【正文】 煲是非常用必要的。而今，智能電飯煲不僅在市場將占據(jù)主導(dǎo)地位，而且前景一片光明，因此我們選擇智能電飯煲的開發(fā) 電飯煲是一種把電能轉(zhuǎn)化成熱能的新型多功能烹飪器具。 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，這些特點(diǎn)符合現(xiàn)代人的省時(shí)、省力、耐用的觀念。 研究現(xiàn)狀 目前，市場上的大部分采用機(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的生活需求。早在 20 世紀(jì)早期，電子智 能控制技術(shù)就已經(jīng)發(fā)展起來了，并最先被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其后隨著控制理論、微電子技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展，在操作復(fù)雜度、可控對象、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等方面均得到了完善，目前電子智能控制技術(shù)在家用電器、汽車電子、智能電源保護(hù)、電力自動(dòng)化和電動(dòng)工具等領(lǐng)域得到很廣泛應(yīng)用，以促進(jìn)產(chǎn)品智能化和信息化程度的提高。s industrial development. Experts predicted: puter application field of the most important after the PC era based on single chip microputer technology to develop embedded system. Electric rice cooker, this dissertation mainly studies 51 under the control of microcontroller, intelligent operation used to realize electric rice cooker. The design of the main application of electronic circuit design and circuit board production technology, SCM operation instruction system and function to achieve, finally realizes the electric rice cooker cooking process under the control of single chip microputer. Embedded appliances not only save the kitchen space, and can make all kinds of electrical appliances between arrangement more reasonable and practical, and realize the kitchen space of maximum utilization and the people the convenience of operation, for people now living the life requirement of highend, atmosphere and grade. The application of embedded system in rice cooker makes it easier to rice cooker brings great convenience to people39。 嵌入式系統(tǒng)在電飯煲的應(yīng)用使得電飯煲更加方便，給人們的生活帶來極大的便利。近年來在工業(yè)智能儀器儀表、光機(jī)電設(shè)備、自動(dòng)檢測、信息處理、遠(yuǎn)程通信監(jiān)控、智能樓宇自動(dòng)化、家電等得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。單片機(jī)的應(yīng)用深度和廣度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 本論文主要研究 51 單片機(jī)控制下的電飯煲，用來實(shí)現(xiàn)電飯煲的智能化操作。s life. Key words: 51 single chip puter。 今天，我們正經(jīng)歷著一個(gè)電腦技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，電腦芯片、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)開始成熟和普及，成本大幅的下降，這就為我們提供了一個(gè)絕好的平臺(tái)和環(huán)境，我們應(yīng)該有理由也有信心將包括電飯煲在內(nèi)的所有智能家電控制技術(shù)作一次大的提升。 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。 研究的目的及意義 早在 20 世紀(jì)早期，電子智能控制技術(shù)就已經(jīng)發(fā)展起來了，并最先被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其后隨著控制理論、微電子技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展，在操作復(fù)雜度、可控對象、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等方面均得到了完善，目前電子智能控制技術(shù)在家用電器、汽車電子、智能電源保護(hù)、電力自動(dòng)化和電動(dòng)工 具等 2領(lǐng)域得到很廣泛應(yīng)用，以促進(jìn)產(chǎn)品智能化和信息化程度的提高。在科技發(fā)展日新月異的今天 ,電飯煲也同其它家用電器一樣經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜 ,從手動(dòng)到半自動(dòng)、全自動(dòng)以及到現(xiàn)在的智能化產(chǎn)品的過程。 第 2 章 硬件 電路設(shè)計(jì) 本章詳細(xì)介紹了智能電飯煲的硬件設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊的電路都給出了詳細(xì)的解 3釋和分析，同時(shí)有的電路給出了方案的論證與選擇。圖 21 為整個(gè)系統(tǒng)的框圖。電飯煲控制器的工作狀態(tài)煮飯、燜飯、保溫等最關(guān) 鍵的控制因素就是溫度，所以要求溫度采集是實(shí)時(shí)的。預(yù)約定時(shí)采用DS1302 實(shí)現(xiàn)預(yù)約定時(shí)的功能。這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。由于 XTAL2 端的邏輯電平不是 TTL 的，故建議外接一個(gè)上接電阻。 時(shí)鐘、復(fù)位電路如圖 23所示，采用的是系統(tǒng)振蕩為外部 RC 振蕩方式，單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 TXAL2 分別是次放大器的輸入端和輸出端，把這兩個(gè)引腳與作為反饋元件的晶體諧振器連接。 圖 23 內(nèi)部時(shí)鐘工作方式 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。系統(tǒng)要能長時(shí)間可靠工作就離不開復(fù)位電路。上電后，保持 RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如下圖 24圖所示。 復(fù)位電路可在單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死機(jī)循環(huán)時(shí)，通過復(fù)位使系統(tǒng)重新運(yùn)行。所以在方案中選擇按鍵復(fù)位電路方式。在小型控制裝置和數(shù)字化儀器儀表中，往往只要幾個(gè)簡單的數(shù)字顯示或字符狀態(tài)便可滿足人機(jī)界面的需求，而顯示數(shù)碼的 LED 因其成本低廉、配置靈活，與計(jì)算機(jī)接口方便等特點(diǎn)在小 型微機(jī)控制系統(tǒng)中得到極為廣泛的應(yīng)用。它是由 8個(gè)發(fā)光二極 8管組成，各段依次記為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp ，其中 dp表示 小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為 7 段 LED）。 LCD(液晶顯示器 Liquid Crystal Display 的英文縮寫 )是借助外界光線照射液晶 材料而實(shí)現(xiàn)顯示的被動(dòng)顯示器件。它與單片機(jī)的接口連線采用并行方式。RS 和 R/W 為數(shù)據(jù)／命令選擇和讀／寫選擇，引腳 15 和 16 分別是背光源正、負(fù)極。 9 圖 28 液晶顯示電路 鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 在智能電飯煲系統(tǒng)中，除了液晶顯示進(jìn)行信息傳遞的輸出設(shè)備以外，還要有與操作人員進(jìn)行信息交換的常規(guī)輸入設(shè)備。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的 抖動(dòng)，按鍵的時(shí)序如下圖 210 所示 ， 抖動(dòng)時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動(dòng)作決定， 一般為 5ms～ 20ms。圖 211 是由 R2 和 C 組成的濾波延時(shí)消抖電路，設(shè)置在按鍵 S 與 CPU數(shù)據(jù)線 Di之間。同理，按鍵 S 斷開時(shí)，即使出現(xiàn)抖動(dòng)，由于 C 的放電延遲過程，也會(huì)消除按鍵抖動(dòng)的影響。 由于軟件方法去抖的方法容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)節(jié)約了硬件資源，是硬件電路體積減小，器件減少，可靠性提高，本課題采用軟件消抖的 方式?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 DS18B20 有六條控制命令，如下表 22 所示。 引腳排序如圖 212 所示，引腳說明如表 23 圖 212 DS18B20 引腳圖 表 23 DS18B20 引腳說明 序號 引腳名稱 引腳功能描述 1 GND 電源地 2 IO 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 3 VDD 電源端 DS18B20 具體連接 溫度傳感器 DSl8B20 采用數(shù)據(jù)線供電方式，其工作電壓范圍在 3～ 5. 5V，溫度測量范圍在 55℃～ 125℃精度為177。該電路通常要求外接一個(gè) 4. 7K的上拉電阻至電源。DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31 8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供 電。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 之前， RST必須保持低電平。 圖 214 為DS1302 的引腳功能圖。 D6：如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù)； D5 至位 D1（ A4～ A0）：指示操作單元的地址； D0（最低有效位）：如為 0，表示要進(jìn)行寫操作，為 1表示進(jìn)行讀操作。 DS1302 與單片機(jī)具體連接 DS1302 與單片機(jī)相連接的時(shí)候，其中 VCC2 接電源 5V， VCC1 接 3V 的電池作為備用電源，電源地接地。具體接法如下圖 215所示。 該單元為本系統(tǒng)的其他電路提供工作所需要的電源。繼電器的線圈是一個(gè)很大的電感，它能以磁場的形式儲(chǔ)存電能，所以當(dāng)他吸合的時(shí)候存儲(chǔ)大量的磁場。如圖 218所示。同時(shí)也便于檢驗(yàn)和維護(hù)。主程序包括液晶 1602 程序的初始化，溫度傳感器 DS18B20 的初始化，時(shí)鐘芯片 DS1302的初始化和對鍵盤掃描檢測，通過這些有序的配合，整個(gè)軟件系統(tǒng)才能正常工作。 DS1302 的 SCLK， RST 和 I/O 分別與單片機(jī) P1 口的 ， 和 相連。因此系統(tǒng)會(huì)周期性的掃秒顯示函數(shù)．當(dāng)前時(shí)間的顯示在及對 DSl302 的讀操作寫操作均通過顯示函數(shù)來激活其相的針對芯片的功能子函數(shù)。取出的數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換變成成十進(jìn)制的數(shù)．同時(shí)還有判斷是不是有定時(shí)，以及定時(shí)是不是到了等系列邏輯判斷。流程圖如圖 24 圖 24 溫度采集程序流程圖 N 開始 初始化 DS18B20 應(yīng)答脈沖 讀 ROM 轉(zhuǎn)換溫度 延時(shí)等待轉(zhuǎn)換完成 初始化 DS18B20 應(yīng)答脈沖 讀取 1， 2 節(jié)溫度數(shù)據(jù) 讀寄存器內(nèi)容 Y Y N 22 顯示及輸入程序設(shè)計(jì) 顯示子程序采用動(dòng)態(tài)顯示的方式，實(shí)時(shí)顯示溫度變化和時(shí)間的變化。輸入程序的設(shè)計(jì)針對獨(dú)立按鍵設(shè)計(jì)的。 液晶操作時(shí)序 正確分析 1602 液晶的操作時(shí)序才能確保對液晶操作的時(shí)候，得到自己想要的結(jié)果，其時(shí)序圖如圖 35 液晶的操作時(shí)序 圖 35 液晶 1602 操作時(shí)序圖 1） 通過 RS 電平確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令，寫命令包括液晶 1602 光標(biāo)閃爍不閃爍，移動(dòng)屏幕不移動(dòng)屏幕，光標(biāo)顯示 不顯示，在什么位置顯示。負(fù)載電路由單片機(jī)控制繼電器實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)單片機(jī)檢測到外部發(fā)生變化，這種變化需要負(fù)載做出動(dòng)作的時(shí)候，單片機(jī)發(fā)出指令，控制繼電器的斷開與閉合。為以后具體編程的實(shí)現(xiàn)提供了思路和依據(jù) . 第 4 章 智能電飯煲的調(diào)試 本章主要講述了，智能電飯煲的調(diào)試，通過軟硬件的調(diào)試，使智能電飯煲工作更加可靠，確保智能電飯煲能正常工作。 26 硬件調(diào)試以及遇到的問題 在電路板制作完畢后，對整個(gè)電飯煲電路進(jìn)行系統(tǒng)的測試，包括