过零触发光耦的选型及其实例分析（微波炉控制器）

 

      所以选择合适的单片机十分重要，在多年的家电产品设计中，经常用盛群半导体(holtek)的48系列及46系列8bit单片机设计微波炉控制器，无论在适应工作环境还是抗干扰等方面都完全满足要求，在成本及供货等方面比国外芯片也有更明显的优势。

　　

本文通过实际产品为例，以产品功能要求、方案确定和芯片选型、硬件设计、软件规划及编写等几部分介绍如何用单片机设计微波炉控制器。

　　

　　

设计产品首先了解产品的要求，了解越详细设计反复修改就越少，特别是关于影响芯片选型及输出控制等跟硬件直接相关的部分。本文介绍的微波炉控制器的主要功能如下：

微波加热，功率有10档。

烧烤加热，功率有2档。
热风烘烤加热，温度多档。
混合加热，有三种组合模式：烧烤加微波、烘烤加微波、烘烤加烧烤。
自动解冻，重量选择有20档。
自动菜单，6大类，各类分别有重量选择。
显示：88:88数码管，四周带14个图标。
按键：有功能选择键、启动键、取消键、热风烘烤键，时钟及定时键，自动菜单各功能键，总共11个。
编码开关：调节加热时间。
另有蜂鸣器、门检测和门灯控制。
　　

　　

了解产品的详细要求后，需要确定具体的实现方案，首先是选择合适的单片机。选择合适的型号主要要看两个方面：硬件资源和软件资源。要选择合理的单片机首先必须了解单片机的各系列及各款的资源，再了解需要什么样的资源，下面分别从硬件和软件来说明怎样根据要求选择单片机。在选择单片机时，整个产品的方案也基本确定。

　　硬件相关资源

　　

硬件相关的资源是指外围硬件相关的如i/o数量、特殊驱动、工作电压等。

　　

首先，选择合适的单片机系列。看供电电压及工作温度抗干扰能力等是否满足要求。盛群的mcu在系统振荡频率小于4mhz时供电电压供电范围为2.2v~5.5v，当8mhz时则为3.3v~5.5v，要提高系统的抗干扰能力，最好用5v电压供电，当供电电压较高时，mcu内部所有逻辑电平幅值较高，容差电压大，干扰更强才能改变其逻辑状态。工作温度，选择holtek的48和46系列工业级单片机，工作温度范围为-40℃~85℃，完全能满足微波炉控制器工作温度的要求。

 

在选择合适的系列时，还要看特殊资源的要求，如中断口、pwm、蜂鸣器驱动、a/d转换等；在此产品的具体要求中，需要检测炉腔的温度以及在产品中需要对交流风扇调速，温度检测需要a/d转换，交流风扇调速控制需要有过零中断，所以，在这个产品中选择了46系列单片机。但此产品不需要lcd驱动、高精度a/d转换及比较器等资源，则不选择ht46r6x、ht46r5x、ht46r1x等系列，而选择ht46r2x系列。

　　

再就是选择的具体i/o要求和什么样封装的单片机，在holtek单片机中同型号的单片机有多种封装，如ht46r23有dip28或sop28封装，也有dip24或sop24封装，其i/o分别为23个和19个。

　　

 

继电器驱动：微波、烧烤、热风烘烤、门灯/转盘、散热风扇共5个输出ports。
蜂鸣器驱动：1个输出ports
按键有11个：11个输入port
门状态检测：1个输入port
编码开关检测：2个输入port
显示数码管：5个com，9个段，需14输出port
过零中断检测：1个中断输入port
温度检测：1个a/d输入port
　　

简单加起来总共需要20个输出port，16个输入port。考虑复用i/o，将9个数码驱动段和5个公共端同时做输入检测；温度检测只能用a/d口pb.0，过零检测只能用单独的中断pa.5来检测，所以总共需要22个i/o，所以选择28pin的ht46r2x可以满足要求。

　　

　　

软件相关的资源主要包括程序空间即rom的大小和数据空间ram的多少，当功能较多且复杂时需要更多的rom和ram；当然还有定时器、中断、以及其它某些特殊的资源；前面已经选择了28pin封装的46r2x系列单片机，此产品功能相对比较丰富，程序空间要求比较多，选择4k的rom和192byteram的ht46r23应该能够满足要求，同样封装可以选择28pin的ht46r24，它有8k rom和384byteram，可以做后备选择，这样不必担心资源不够时换ic，反复修改硬件就很麻烦。

　　

总之，在选择资源时，要软硬兼顾，如果程序简单，硬件资源要求高，则可以选择封装小、i/o少的单片机，另外增加扩展ic来扩展i/o；当程序复杂，硬件资源要求少时，则选择较小封装、软件资源多的单片机。

 

　　

在选择主芯片时，已经在考虑部分电路设计了，显示、按键检测、输出驱动等都考虑好了，由于篇幅有限，只简单介绍几个关键问题：

　　

门检测电路：给单片机检测的门开关信号的同时，还要控制微波、烧烤、热风烘烤继电器的电源。

　　

供电部分：考虑数码管显示内容较多，驱动电流大，变压器尽量选择继电器和单片机独立供电，一方面降低变压器功率，同时可以让单片机的电源不受继电器的工作状态影响。

　　

过零检测和触发：选择合适的光耦和可控硅驱动电路，实现过零驱动，过零检测电路注意适当的滤波和隔离，减少通过电源耦合的干扰。