一、简介
微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有"个性"，微波碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。 微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿Hz的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物"煮"熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其它各种炉灶的热效率无法与它相比。而微波炉由于烹饪的时间很短，能很好地保持食物中的维生 素和天然风味。比如，用微波炉煮青豌豆，几乎可以使维生素C一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌。使用微波炉时，应注意不要空"烧"，因为空"烧"时，微波的能量无法被吸收，这样很容易损坏磁控管。另外，人体组织是含有大量水分的，也会吸收微波，因此，一定要在磁控管停止工作后，再打开炉门，提取食物。 二、微波炉的工作原理
1、炉腔：炉腔是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能并对食品进行加热的空间。为了使炉腔内的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有专门的装置。最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。目前，则是在微波炉的炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起绕电机轴旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，来达到炉内食品均匀加热的目的。国内独创的自动升降型转盘，使得加热更均匀，烹饪效果更理想。 平板式炉腔通过腔内壁对微波反射达到均匀加热的目的。
2、炉门：炉门是食品的进出口，也是微波炉炉腔的重要组成部分。对它要求很高，绝对不能让微波泄漏出来。炉门由金属框架和玻璃观察窗组成。观察窗的玻璃夹层中有一层金属
微孔网，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。由于玻璃夹层中的金属网的网孔大小是经过精密计算的，所以完全可以阻挡微波的穿透。钛膜也可以作为微波炉炉门的材料。
为了防止微波的泄漏，微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成。炉门没有关好，就不能使微波炉工作，微波炉不工作，也就谈不上微波泄漏的问题了。
为了防止在微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构，或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在门内设置的一条异型槽结构，它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵消，这样微波就不会泄漏了。
由于门封条容易破损或老化而造成防泄作用降低，因此现在大多数微波炉均采用抗流槽结构来防止微波泄漏，很少采用硅橡胶门封条。抗流槽结构是从微波辐射的原理上得到的防止微波泄漏的稳定可靠的方法。广东格兰仕企业（集团）公司生产的格兰仕微波炉所采用的就是国际上最先进的抗流槽结构和生产工艺，加上其开发研制的多重防微波泄漏技术，使微波泄漏控制技术达到国际先进水平。广东美的集团生产的美的微波炉采用三层钛膜镜面，不但达到了有效防微波泄露的目的，而且使微波炉外表更显美观。
3、电气电路：电气电路分高压电路、控制电路和低压电路三部分。
3.1高压电路：高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括磁控管、高压电容器、高压变压器、高压二极管。
3.2磁控管：磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。磁控管工作时需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的阴极电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。
3.3 低压电路：高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压电路，也包括了控制电路。主要包括保险管、热断路器保护开关、联锁微动开关、照明灯、定时器及功率分配器开关、转盘电机、风扇电机等。
4定时器。微波炉一般有两种定时方式，即机械式定时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间，设定时间到后，定时器自动切断微波炉主电路。
5功率分配器。功率分配器用来调节磁控管的平均工作时间（即磁控管断续工作时，工作、停止时间的比例），从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。机械控制式一般有3～6个档，而计算机控制式微波炉可有10个调整档位。
6 联锁微动开关。联锁微动开关是微波炉的一种重要安全装置。它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断
开电路，使微波炉停止工作。
7热断路器。热断路器是用来监控磁控管或炉腔工作温度的组件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。
三、微波炉的基本结构
1、门安全联锁开关——确保炉门打开，微波炉不能工作，炉门关上，微波炉才能工作；
2、视屏窗——有金属屏蔽层，可透过网孔观察食物的烹饪情况；
3、通风口——确保烹饪时通风良好；
4、转盘支承——带动玻璃转盘转动；
5、玻璃转盘——装好食物的容器放在转盘上，加热时转盘转动，使食物烹饪均匀；
6、控制板——控制各档烹饪；
7、炉门开关——按此开关，炉门打开。
注：最新生产的微波炉多为平板内腔，则没有4、5两项；炉门开关有的是按钮式的，有的是拉开式的。
在本实验装置中，采用格兰仕微波炉电器有限公司生产型号为G8023CTL-K3的微波炉为模
板。设计出带有设故、排故一套适合学生考核的实验装置。采用微电脑SH69P25K控制微波炉实现加热的一系列的过程。
四、SH69P25K简介
SH69P25K是一种4位微处理器，它的掩膜版本是SH69K25。
特 性
∙ SH6610C为核心的单片4位微控制器
ROM: 4KX16位(OTP/掩膜)
RAM: 160X4位(数据存储器)
∙ 工作电压:2.4V - 6.0V (典型值 3.0V 或 5.0V)
∙ 22个CMOS双向I/O引脚
端口A 到 端口F内建上拉和下拉电阻
∙ 4层子程序嵌套(包括中断)
∙ 一个8位重载入定时/计数器
∙ 有效中断源:
-内部中断 (定时器0)
-外部中断:端口B和端口C(上升/下降沿信号触发)
∙ 振荡器 (OTP 选择)
-石英振荡器: 32.768KHz-4MHz
-陶瓷谐振: 400K-4MHz
-RC 振荡器: 400K-4MHz
-外部时钟: 30K-4MHz
∙ 指令周期:
-对于32.768KHz OSC时钟为4/32.768KHz(122us)
雨棚制作-对于4MHz OSC时钟为4/4MHz (1us)
∙ 两种节电工作模式: HALT 和 STOP
∙ 内建看门狗定时器(OTP/掩膜选项)
内建上电复位功能
两种LPD电平(OTP/掩膜选项)
- 高电平: 4.0V
- 低电平: 2.5V
∙ 提供OTP及掩膜形式（OTP有代码保护功能）
∙ 提供封装：28管脚裸片/SKINNY DIP/SOP
下图为SH69P25K方框图和管脚分布图
管脚说明
引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
1、 2、 27、 28 | PE2 PE3 PE0 PE1 | I/O | PE是双向输入输出端口 | 降噪咪头
| 水力测功器 26 3 | PF0 PF1 | I/O | PF是双向输入输出端口 |
4 5 24 25 | PA2 PA3 PA0 PA1 | I/O | PA是双向输入输出端口 |
6 | T0 | I | 定时器时钟/计数器输入引脚输入(施密特触发器输入) |
7 | RESET | I | 复位输入（施密特触发器输入） |
8 | GND | P | 地 |
9 10 11 12 | PB0 PB1 PB2 PB3 | I/O | 是双向输入输出端口也可以作为中断端口使用 |
13 14 15 16 | PD0 PD1 PD2 PD3 | I/O | 双向输入输出端口 |
17 18 19 20 | PC0 家电控制板PC1 PC2 PC3 | I/O | 双向输入输出端口同时也可以作为中断端口使用 |
21 | VDD | P | 电源 |
22 | OSC0 | O | 振荡器晶体输出 |
23 | OSC1 | I | 振荡器晶体输入 |
| | | |
图为微波炉电器控制电路
五、微电脑控制微波炉按键说明
1、启动
● 按“启动”键可以启动已输入的解冻或烹调等程序。当程序开始时，炉灯会亮起，冷却风扇和转盘也会开始转动。
● 在程序完毕后会发出提示音，显示窗显示“END”，炉灯和风扇也会自动关掉。
● 注：想要中途停止烹饪程序，只需打开炉门，微波炉立即停止工作。
● 如不需继续工作，按“停止/取消”键
● 如需继续工作，只需关上炉门，并按“启动”按钮，烹调程序便会再次工作。
● 通过按“启动”键可快速输入微波烹调时间，每按一次键，烹调时间将会递增。输入完以后，系统自动启动，烹调倒计时开始。
www.99ctct2、按重解冻
只需输入实物的重量，微波会自动选择解冻时间及火力。
如：解冻600g虾的程序
2.1按下“按重解冻”键
2.2按数字键“0.1千克”键6次
2.3再按下“启动”键。
注：当解冻400g以上实物时，在解冻过程中（大约2/3的时间），发出提示音提示用户对解冻的食物进行翻转，以到达解冻均匀的效果。
3、光波/组合
“光波/组合”功能有3种光波烹饪方式。
3.1光波烹饪
● 烹调时间最长可选择到99分99秒。
● 单一光波管发热，专门用烹饪薄块的肉类如牛扒、猪扒、串烧、香肠或鸡翅等。
3.2微波光波组合烹调1
● 烹调时间最长可选择到99分99秒。
● 30％时间微波输出，70％时间光波输出，光波效果最佳。
● 此功能适合烹调西餐牛排等。
3.3微波光波组合烹调2
● 烹调时间最长可选择到99分99秒。
● 55％时间微波输出，45％时间是光波输出，微波煮食速度最快。
● 适用用于肉类、整只鸡、鸭、鹅等，可使其内部煮熟。
3.4快速解冻
● 通过调整时间来控制解冻冷藏食物。
● 按住该键3秒可以切换到“时钟功能”的设置。
3.5光波杀菌
● 可以对食物杀菌。
● 也可以对陶瓷类、金属类、玻璃类餐具等物品杀菌。
3.6微波杀菌
● 可以对食物等杀菌
● 也可以对陶瓷类、塑胶类、玻璃类餐具等物品杀菌。
3.7停止取消
● 按一下“停止取消”键可以取消前面设定的火力、烹调或解冻的工作，而显示时间不会被取消。
3.8火力
● 用来输入所需火力
● 微波炉有5种火力调节，火力强度以20％依次递减。
● 在微波炉烹调时如不输入火力，微波炉将自动以最高火力烹调。
4、门锁按钮
用来控制微波炉的工作，当门锁按钮按下时，微波炉不工作。平时使用时，门锁按钮弹起。
六、故障检测及分析
微电脑控制微波炉实验挂箱接在第一个故障接口时，设故开关是K1到K10；微电脑控制微波炉实验挂箱接在第二个故障接口时，设故开关是K11到K20；微电脑控制微波炉实验挂箱接在第三个故障接口时，设故开关是K21到K32。
1、在数码显示模块中，总共用到5个数码管。正常工作中微电脑控制数码管的显示输出。
上图中，左图是显示面板，右图是显示面板的专用数码管。每个数码管的公共端单独引出，其它数码管管脚在同一位置上连在一起从一个端口引出。
环境模拟舱
上图是微电脑控制数码管的工作原理图。数码显示过程中，单片机控制数码管的工作。正常情况下用示波器能检测到TP2上峰值为5V左右的方波，TP4上也存在峰值为5V左右的方波。设置故障K1后，第一个数码管（从左到右）有显示的时候不亮。同时TP2上没有峰值为5V左右的方波，但TP4上有峰值为5V左右的方波。K1设置故障后，断开了三极管Q12的
输出与数码管的公共端，数码管1上公共端无电压输入，数码管不亮。在设置K2故障的时候，现象和设置K1故障的现象一样，它们故障设置的位置不一样，K2设置的故障后，三极管没有信号输入。
2、在微波炉待机或者运行程序时，TP3的工作电压为5V，在设置故障K3以后，TP3的电压变为6.5V左右，数码管亮度增加。在K3设置故障后，5.6V的稳压管不工作，输出的电压变高。
3、选择光波组合或光波杀菌的模式，继电器KZ3导通使光波管工作。在设置故障K4后，选择光波组合或光波杀菌的模式，继电器KZ3不导通，光波管不工作，但磁控管工作。（注：光波管工作时，微波炉箱内上方石英管有红光发出；磁控管工作时，可以听见嗡嗡的声音。这种声音来自于变压器、二极管和电容器。它们将AC220V电压升高同时产生振动，发出嗡嗡声。）
4、在选择光波组合的模式下，光波管和磁控管同时工作，在设置故障K5后，三极管Q5的基极断开，三极管不工作，导致继电器KZ3和KZ2不工作，交流电压不导通，光波管和磁控管不工作。（注：光波管工作时，微波炉箱内上方石英管有红光发出；磁控管工作时，
可以听见嗡嗡的声音。这种声音来自于变压器、二极管和电容器。它们将AC220V电压升高同时产生振动，发出嗡嗡声。）
5、设置故障K6后，它的现象和设置K5的故障一样，在这个故障中，提供给继电器线圈的导通电压12V成为控制点，在设置故障的K6后，12V电压断开，不经过继电器线圈，继电器常开点不闭合，从而使交流电压不能导通。光波管和磁控管不工作。（注：光波管工作时，微波炉箱内上方石英管有红光发出；磁控管工作时，可以听见嗡嗡的声音。这种声音来自于变压器、二极管和电容器。它们将AC220V电压升高同时产生振动，发出嗡嗡声。）
6、微电脑、数码显示工作电压都是电源中的5V电压提供。当5V电源工作不正常或者没有输出的时候，微波炉工作不正常或者不工作。当5V电源不提供的时，微电脑不工作。故障K7设置后，提供微电脑的+5V电源断开，微电脑不工作。
下图是微电脑控制微波炉的电源部分：在K6设置的时候，断开了12V电压使继电器不工作，在K7设置故障的时候，5V电压提供不到控制部分去，使微电脑不工作。
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