智能微波炉控制系统设计
摘要
随着科学技术的日益进步，电气控制与可编程控制器技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。各个地区的生产工厂和微波炉研发机构，为了实现微波炉消费者的需求，现已将各种先进的现代化技术应用于微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品。
系列PLC的智能微波炉控制系统，FX不但具课题设计是一个基于三菱FX
2N
有编程简单、通用性强、抗干扰能力强、可靠性高等优点，而且容易操作和维护，设计、施工以及调试周期也短。
本篇文章根据智能微波炉控制系统的控制要求，确定了基于PLC的智能微波炉控制系统的设计方案；完成了PLC主电路和辅助电路的设计；编写相应的梯形图，在熟谙了微波炉工作原理的基础上，对课题进行系统设计，利用可编程控制器，通过键盘输入模块，门限位与传感器模块等组成控制系统，完成了三种烹饪模式、三种定时时间、完成提醒和超高温报警等功能。本设计中使用到的主要软件有GX developer和GT designer3，其中GX developer是用来编写程序并调试程序的，GT designer3是用来对系统进行仿真的。
关键词：PLC；智能微波炉控制系统；仿真
ABSTRACT
With the progress of science and technology, electrical control and PLC technology and materials technology in recent years it has been a great development. Microwave R & D and production facilities in various regions at home and abroad, in order to meet the needs of consumer microwave ovens, various advanced modern technology used for microwave ovens, launched a series of new advanced microwave products.
Subject design is based on a Mitsubishi FX2N series PLC intelligent control system for a microwave oven, FX only with programming simple, versatile, strong anti-jamming capability, high reliability and easy operation and maintenance, design, construction and commissioning period is short.
This article according to the control requirements of intelligent microwave oven control system to determine the design of PLC intelligent control system based on the microwave oven; PLC completed the design of the main and auxiliary circuits; prepare the corresponding ladder, a key issue in the familiar system design after working principle of the microwave oven, the use of PLC programmable good, fast signal processing and control, aided by the keyboard input module, door stopper and sensor module composed of the control system, the completion of three cooking modes, three kinds of timing, completion reminders and ultra-high temperature alarm. Used in this design to the main software GX developer and GT designer3, where GX developer is used to program and debug the program, GT designer3 is used for system simulation.
Keywords:PLC;intelligent microwave oven control system;emulation
目录
1 绪论 (1)
1.1 设计意义 (1)
1.2 设计内容 (1)
1.3 设计要求 (1)
1.4 微波炉简述 (1)
1.5 微波炉的工作原理 (2)
2 总体方案设计 (3)
2.1 系统原理设计 (3)
2.1.1 系统总体框图设计 (3)
2.2 微波炉结构设计 (4)
2.2.1 微波炉结构图 (4)
2.2.2 微波炉控制面板设计 (5)
3 控制系统硬件设计 (6)
3.1 元件选择 (6)
3.1.1 PLC的选择以及基本参数 (6)
3.1.2 电机的选择以及基本参数 (7)
3.1.3 磁控管的选择及其基本参数 (8)
3.1.4 高压变压器的选择及其基本参数 (9)
3.1.5 高压电容器的选择及其基本参数 (10)
3.2 控制系统硬件设计 (10)
4 控制系统软件设计 (12)
4.1 PLC控制设计 (12)
4.1.1 PLC输入输出明细 (12)
4.1.2 PLC的I/O口分配表 (12)
4.1.3 PLC的I/O接线图 (13)
4.2 程序流程图 (15)
4.3 编程规则及其注意事项 (15)
4.4 程序说明 (16)
5 仿真调试 (25)
6 结束语 (29)
参考文献 (30)
致谢 (31)
附录 (32)
附录A 程序清单 (32)
1 绪论
1.1 设计意义
微波炉已经逐渐走进了我们大部分的家庭，使用微波炉给我们带来了很多的方便。微波炉有很多功能，设计中实现了微波炉的三大基本功能。①食品加热——使用微波炉进行食品加热既方便又快捷。在加热过程中，微波会以每秒24.5亿次的频率使食品中的极性分子（如水分子）震动摩擦，产生分子热。同时，使用微波加热不通过容器中介质的传热和散热，在微波炉中加热和食品的深度范围，加热，所以加热时间会缩短，升温速率加快，操作也简便。②食品解冻——冷冻食品在很短的时间内很难解冻，人们往往会很十分困苦。利用微波炉解冻，则可在微波所能到达的深度范围里内外同时受热解冻，速度快。微波炉从设计上保证了在解冻档解冻时，能最大限度地限制微生物繁殖，最大限度地保持食品原有的新鲜品味。③烧烤——一般家庭里都没有烤箱，因此在微波炉上配有简易的烧烤功能，对于普通家庭来说很方便。
PLC由于可靠性高：在超高温的故障下依然能进行超高温报警、功能完善、易学易用、系统设计周期短、体积小等优点成为现代工业控制的三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一。因此，课题设计采用PLC作为控制器。
1.2 设计内容
（1）硬件：分析微波炉的工作流程，设计全自动智能微波炉控制电路；控制器接线图；主电路图；电机选择；组件选型。显示电路；工作结束闪烁提示；提示电路；按钮控制电路。
（2）软件：设计智能微波炉控制程序。控制要求：能够控制智能微波炉的启动/停止/复原；箱门密封安检；当前工作模式显示；工作闪烁提示等。
1.3 设计要求
（1）绘制硬件接线框图；智能微波炉控制流程图及PLC的I/O口接线图。
（2）撰写设计说明书，并附程序清单及其功能注释。
（3）调试控制程序。
1.4 微波炉简述
微波炉（图1.1）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。
微波是一种电磁波。微波炉可以分为电源，磁控管，炉腔和控制电路等部分。电源给磁控管提供大约4200V的高电压，磁控管在电源所给的激励下，持续产生微波，微波通过波导系统，耦合到腔内。在入口处的空腔中有一个旋转的搅拌器，因为搅拌器是一个金属风扇，由于金属可以反射微波，搅拌器可以各个方向的旋转，所以微波能被反射到炉内每一个角落，因此炉内的微波的能量是很均匀的。微波炉的功率范围一般为500～1000W。
图1.1 微波炉示意图
1.5 微波炉的工作原理
（1）微波的特性
微波是一种频率为300MHz~300GHz 的电磁波，微波波长很短，拥有可见光的性质，沿着直线传播。微波炉里的金属材料能够满足微波的折射，而且微波碰到陶瓷、玻璃、塑料等绝缘物质可以穿透，在遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质时被吸收，在同一时间，微波电磁能量转化为热能。由于微波的高频率，微波传输需要高导电性的波导管。
尽管微波频段非常宽，但是用在微波加热的频段却很窄，主要原因是尽量使用较少的无线电频率，以防对微波通讯造成干扰。国际上，家用微波炉有915MHz 和2450MHz 两个频率，2450MHz 用于家庭烹调炊具，915MHz 用于医疗行业、消毒等工业、干燥等。
（2）微波炉的工作过程
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 总体方案设计
按照任务书设计的要求，课题设计是基于三菱PLC实现对微波炉的智能化控制。在熟知了微波炉的工作原理之后，通过使用可编程控制器良好的可编程能力，精确的信号处理能力和控制能力，和面板的按键模块，声光显示模块等的辅助组成了基于PLC的控制系统。
课题设计在烹饪模式显示、炉门密封、时间倒计时显示和加温完毕智能提醒等方面进行了设计。在课题次设计中，烹饪模式选择了加热、烧烤和解冻3种常用模式，这3种模式由3个LED灯反映，每1个灯对应1种模式。时间设置中，设定了10秒（10S）、1分钟（1Min）、10分钟（10Min）3个选择项，3时间模式也通过3个LED灯反映，每1个对应1种模式，用于选择加热的时间。炉门的密封通过一个限位开关感应，限位开关感应为高电平时，即为炉门关闭，反之，则为炉门打开，只有当炉门关闭时，微波炉才能工作。加温完毕后，设置LED灯和蜂鸣器同时进行提示。倒计时显示用于方便使用者知道需要等待时间，使用了四个触摸屏来显示。出于安全性的考虑，课题设计加入了超高温报警模块，用一个温度感应器做为输入，炉内温度高于规定的200℃时，报警器响起。如若报警器响起，此时可以按下停止/复原按钮，微波炉会返回初始模式，停止/复原按钮可用来清除之前按错的按钮、停止加热的功能，按下停止/复原按钮设备就返回初始模式。
课题设计的微波炉控制系统的使用顺序为：关好炉门后，选择工作模式，再选择工作时间，按下开始键。微波炉开始工作，倒计时结束后，完成提示会响应，再打开炉门，完成提示关闭，炉灯亮起，亮过十秒自动熄灭，即可开始下一次的工作。如遇炉内温度过高超过200℃，警报模块响应，此时需按下停止/复原键，系统回到初始状态。
2.1 系统原理设计
2.1.1 系统总体框图设计
因为PLC具有良好的可编程性，快速精准的信号控制能力和处理能力，通过键盘的输入模块，声光显示模块等的辅助组成了基于PLC的控制系统，如图1所示。
PLC
门状态输入
门状态输入
按键输入
按键输入
温度检查输入
温度检查输入
状态显示模块
状态显示模块
声光提示模块
声光提示模块
电机、继电器输出
电机、继电器输出
图1 系统原理框图
2.2 微波炉结构设计
2.2.1 微波炉结构图
图2 微波炉内部结构图
微波炉内腔，一共有九个结构，如图2所示。
①门限位开关：确保炉门封闭时，微波炉才能正常工作。
②视频窗：有金属屏蔽层，防止微波的泄露。可透过网孔观察食品烹饪
情况。
③波导口：将磁控管发射的微波进入腔体的通道。
④转轴：带动玻璃转盘转动。
⑤转盘支承：支承玻璃转盘并按其轨道转动。
⑥玻璃转盘：装好食品的容器放在转盘上，加热时转盘旋转，使食品烹饪
均匀，以达到理想的均匀烹饪效果。
⑦控制板：详见控制面板。
⑧光波管：安装在炉腔顶部，使用光波功能时发出光波。
⑨金属网架：光波烹饪食品时的托架。
2.2.2 微波炉控制面板设计
（1）按钮功能简介：
启动：当关好炉门之后，选择好了工作模式和工作时间后，按下此键之后，微波炉开始工作。
停止/复原：任何时刻，按下停止/复原按钮，微波炉停止工作，返回到初始状态。
加热：快速将磁控管发射的微波设定当前火力的合适加热的值。
烧烤：快速将磁控管发射的微波设定当前火力的合适烧烤的值。
解冻：快速将磁控管发射的微波设定当前火力的合适解冻的值。
10S：将微波炉工作时间设定为10秒。
1Min：将微波炉工作时间设定为1分钟。
10Min：将微波炉工作时间设定为10分钟。
（2）微波炉的控制面板
控制面板如图3所示。
图3 微波炉的控制面板示意
3 控制系统硬件设计
3.1 元件选择
课题设计中，因为微波炉的主要电路部分为转盘电路、风扇电路和磁控管电路。风扇和转盘都需要电机的带动，微波需要磁控管和高压变压器的合作发出。所以在选择元件时选择了这几个重要的元件：可编程控制器，转盘电机，风扇电机，磁控管，高压变压器，高压电容器。
3.1.1 PLC的选择以及基本参数
可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。它的适用范围广，功能强大，使用方便，使其已成为当代工业自动化的重要支柱之一[l]。PLC在国内外已广泛地应用在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、文化娱乐、环保及交通运输等各个行业[2]，PLC在其他领域，如家庭自动化和民用中的应用也是迅速发展，课题设计就基于PLC的智能微波炉控制系统进行设计。
PLC产品的种类繁多。PLC的型号不同，对应着其编程方式、性能、容量、
指令系统、结构形式、价格等均各不相同，适用的场合也各有侧重
[6]。所以，正确的选用PLC，有利于提高可编程控制系统的技术经济指标。
课题设计PLC选用三菱公司FX
2N 系列的，FX
2N
系列是三菱公司PLC是FX家族
中最先进的系列。具备高速处理及可增添大量满足单个需求的特殊功能模块等特征，为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
根据以上所提的功能要求，选择具体的可编程控制器，对所需的输入/输出要求进行了分析：
继电器驱动：加热、烧烤、解冻、转盘、风扇共5个输出口。
指示灯检测：烹饪模式（三个），定时模式（三个）、高温警报、完成提示，共8个输出口。
蜂鸣器驱动：2个输出口（一个工作完成提醒的蜂鸣器，一个高温报警蜂鸣器，与相应的提示灯合用）。
炉灯：1个输出口。
按钮：启动按钮、停止/复原按钮、烹饪模式按钮（三个）、定时按钮（三个）共8个输入口。
门状态检测：1个输入口。
温度传感器：1个输入口。
加起来总共需要14个输出口，10个输入口。
现在应用最广泛的程序编程控制器有三菱和西门子。
三菱程序编程控制器使用范围广、带宽稳定、成本低、传输质量高、速率快、构造易变通、适用面广可是数据处理比西门子弱，但是课程设计中对数据处理要求不高。
西门子程序编程控制器性能强大、可操作性强、有相应配套的伺服系统和组态软件但是价钱过高。
根据其输入输出点数，综合考虑选择三菱FX
2N 系列的FX
2N
-32MR型的PLC，
如图4所示。
图4 三菱PLC系列FX2N—32MR
三菱FX2N—32MR具备高速运算；系统配置即固定又变通；编程易懂简单；共同的外部设备；可自由的选择，丰富的品种；外部机器通讯简单化；令人安心的高性能；使用于多种特殊用途，等优点。输入点：16，16点继电器输出，符合课题系统要求。
3.1.2 电机的选择以及基本参数
普通微波炉中的风扇电机大都采用15~30W的单相罩极电机，其作用是对磁控管及高压变压器、炉腔等进行通风散热[3]。单相罩极电机主要特点：构造紧凑，起动转矩小，精巧美观，噪音低，维护方便简单，振动小。功率因数低约0.6，效率很低，25%以下。因此，课题设计选择的是YJ61/10-2。YJ61型主要用于微波炉、吸顶式空调、自动烘手机、冰箱、电教投影仪等。其技术参数如表1所示
风扇电机的主要作用是驱动风扇为炉腔及高压变压器、磁控管等进行通风散热。如果风扇电机不工作，就会造成磁控管温升过高，使热电断路器动作，切断微波炉的电源。
表1 YJ61/10-2电机技术参数
型号频率(Hz)输出功率(W)负载电流(A)转向电压(V) YJ61/10-2 5015.00.150逆时针220 转盘电机用于带动炉腔中的转盘旋转，使食品在微波场中的位置不断改变，使食品加热均匀。转盘电机通常由永磁同步电机和减速齿轮组构成，转速为5～8转/分，功率为3～5W。因此，课题设计选择的是49TYJ-B-3。其主要技术参数见表2和表2.1。
表2 49TYJ-B-3电机主要技术参数
转速噪音转矩空载功率绝缘电阻
30rpm<45db10Kgf.cm<8W>100MΩ
表2.1 49TYJ-B-3电机主要技术参数
额定频率额定电压温升绝缘强度空载电流
50Hz220V60K 1500VAC/min <25mA
3.1.3 磁控管的选择及其基本参数
磁控管是一种用于产生微波能量的真空电装置，如图5所示。管内电子与高频电磁场发生互相作用在互相垂直的恒定电厂和恒定磁场下，从恒定电场中获得到的能量转化为了微波能量，这样就能实现产生微波能的目的。磁控管主要由磁控阴极和阳极、能量耦合装置、磁路和调谐装置五部分组成。固定频率的磁控管中不设调谐装置。
其工作原理（如图6所示）：在接通电源之后，高压变压器的次级灯丝线圈产生3.3V交流电提供给磁控管的灯丝。同时，高压绕组产生2100V的交流高电压经过高电压电容器的电流限制，磁控管阳极被加上经过二极管整流之后得到的4200V的直流高压，实现加速电场。使阴极发射的电子向阳极加速运动。在电子向阳极加速运动的过程之中还受到永久磁铁形成的垂直向上的磁场作用，所以电子是进行边旋转边向阳极加速运动，旋转速度也不断变快。阳极为内齿轮状，形成了偶数个空腔，这被称为谐振腔。每个谐振腔就是一个微波谐振器，它的谐振频率取决于谐振腔尺寸。当电子通过共振腔的扇区时，电子会发生振荡，而且频率会一直增加。微波是电子频率到达2450MHz形成的，由波导管口发射，再转移到炉内对食物进行加热。
图5 磁控管结构图图6 磁控管的工作原理
1-阴极；2-阳极；3-天线；4-磁铁 1-阴极；2-阳极；3-谐振腔；4-电子经过查阅资料之后，课题设计选择的是2M217系列磁控管，此磁控管的性
能参数为表3所示。
表3 2M217系列磁控管性能参数
阳极电压平均功率频率阳极电流灯丝电压耐压绝缘（min）4.2±0.2KV 945±40W 2458±10MHz 300mA 10±2A 10KVDC 200MΩ3.1.4 高压变压器的选择及其基本参数
高压互感器是一种特殊的漏磁变压器，变压器的结构在图7所示。由图可以发现，高压变压器由3个绕组构成，交流220V市电电压加在此绕组之中；两个为各自的独立次级绕组；就是输出交流3.3V的灯丝电压绕组和输出交流2100V 左右的高压绕组。在初、次级绕组中有一定几片厚度的硅钢片，可以使其形成一个高磁阻隙磁的磁分路。当高压变压器工作时，磁分路中会产生一定量的漏磁通，它可以控制着变压器的输出电流，使磁控管的工作电流保持相对稳定的状态。
图7 微波炉高压变压器结构图
这种变压器可以在市电波动范围较大的情况下保持磁控管阳极电流的稳定，因而在微波炉中得到了广泛的应用，除了特种产品之外，几乎所有的微波炉都采用这种变压器[3]。
3.1.5 高压电容器的选择及其基本参数
在微波炉电路中，高压电容的主要作用就是“倍压”作用。高压电容与高压二极管组成半波倍压整流电路，将高压变压器次级输出的2100V交流电压，进过半波倍压整流就可获得磁控管阳极所需的4200V直流高压，又可使高压变压器减轻总量和缩小体积。
微波炉的高压电容器规格是1uf ，耐压大约2000V交流。内部并联了一个10M欧姆的电阻作为关机后高压电容的泄放电阻。
3.2 控制系统硬件设计
图8为智能微波炉控制系统的主电路控制图。
图8 主电路图
QF1、QF2是低压断路器，又叫做自动空气开关。低压断路器可用于电能的分配，可以不频繁地启动异步电动机，还可以实现对电源线路和电动机的保护功能。在线路发生短路、欠电压和过载这些故障的情况下可以自动的切断电路，熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等器件具备的功能，低压断路器同样也具备，最重要的是在故障电流被分断以后基本上都不必更换各零部件，所以低压断路器被广泛地使用着。
FU1～FU3是熔断器，熔断器的结构简单、价格便宜、使用起来很方便，主要作为供电线路和电气设备的短路保护，当通过熔断器的电流超过某一范围且过了设定的某一段时间之后，电流在熔断器的熔体部分上面产生的热转盘电机的量会把熔体的某一部分融化掉使电路断开，这样就可以保护电路和设备。
KM1～KM6是接触器，接触器是一种自动切换开关，主要用来较频繁地开断交直流主电路和大容量控制电路等大电流电路。KM1为转盘电机的继电器；KM2为风扇电机的继电器；KM3为炉灯的继电器；KM4～KM6相应为加热模式、烧烤模式、解冻模式的继电器，其工作原理为，利用变比不同，电压不同，磁控管发出的微波不同，就呈现出工作模式的不同。
FR1、FR2是热继电器，热继电器是利用电流的热效应原理，然后在电动机出现其不能承受的过载的时候切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。当电动机的工作电流不超过额定电流时，热继电器应该可靠的不动作。
智能微波炉控制系统设计
智能微波炉课程设计 题目基于PLC的智能微波炉控制系统设计 同济大学 专业机械设计制造及其自动化班级机电 B 学号080221 学生姓名傅威东 指导老师XX、XXX 完成日期2011年11月
随着科学技术的进步，电子技术传感技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微波炉消费者的使用要求，将各种先进的现代化技术应用微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品。这些微波炉新产品，反映了微波炉技术发展趋势，这些趋势主要表现在以下几个方面。 （1）多功能。随着现代化人们生活节奏的加快以及追求生活质量的提高，对于食物的加工烹饪也提出了更高的要求，因而出现了多功能的微波炉。比如将电烤箱的烧烤功能元件加入微波炉，制造出的微波炉烧烤组合微波炉，就是一个例子。这种微波炉目前在国内已经非常普遍，其优点就在于利用微波炉能量快速烹调，使食物具有更好的口感和视觉效果效应。 （2）智能化。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。这中智能化的微波炉，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，只要按一下启动键，微波炉内的传感器就将检测到的食物温度、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）节能化。松下公司将变频技术应用于微波炉推出的变频微波炉产品，通过将市电电源换为变频电源，能将50Hz的电源任意转换成20000~45000Hz的高频电源，供给微波炉产生电路，使微波炉的输出功率随着电源频率的变化而改变，从而改变了以往微波炉利用占空比原理调节微波炉输出功率的方式，不仅使得微波炉能量产生电路的供电系统的体积重量大大减小，而且使得耗电量减少了四分之一左右。 （4）健康化。随着人们健康环保意识的增强，对于食品中热量的限制也愈加重视。作为现代化食品烹调器具的微波炉，能烹调出低热量的保健食品。 1.2 微波炉概述 电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉其实就是用微波来煮饭烧菜的。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是一种电磁波。微波
新型智能交通信号控制系统(终)
新型智能交通信号控制系统 报名号：BS2011-B241设计者：GARDING指导教师：匿名 摘要：本作品针对当前日益严重的交通拥堵问题，以EXP-89S51单片机为核心，设计出了一种新型智能交通信号控制系统，实现了对交通信号灯的实时智能控制。该新型控制系统在控制方案上采用了我们自主设计的新型两级模糊控制方案，该方案是一种同时具有自适应控制、分级模糊控制、相位繁忙优先和准确显时等优势的控制方案，更适用于实际的交通情况，且已获国家实用新型专利和相关论文已在科技核心期刊《现代电子技术》上发表。在软件设计上，采用了MATLAB和VB进行动态模拟，并与当前正在采用的几种控制方案进行了对比验证，验证了新方案的优越性。在硬件设计上，我们采用了EXP-89S51单片机、SP-MDCE25A 交通灯模组、E-TRY通用板和倒计时LED数码管模块等，并搭建了较好的逼真的外围平台来对其实现更具真实性的实时控制。该作品不论是在创新性、实用性、技术先进性，还是在可靠性、经济性上都具有很强的优势。 关键词：智能交通信号新型两级模糊控制 VB动态模拟 EXP-89S51单片机 1、系统总体方案介绍 1.1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理 我们自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理如图1所示： 图1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理图在该系统中，交叉口的交通参数经检测装置检测，将被测参数转换成统一的标准电信号，再经A/D转换器进行模数转换，转换后的数字量通过I/O接口电路送入新型两级模糊控制器再到控制台。 在新型两级模糊控制器和控制台内部，用软件对采集的数据进行处理和计算，然后经数字量输出通道输出。输出的数字量通过D/A转换器转换成模拟量，再经驱动模块对交通情况进行控制，从而实现对交叉口的实时智能交通控制。 1.2 基于EXP-89S51单片机的新型智能交通信号控制系统的总控制系统设计 本系统运用我们的新型两级模糊控制方案，采用了EXP-89S51来控制智能交通系统。系统的整体结构框图如图2所示：
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微波炉控制系统设计 学校：广东技术师范学院天河学院系别：电气工安程系 班级：本电信091 组员：李嘉骏、曾访云、刘开云 指导老师：陈吹信、刘炽辉
目录 一.概述 二.方案的选择与比较 三、系统模块的设计与比较 四、原理图
一.概述 随着科技的日益进步，家电行业的竞争越来越激烈，而且人们的收入有所提高。因此，日常的小型家电就可以进入百姓家，如微波炉。而一款功能强大的微波炉更能受到广大百姓的喜爱。因为，一款功能强大的微波炉能给人们带来极大的方便。更重要的是微波炉的功能是有控制系统了来决定，于是我们决定设计一个微波炉控制系统，在原有功能的基础上如（烤、烘等功能）再加上新的功能如（语音提示等扩展功能）。从而能够在微波炉销售市场中脱颖而出。主控部分采用STC89C52芯片，外围部分由4x4键盘，语音模块，显示模块等组成。 其中，4x4键盘主要用来对微波炉的工作方式进行设定，语音模块主要用来对用户的提示，该功能的引入一定能让微波炉的销售量大幅度的攀升，该功能也是本次设计的一大特色，而且，这一功能可以给用户带来极大的方便，大大避免了用户因为一时的遗忘而导致食物被留在微波炉内，而显示模块部分是用来显示微波炉的工作状态和食品的加工的情况，让用户能对微波炉的工作状态有一定的了解。其次，该微波炉还带有自我保护功能。例如，当微波炉内检测到没有食物的话，微波炉是不会正常工作，并给出相应的提示，这样的话就避免了因空烧而带来不必要的能源浪费。而实际中微波炉的工作原理是这样的，用微波来加热，用的频率是24. 5亿赫左右的超短波，它由磁控管产生，经微波炉金属器壁反射再反射后，被炉中的食物吸收。食物能吸收微波是因为食物中含有水分。水分子为极性分子，一端为正极，一端为负极，而微波是电磁波，有正半周与负半周。24. 5亿赫即表示该微波在一秒钟内变换正负极达24. 5亿次，每换一次，水分子即跟随反转一次；由于水分子一直振动反射，也就摩擦生热，热被食物分子吸收，食物就会变热、变熟。
智能照明控制系统方案设计
灯光控制系统方案
一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时，通过专用接口 元件及软件，可能 直截接入电脑进行实时监控，或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令→接受指令→执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成
诺雅照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。
系统结构图
二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点： 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计，能营造出一种温馨、舒适的环境，增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣，从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使学生有个很好的学习环境，而且还可以产生一种艺术欣赏感，对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有
智能家居家电控制系统系统设计说明
xx家电控制系统设计说明 一、定义 智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭（ElecctronicHome、E-home）、数字家园（DigitalFamily）、家庭网络（Home Net/Networks for ome）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑 （IntelligentHome/Building），在我国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 二、表述 智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小
智能交通信号灯控制系统设计
智能交通信号灯控制系 统设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。 图 1 传统双机容硬件错示意图
交通信号控制系统解决实施方案
交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。
（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。
?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油
基于PLC的智能微波炉控制系统设计
课程设计说明书 题目基于PLC的智能微波炉控制系统设计 同济大学浙江学院 专业机械设计制造及其自动化班级机电B学号080221 学生姓名傅威东 指导老师XX、XXX 完成日期2011年11月 随着科学技术的进步，电子技术传感技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微波炉消费者的使用要求，将各种先进的现代化技术应用微波炉，推出了一系列新颖先进的微波炉产品。这
些微波炉新产品，反映了微波炉技术发展趋势，这些趋势主要表现在以下几个方面。 （1）智能化。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。这中智能化的微波炉，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，只要按一下启动键，微波炉内的传感器就将检测到的食物温度、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。 （2）多功能。随着现代化人们生活节奏的加快以及追求生活质量的提高，对于食物的加工烹饪也提出了更高的要求，因而出现了多功能的微波炉。比如将电烤箱的烧烤功能元件加入微波炉，制造出的微波炉烧烤组合微波炉，就是一个例子。这种微波炉目前在国内已经非常普遍，其优点就在于利用微波炉能量快速烹调，使食物具有更好的口感和视觉效果效应。 （3）节能化。松下公司将变频技术应用于微波炉推出的变频微波炉产品，通过将市电电源换为变频电源，能将50Hz的电源任意转换成20000~45000Hz的高频电源，供给微波炉产生电路，使微波炉的输出功率随着电源频率的变化而改变，从而改变了以往微波炉利用占空比原理调节微波炉输出功率的方式，不仅使得微波炉能量产生电路的供电系统的体积重量大大减小，而且使得耗电量减少了四分之一左右。 （4）健康化。随着人们健康环保意识的增强，对于食品中热量的限制也愈加重视。作为现代化食品烹调器具的微波炉，能烹调出低热量的保健食品。 （5）操作简便化。采用各种液晶触摸式控制面板和声控传递系统，使得这种多功能微波炉的操作变得简单易行。 1.2微波炉概述 微波炉其实就是用微波来煮饭烧菜的。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是一种电磁波。微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向
智能交通信号灯控制系统设计
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
微波炉系统设计
1 选题的目的和意义 1.1 选题的背景 在现代人快节奏生活中，微波炉已成为便捷生活的一部分。随着控制技术和智能技术的发展，微波炉也向着智能化、信息化发展。而现有市售的微波炉其主要弊端为：不能按既有程序进行烹调，需要使用者根据食物的类型、数量、温度等因素去设定微波炉的工作时间，若设定的工作时间过长，含水分较多的食物可能会产生过热碳化的现象，若时间过短则达不到预期的烹调效果。不仅在节能方面未做过多考虑，使用者还需要经常翻看使用说明书才能完成操作过程。针对这些问题，笔者认为有必要研制一种操作简单且烹调效果好的微波炉，根据一些家常菜按固定程序烹调的现象，可采取分时、分档火力加热，节时又节能。 1.2 设计的目的和意义 目前大部分微波炉控制器采用单片机进行设计，电路比较复杂，性能不够灵活。本设计采用先进的 EDA 技术，利用 VHDL 设计语言，设计一种新型的微波炉控制器。该控制器具有系统复位、状态控制、时间设定、火力档位选择、烹饪计时、温度控制、显示译码和音效提示等功能，基于 FPGA 芯片实现。 该微波炉控制系统，除实现常规的解冻、烹调、烘烤的基本功能外，还进行了创新设计，实现了微波炉的自定义设置。 本系统控制部分以 FPGA 芯片为核心，通过功能按键设置和手动数据输入，完成不同功能时自动以预置方案或者自定义方案加热。其
中，预制方案提供烹调、烘烤、解冻等系统烹调流程，仅供用户选择，无需设置；而自定义方案，用户根据食物含量、重量等手动设置时间、温度和选择火力等操作。在烹饪过程中，能通过数码管显示或者指示灯提示知道食物的成熟度，可以智能控制。 该系统在功能执行时，能实现门开关检测、键盘输入扫描、温度控制、LED 显示、工作状态指示、蜂鸣等。 1.3 选题的技术现状 目前大部分微波炉控制器采用单片机进行设计，电路比较复杂，性能不够灵活。本文采用先进的 EDA 技术，利用 Quartus II 工作平台 VHDL 设计语言，设计一种新型的微波炉控制器系统。该系统用VHDL 编程实现各底层模块的功能，顶层设计用图形输入完成。该系统具有系统复位、时间设定、烹饪计时、温度控制和音效提示等功能，在 FPGA 上实现。 2 题目的主要内容 本课题是基于 FPGA 的微波炉控制器设计，即设计一个具备定时、温控、信息显示和音响效应提示功能的微波炉控制器，实现一些功能：·该微波炉控制器能够在任意时刻取消当前工作，复位为初始状态。 ·可以根据需要设置烹调时间的长短，系统最长的烹调时间为 59 分 59 秒；开始烹调后，能够显示剩余时间的多少。 ·可以根据需要设置烹调最高温度值，系统最高的烹调温度为999℃；开始烹调后，能够显示系统当前温度值。
基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案
基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案 随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。 家庭智能化即智能化家居 (Smart Home)，亦称数字家园(Digital Family )、家庭自动化(Home Automation )、电子家庭(E-home)、智能化住宅(Intelligent Home )、网络家居(Network Home )、智能屋(Wise House, WH)、智能建筑(Intelligent Building、等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分，一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。 1智能家居系统体系结构 家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对 讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图1所示。 图1智能家居系统结构框图 2系统主要模块设计 2.1照明及设备控制 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个 由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智 能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触 发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触 发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主
基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现
基于单片机的智能交通灯控制系统设计 与实现
诚信承诺书 本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期：年月日
基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现 摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52RC单片机以及单片机最小系统和74HC245电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：交通灯；单片机；显示；计时；车流量
Design and implementation of intelligent traffic lights control based on MCU Abstract In recent years along with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and promote the traditional control detection technology is updated. In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure of hardware and software combination, to be perfect. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealership traffic lane, people walkways, everything in good order and well arranged. So what to rely on to realize it in order? Is the traffic lights on the automatic command system. A lot of traffic signal control. This system uses STC89C52RC and 74HC245 system and the smallest transistor driving circuit and a periphery of the keys and digital tube display and other parts, a design based on the single chip design of traffic lights. Design through one of two common cathode nixie tube display, and can be key to regular set. This system is practical, simple operation, strong expanding function. Keywords: Traffic light，SCM，Display，Timing，Traffic flow
微波炉控制系统
河北工业大学计算机 硬件技术基础（MCS-51）——微波炉控制系统设计报告学院土木工程班级姓名学号 成绩 _ _ 一、设计题目： （编号12）微波炉控制系统设计 二、设计目的： （1）模拟微波炉的控制系统，实现部分功能，包括：①大小火力的选择；②设定温火加热时间并显示；③时间倒计时并通过LED显示；④设置蜂鸣器来警告加热时间到；⑤设置中断来模拟开门等。 （2）通过试验进一步加深对MCS—51单片机内部结构和程序设计方法的理解。 （3）通过两个人的合作，增强团队精神。 三、总体设计 1、分析问题的功能 本设计主要预实现以下工作流程： 1）按下电源键，指示灯亮，LED显示00，单位是秒。 2）通过键盘设置需要加热的时间，在LED上进行显示。 3）时间设定完后，通过大小两个按键，选择火力大小，启动微波炉开始工作。 4）LED显示剩余工作时间，定时时间到后蜂鸣器鸣叫，LED显示消失，火力指示灯和电源指示灯均熄灭。 5)微波炉运行过程中，若按下K1键，则微波炉停止工作，LED显示灭，指示灯灭。 2、系统总体结构设计 1）硬件设计： 单片机：MCS-51单片机 I/O接口：P1口和P3口
其他硬件设备：3个LED 灯(LED1、LED2、LED3)、 3个SWH 键(SWH1、SWH2、SWH3)、 一个K 键（K1）、 LED 显示（LED6、LED7）、键盘（S0—S9）、蜂鸣器。 设定 8031时钟频率 11.0592 MHz 2）软件设计：（具体见程序清单中的文字解释） 四、详细设计： 1、硬件详细设计： 1）画出电路图； 指示灯控制 LED 显示和键盘控制
智能控制系统课程设计
目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)
有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。
智能家居控制系统设计
智能生活智慧人生智能家居控制系统解决方案 广东领航者科技有限公司
一、概述 本方案设计采用witlife智能家居控制系统。 维德莱夫品牌源自澳大利亚，始创于1989年， Witlife维德莱夫—智能生活·智慧人生，系智能化酒店，智能化家居的领航者，在大洋洲和大中华地区设有研发和业务机构。在全球40多个国家和地区设有经销商和代表处。为智能化生活的进一步发展奠定了厚实的基础，为智能化领航起到了决定性作用。公司自创立以来始终不变的核心理念：为智能生活，提供人性化、专业化的全程智能服务，实现超乎客户满意的惊喜。 Witlife维德莱夫大中华地区总部成立于2010年，Wit life维德莱夫是一家专业从事家庭智能化控制产品与解决方案的研发、生产、销售和服务的全球知名企业，是全球知名的智能家居公司。 Witlife维德莱夫智能家居系统，是采用自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术、无线射频(RF)技术于一体的智能控制系统。具有实时显示、即时控制、预设控制、远程控制等功能，可以用家用电脑、手机、平板电脑、RF遥控器、触控面板等多种方式进行控制。通过网络可以完全掌控家庭、酒店所有的灯光、空调、电视、音响、热水器、饮水机、电饭煲、房门、窗帘、供养、浇花等。 Witlife维德莱夫，智能生活，智慧人生，一切尽在掌握之中。 推出的世界上最先进的网络家居控制系统，广泛应用于现代住宅中的安防监控、灯光窗帘、温度湿度、音乐影院等智能控制，并能无
缝接入小区网络对讲、家庭物联网。 二、网络家居控制系统的设计标准 本设计方案主要参照以下设计标准： 1、JGJ/T16-92 （民用建筑电气设计规范） 2、EN50090 （欧洲电工标准） 三、智能家居系统结构原理 智能家居控制系统采用目前最先进的网络架构，分散控制各个子系统，最适合现代家居的应用，其结构如下： 智能家居控制系统结构 智能家居控制系统的基本构成是网络点，网络点通过网络线接入路由器构成的家庭局域网。可以高速双向传输控制、信息、视频、音频等。 由上图可看出，智能家居控制系统平台能够搭载各种控制子系统，除了继电器控制信号，它能控制任何控制协议，传输任何音频、视频、信息数据，并能双向反馈。 智能家居控制系统具有： ?居家安防控制 ?居家监控系统 ?灯光智能控制
智能交通灯控制系统的设计
智能交通灯控制系统的设计
前言 1.1 概述 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月益的更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。 随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。 1.2 基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义 国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1.经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另一车道车辆较少，放行时间应该短些。2.没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，例如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。 基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。
交通信号控制系统方案
交通信号控制系统 1.1项目概述 对当地的简单介绍及交通状况的分析。 1.1.1系统概述 城市交通的管理与控制是智能交通系统的重要组成部分，城市交叉口的通行能力是决定道路通行的关键。交通信号控制系统对城市交叉口进行系统化协调控制，能缓解拥堵区域的交通压力，使交通流量在整个城市范围内的分配趋于合理，能够降低或消除对道路的瓶颈影响，提高道路的通行能力和服务水平。 交通信号控制系统的发展经历了点控、线控和面控3个阶段： （1）每个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行，不与其邻近交叉口的控制信号有任何联系的，称为单个交叉口交通控制，也称为单点信号控制，俗称“点控制”。 （2）把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式联结起来，同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时，不致经常遇上红灯，称为干道信号联动控制，也叫“绿波”信号控制，俗称“线控制”。 （3）以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象，称为区域交通信号控制系统，俗称“面控制”。 1.1.2设计目标 交通信号控制系统目标如下： （1）降低交通延误，降低停车次数，提高车速，降低机动车油耗，减少交通污染，改善城市环境； （2）科学控制交通流，最大限度利用现有道路，提高道路的通行能力； （3）使交通有序运动，从而改善交通秩序，有利于交通安全； （4）节省警力，降低交警的劳动强度。 1.1.3设计原则 根据我公司多年来在城市智能交通领域的建设经验，对公安、交通行业业务需求的深入理解，结合我国交通发展的现状，根据信号控制系统设计理论，在设
计过程中秉承以下原则： 1.1.3.1标准化原则 交通信号控制系统严格按照公安部颁布的标准GA47-2002《道路交通信号控制机》和GB/T20999-2007《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》规定的技术要求进行设计，所有数据格式与接口均符合国家标准，并在此基础上加以完善，以适应各地的交通状况。 1.1.3.2先进性原则 采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、高清化、网络化、模块化，使系统具有“国内领先，国际先进”的总体水平，能够适应交通控制未来发展的要求。 1.1.3.3实用性原则 系统提供清晰、简洁、友好的中文操作界面，操控简便灵活，易学易用，便于管理和维护，系统具有自动恢复功能，整个系统的操作简单、快捷、环节少，以保证不同的操作者都能熟练操作系统，具有高度友好的界面和使用性。 系统设计、选材、选型符合国家及行业的有关标准，与用户及其上级管理部门的有关规定要求相适应，与用户在经济能力方面实际情况相吻合。 1.1.3.4可靠性原则 交通信号控制系统选用集成度和稳定性高的设备，具有系统自诊断和维护管理功能、远程设备监控、数据备份等功能。室外设备具有耐高温、耐高湿、耐低温，防雷、防尘等特性，保证系统的正常可靠运行。 1.1.3.5安全性原则 交通信号控制系统具有防误操作特性，通过合理的硬件结构设计、有效的外场保护措施以及完善的内部管理机制有效避免系统遭到恶意攻击和数据被非法提取的现象出现，保障系统的信息安全。同时通过数据加密、备份、补录、恢复等措施，提高系统在传输链路故障时的数据完整性及安全性。 1.1.3.6经济性原则 交通信号控制系统的可靠性得到提升，因此系统的维护成本显著下降。采用技术先进的设备，通过最优化的系统集成，设备使用寿命长，系统经济性显著提高。