，在Holtek單片機(jī)中同型號的單片機(jī)有多種封裝,，如HT46R23有DIP28或SOP28封裝,，也有DIP24或SOP24封裝，其I/O分別為23個(gè)和19個(gè),。

    根據(jù)前面提到的功能要求,，其I/O的需求列舉如下：
繼電器驅(qū)動(dòng)：微波、燒烤,、熱風(fēng)烘烤,、門燈/轉(zhuǎn)盤、散熱風(fēng)扇共5個(gè)輸出ports,。
蜂鳴器驅(qū)動(dòng)：1個(gè)輸出ports
按鍵有11個(gè)：11個(gè)輸入port
門狀態(tài)檢測：1個(gè)輸入port
編碼開關(guān)檢測：2個(gè)輸入port
顯示數(shù)碼管：5個(gè)COM,，9個(gè)段，需14輸出port
過零中斷檢測：1個(gè)中斷輸入port
溫度檢測：1個(gè)A/D輸入port

    簡單加起來總共需要20個(gè)輸出port,，16個(gè)輸入port,?？紤]復(fù)用I/O,，將9個(gè)數(shù)碼驅(qū)動(dòng)段和5個(gè)公共端同時(shí)做輸入檢測；溫度檢測只能用A/D口PB.0,，過零檢測只能用單獨(dú)的中斷PA.5來檢測,，所以總共需要22個(gè)I/O,，所以選擇28PIN的HT46R2x可以滿足要求。

軟件相關(guān)資源

    軟件相關(guān)的資源主要包括程序空間即ROM的大小和數(shù)據(jù)空間RAM的多少,，當(dāng)功能較多且復(fù)雜時(shí)需要更多的ROM和RAM,；當(dāng)然還有定時(shí)器、中斷,、以及其它某些特殊的資源,；前面已經(jīng)選擇了28PIN封裝的46R2X系列單片機(jī)，此產(chǎn)品功能相對比較豐富,，程序空間要求比較多,，選擇4K的ROM和192byteRAM的HT46R23應(yīng)該能夠滿足要求，同樣封裝可以選擇28PIN的HT46R24,，它有8K ROM和384byteRAM,，可以做后備選擇，這樣不必?fù)?dān)心資源不夠時(shí)換IC,，反復(fù)修改硬件就很麻煩,。

    總之，在選擇資源時(shí),，要軟硬兼顧,，如果程序簡單，硬件資源要求高,，則可以選擇封裝小,、I/O少的單片機(jī)，另外增加擴(kuò)展IC來擴(kuò)展I/O,；當(dāng)程序復(fù)雜,，硬件資源要求少時(shí)，則選擇較小封裝,、軟件資源多的單片機(jī),。

硬件電路設(shè)計(jì)
    在選擇主芯片時(shí)，已經(jīng)在考慮部分電路設(shè)計(jì)了,，顯示,、按鍵檢測、輸出驅(qū)動(dòng)等都考慮好了,，由于篇幅有限,，只簡單介紹幾個(gè)關(guān)鍵問題：

門檢測電路：給單片機(jī)檢測的門開關(guān)信號的同時(shí)，還要控制微波,、燒烤,、熱風(fēng)烘烤繼電器的電源。

供電部分：考慮數(shù)碼管顯示內(nèi)容較多,，驅(qū)動(dòng)電流大,，變壓器盡量選擇繼電器和單片機(jī)獨(dú)立供電,，一方面降低變壓器功率，同時(shí)可以讓單片機(jī)的電源不受繼電器的工作狀態(tài)影響,。

過零檢測和觸發(fā)：選擇合適的光耦和可控硅驅(qū)動(dòng)電路,，實(shí)現(xiàn)過零驅(qū)動(dòng)，過零檢測電路注意適當(dāng)?shù)臑V波和隔離,，減少通過電源耦合的干擾,。

微波爐控制器電路原理圖如圖1,。

圖1  HT46X23微波爐原理圖

    另外,，PCB設(shè)計(jì)時(shí)注意強(qiáng)弱電分開，注意電源與地的分布,，注意生產(chǎn)的工藝性問題等,。總之,，合理的硬件設(shè)計(jì)和PCB布板對保證產(chǎn)品功能和性能十分重要,。