單片機(jī)在智能電飯煲中的應(yīng)用

1 引言 

　　目前，市場(chǎng)上的電飯煲大部分采用機(jī)械式或者是采用固定功率的方式加熱，能源利用率低，功能單一，難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活需求。因此，開發(fā)功能齊全，安全可靠的微電腦電飯煲是非常用必要的。電飯煲從機(jī)械式原理到現(xiàn)在的智能電飯煲，期間經(jīng)歷了許多的階段。電飯煲發(fā)揮高新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以美味炊煮為主導(dǎo)，使產(chǎn)品更加豐富與時(shí)尚化，現(xiàn)已形成微電腦、電腦與機(jī)械三大類型、十大不同款式。機(jī)械電飯煲雖然價(jià)格方面體現(xiàn)它的優(yōu)勢(shì)之外，其他方面就很難滿足人們對(duì)現(xiàn)代生活高品質(zhì)的需求。微電腦或電腦控制的智能電飯煲符合現(xiàn)代人的要求，人性化的界面設(shè)計(jì)，使得人們一眼看出當(dāng)前工作狀態(tài)，讓您更安心，各種烹調(diào)過程全部由電腦自動(dòng)控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內(nèi)膽，超硬耐磨，恒久美觀，所有的這些特點(diǎn)符合現(xiàn)代人的省時(shí)、省力、耐用的觀念。 

　　本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來對(duì)電飯煲的過程進(jìn)行控制，SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機(jī)，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節(jié)的RAM和4K字節(jié)的OTP ROM，有23個(gè)可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2通道16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號(hào)、錯(cuò)誤地址復(fù)位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口。 

2 總體方案介紹 

　　利用凌陽8位MCU設(shè)計(jì)的智能電飯煲控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示，通過按鍵來選擇功能模式、顯示電路完成顯示當(dāng)前狀態(tài)和定時(shí)時(shí)間；通過溫度傳感器來對(duì)溫度進(jìn)行采樣；通過MCU的控制最終實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制，從而來控制對(duì)加熱盤的加熱與否，電源部分完成對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路提供5V電源，并且對(duì)加熱盤進(jìn)行加熱。

　　

                          圖2-1  控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖 

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 

　　1、由單片機(jī)SPMC65P2404A控制的電飯煲的硬件原理圖如圖3-1所示，它包括按鍵輸入部分，溫度檢測(cè)輸入電路，復(fù)位和晶振電路，PA6、PA7完成對(duì)頂蓋和底盤的溫度的檢測(cè)，PA5完成對(duì)繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統(tǒng)的核心部分。

 

                     　　　　　圖3-1 電飯煲的電路原理圖 

芯片特性簡(jiǎn)介 

　　SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機(jī)，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節(jié)的RAM和4K字節(jié)的OTP ROM，有23個(gè)可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2通道16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號(hào)、錯(cuò)誤地址復(fù)位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口……。利用這些資源，能夠?qū)崿F(xiàn)電飯煲的功能。 

2、顯示電路： 

　　顯示電路由共陽極數(shù)碼管和10個(gè)LED組成，通過單片機(jī)位選和所送的數(shù)據(jù)來點(diǎn)亮相應(yīng)的LED和數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。其電路原理圖如圖3-2所示： 

　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-2  顯示電路 

3、電源電路： 

　　電源部分為單片機(jī)提供+5V的直流穩(wěn)壓源，并且通過降壓、整流、濾波之后的+14V電壓對(duì)繼電器進(jìn)行供電，通過控制三極管射極的導(dǎo)通與否來控制繼電器的工作狀態(tài)。電源電路原理圖如圖3-3所示

 

圖3-3  電源電路 

4、溫度采集部分電路圖： 

　　J2和J3是溫度傳感器的兩個(gè)接口，其中J2和J3分別是頂蓋和底盤溫度傳感器的接口，單片機(jī)檢測(cè)的信號(hào)實(shí)際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因?yàn)闇囟葌鞲衅鞯碾娮柚禃?huì)隨溫度的上升而減小，所以分壓電阻的電壓值間接反映了某一時(shí)刻的溫度，電路原理圖如圖3-4所示： 

                　　　　　　　　　　圖3-4  溫度傳感器電路 

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 

4.1 主程序流程 

　　從樣機(jī)分析中大致設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)輸入包括2個(gè)溫度傳感器，5個(gè)按鍵；輸出包括2位七段數(shù)碼管、10個(gè)發(fā)光二極管、繼電器控制信號(hào)等。根據(jù)控制功能，將程序設(shè)計(jì)為幾個(gè)主要的模塊，程序主流程見圖4-1所示：

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4-1 程序主流程圖

4.2   子程序介紹 

1、診斷子程序 

　　診斷程序主要進(jìn)行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對(duì)2個(gè)溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)20次，若測(cè)到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)（溫度范圍：-10℃~160℃），則表明傳感器短路或斷路錯(cuò)誤，數(shù)碼顯示“E”，并禁止按鍵操作。 

2、鍵盤掃描子程序 

　　程序每循環(huán)一次掃描一次鍵盤，如果掃描到有鍵按下，則暫存鍵值，如果連續(xù)5次掃描到的鍵值都一樣，則認(rèn)為是穩(wěn)定的鍵值。 

3、系統(tǒng)共有5個(gè)按鍵，在不同的狀態(tài)下，每個(gè)鍵只要輕按一次就有效。系統(tǒng)的五個(gè)鍵接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4，如果按鍵值有效則返回值的相應(yīng)位為0，否則相應(yīng)位為1。 

4、溫度采集子程序 

　　熱敏電阻靈敏度高，為了防止干擾及其它原因?qū)е聹y(cè)出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動(dòng)作，溫度采集采用滑動(dòng)平均值濾波方法。即在同一個(gè)通道上連續(xù)采集三個(gè)數(shù)據(jù)，取其中的中間值。 

5、顯示子程序 

　　系統(tǒng)共有2位七段數(shù)碼管顯示及10個(gè)發(fā)光二極管顯示。數(shù)碼管主要有6種狀態(tài)需要顯示：待機(jī)狀態(tài)、出錯(cuò)顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時(shí)時(shí)間顯示。發(fā)光二極管顯示所選擇的功能、開始及保溫狀態(tài)。功能顯示需采用輪循方式，在按下開始鍵之前，開始燈閃爍。進(jìn)入保溫狀態(tài)后，保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數(shù)碼顯示狀態(tài)選定子程序組成。


5 參考文獻(xiàn)

[1] 肖健華,經(jīng)順林.模糊控制在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用與展望.五邑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001
[2] 顧勇.模糊控制及其應(yīng)用.現(xiàn)代物理知識(shí),1998.