單片機在智能電飯煲中的應用
加入技術(shù)交流群
目前，市場上的電飯煲大部分采用機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，以美味炊煮為主導，使產(chǎn)品更加豐富與時尚化，現(xiàn)已形成微電腦、電腦與機械三大類型、十大不同款式。機械電飯煲雖然價格方面體現(xiàn)它的優(yōu)勢之外，其他方面就很難滿足人們對現(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，人性化的界面設計，使得人們一眼看出當前工作狀態(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，所有的這些特點符合現(xiàn)代人的省時、省力、耐用的觀念。
本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來對電飯煲的過程進行控制，SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機，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個可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時/計數(shù)器，2通道16位定時/計數(shù)器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口。
2 總體方案介紹
利用凌陽8位MCU設計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前狀態(tài)和定時時間；通過溫度傳感器來對溫度進行采樣；通過MCU的控制最終實現(xiàn)對繼電器的控制，從而來控制對加熱盤的加熱與否，電源部分完成對單片機系統(tǒng)和外圍電路提供5V電源，并且對加熱盤進行加熱。
圖2-1 控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖
3 系統(tǒng)硬件設計
1、由單片機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，溫度檢測輸入電路，復位和晶振電路，PA6、PA7完成對頂蓋和底盤的溫度的檢測，PA5完成對繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統(tǒng)的核心部分。
圖3-1 電飯煲的電路原理圖
芯片特性簡介
SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機，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個可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時/計數(shù)器，2通道16位定時/計數(shù)器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口……。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LED組成，通過單片機位選和所送的數(shù)據(jù)來點亮相應的LED和數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。其電路原理圖如圖3-2所示：
1 引言
目前，市場上的電飯煲大部分采用機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，以美味炊煮為主導，使產(chǎn)品更加豐富與時尚化，現(xiàn)已形成微電腦、電腦與機械三大類型、十大不同款式。機械電飯煲雖然價格方面體現(xiàn)它的優(yōu)勢之外，其他方面就很難滿足人們對現(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，人性化的界面設計，使得人們一眼看出當前工作狀態(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，所有的這些特點符合現(xiàn)代人的省時、省力、耐用的觀念。
本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來對電飯煲的過程進行控制，SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機，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個可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時/計數(shù)器，2通道16位定時/計數(shù)器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口。{{分頁}}
2 總體方案介紹
利用凌陽8位MCU設計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前狀態(tài)和定時時間；通過溫度傳感器來對溫度進行采樣；通過MCU的控制最終實現(xiàn)對繼電器的控制，從而來控制對加熱盤的加熱與否，電源部分完成對單片機系統(tǒng)和外圍電路提供5V電源，并且對加熱盤進行加熱。
圖2-1 控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖
3 系統(tǒng)硬件設計
1、由單片機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，溫度檢測輸入電路，復位和晶振電路，PA6、PA7完成對頂蓋和底盤的溫度的檢測，PA5完成對繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統(tǒng)的核心部分。
圖3-1 電飯煲的電路原理圖
芯片特性簡介
SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機，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個可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時/計數(shù)器，2通道16位定時/計數(shù)器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口……。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LED組成，通過單片機位選和所送的數(shù)據(jù)來點亮相應的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電壓對繼電器進行供電，通過控制三極管射極的導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 {{分頁}}
4、溫度采集部分電路圖：
J2和J3是溫度傳感器的兩個接口，其中J2和J3分別是頂蓋和底盤溫度傳感器的接口，單片機檢測的信號實際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因為溫度傳感器的電阻值會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)軟件設計
4.1 主程序流程
從樣機分析中大致設計整個系統(tǒng)，整個系統(tǒng)輸入包括2個溫度傳感器，5個按鍵；輸出包括2位七段數(shù)碼管、10個發(fā)光二極管、繼電器控制信號等。根據(jù)控制功能，將程序設計為幾個主要的模塊，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
診斷程序主要進行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對2個溫度傳感器連續(xù)檢測20次，若測到的數(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，則認為是穩(wěn)定的鍵值。
3、 系統(tǒng)共有5個按鍵，在不同的狀態(tài)下，每個鍵只要輕按一次就有效。系統(tǒng)的五個鍵接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4，如果按鍵值有效則返回值的相應位為0，否則相應位為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出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動作，溫度采集采用滑動平均值濾波方法。即在同一個通道上連續(xù)采集三個數(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：待機狀態(tài)、出錯顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時時間顯示。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
[1] 肖健華,經(jīng)順林.模糊控制在家電產(chǎn)品中的應用與展望.五邑大學學報(自然科學版),2001
[2] 顧勇.模糊控制及其應用.現(xiàn)代物理知識,1998.
評論