【正文】 depth has bee a measure of an important symbol of a country39。 嵌入式家電不僅節(jié)約了廚房空間，又可以使得各種家電之間的組合排列更為合理、實(shí)用，實(shí)現(xiàn)廚房空間的最大可利用率及人們操作的便利性，符合現(xiàn)在人們對(duì)于生活高端、大氣、上檔次的生活要求。學(xué)士學(xué)位論文 i 摘要 單片機(jī)技術(shù)將計(jì)算機(jī)控制與電子技術(shù)應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)整體的應(yīng)用領(lǐng)域。有專家預(yù)言：后 PC 時(shí)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最重要領(lǐng)域是以單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的“嵌入式系統(tǒng)”。本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用電子電路設(shè)計(jì)與制作電路板技術(shù)，以及功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)操作指令系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制下的電飯煲蒸煮過(guò)程。 cooker PCB design of。隨著 人們生活水平的提高，對(duì)電飯煲的要求也越來(lái)越高。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。微電腦電飯煲不僅功能多、功耗低、保溫性能好等特點(diǎn)，而且價(jià)格適中，是人們的理想選擇。但因?yàn)閮r(jià)格較高 ,所以它不能為普 通家庭所接受。在章節(jié)最后給出了整個(gè)智能電飯煲的電路圖和 PCB 圖。 圖 21 系統(tǒng)的整體框圖 系統(tǒng)的工作原理：不同的按鍵對(duì)應(yīng)不同的功能，有按鍵按下時(shí)對(duì)應(yīng)不同的功能做出響應(yīng)。溫度采集部分用溫度傳感器 DS18B20 對(duì)電飯煲當(dāng)前溫度進(jìn)行采集。負(fù)載控制采用繼電器組成的相應(yīng)電路進(jìn)行控制，單片機(jī) IO 口的輸出控制繼電器，繼電器對(duì)負(fù)載電路進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。單片機(jī)的時(shí)序就是 CPU 在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序，為了保證各部件間的同步工作，單片機(jī)內(nèi)部電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)下嚴(yán)格地控時(shí)序進(jìn)行工作，所以時(shí)鐘電路對(duì)于單片機(jī)必不可少。對(duì)于 CHMOS 型的單片機(jī)（例如 80C51），因內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的信號(hào)取自反相器的輸入端，故采用外部時(shí)鐘源時(shí)，接線方式為外時(shí)鐘信號(hào)接到 XTAL1 而 XTAL2 懸空。 5一般采用 12MHz 的石英晶體和 22PF 的電容作為系統(tǒng)時(shí)鐘，以減少寄生電容，更好保 證振蕩器的穩(wěn)定性。單片機(jī)啟運(yùn)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 上電復(fù)位電路 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 圖 24 上電復(fù)位電路 按鍵復(fù)位電路 按鍵復(fù)位的工作原理是在復(fù)位輸入端 RST 處人為加入高電平。對(duì)于 51 單片機(jī)而言，只要 REST 端保持二個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期 )的高電平即可硬件復(fù)位。 7圖 25 按鍵復(fù)位電路 顯示電路設(shè)計(jì) 在智能電飯煲中，顯 示裝置是一個(gè)重要組成部分，主要用來(lái)顯示煮飯過(guò)程的狀況與運(yùn)行情況，以便于使用者方便的操作，是人機(jī)信息交換的主要窗口。 LED 顯示器有多種結(jié)構(gòu)形式，單段的圓形或方形 LED 常用來(lái)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 8段 LED 可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱為 LED 數(shù)碼管，其外形如圖 26所示。 8 段 LED 顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖27（ b）、（ c）所示。液晶是一種介于液體與固體之間的熱力學(xué)的中間穩(wěn)定相，在一定的溫度范圍內(nèi)既有液體的流動(dòng)性和連續(xù)性，又有晶體的各向異性和光學(xué)特性。 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表 21所示 表 21 1602 液晶接口信號(hào)說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)口 3 VO 對(duì)比度調(diào)節(jié)端 11 D4 數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù)命令選擇端 12 D5 數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀寫(xiě)選擇端 13 D6 數(shù)據(jù)口 6 E 使能端 14 D7 數(shù)據(jù)口 7 D0 數(shù)據(jù)口 15 BLA 背光電源正極 8 D1 數(shù)據(jù)口 16 BLK 背光電源負(fù)極 由于 1602LCD 共占用單片機(jī) 11個(gè)口線，相對(duì)于數(shù)碼管，占用口線少，電路簡(jiǎn)單，無(wú)需外圍驅(qū)動(dòng)電路，占用 PCB 面積也較少，操作簡(jiǎn)單，此顯示電路采用液晶方式顯示，液晶模塊選用 1602 液晶。單片機(jī) P0口用于對(duì) LCD 的數(shù)據(jù)傳輸， P2 .5～ 都是作為控制端對(duì) LCD輸入讀／寫(xiě)數(shù)據(jù)信號(hào)，選擇數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，以及是否進(jìn)行顯示。鍵盤(pán)是一種最常用的輸入設(shè)備 ,它是一組按鍵的集合，從功能上可分為數(shù)字鍵和功能鍵兩種，作用是輸入數(shù)據(jù)與命令，查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。 圖 210 按鍵開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)特性 按鍵消抖 按鍵的抖動(dòng)會(huì)造成按一次鍵產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)狀態(tài)被單片機(jī)誤讀幾次。按鍵 S 未按下時(shí)，電容兩端電壓為 0，即與非門輸入 Vi 為 0，輸出 Vo 為 1。 圖中， V1 是未施加濾波電路含有前沿抖動(dòng)、后沿抖動(dòng)的波形， V2 是 施加濾 11 波電路后消除抖動(dòng)的波形。 溫度采集電路設(shè)計(jì) 美國(guó) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 單總線 接口的溫度傳感器。本課題利用溫度傳感器 DSl8B20 來(lái)檢測(cè)溫度的變化從而使單片機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多種功能。 表 22 DS18B20 控制命令 指令 約定碼 操作說(shuō)明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 12 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個(gè)字節(jié)內(nèi)容 寫(xiě)暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的 TH、 TL字節(jié) 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫(xiě)到 E2PROM 中 重新調(diào) E2PROM B8H 把 E2PROM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫(xiě)到暫存器 TH、 TL 字節(jié) 讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng) DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主 CPU CPU 對(duì) DS18B20 的訪問(wèn)流程是：先對(duì) DS18B20 初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。 2℃，在 10℃～ 85℃范圍內(nèi)，其精度為177。 13 圖 213 DS18B20 與單片機(jī)連接 預(yù)約定時(shí)電路設(shè)計(jì) 智能電飯煲實(shí)現(xiàn)預(yù)約定時(shí)的功能，定時(shí)的功能實(shí)現(xiàn)方法有很多種，本文采用DS1302 實(shí)現(xiàn)預(yù)約定時(shí)的功能。并且具有 具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 14 圖 214 DS1302 引腳圖 DS1302 采用 SPI（ serial peripheral interface 串行外圍設(shè)備接口）通信方式，它不僅要向寄存器寫(xiě)入控制字，還要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。 控制字總是從最低位開(kāi)始輸出。 3引腳和 4引腳之間接 的晶振，晶振兩端接兩個(gè)補(bǔ)償電容，電容大小選 10pF。 15 圖 215 DS1302 與單片機(jī)相連 功能指示電路設(shè)計(jì) 功能指示電路，當(dāng)按下快煮，慢煮或定時(shí)時(shí)間到時(shí)，相應(yīng)的 LED 燈發(fā)亮，給操作者一個(gè)提示。如圖所示，它由變 16 壓 器降壓后得到 20V的交流電壓經(jīng)過(guò)全波整流電路和濾波電路變成 15V左右的直流電壓，再經(jīng)過(guò)二固定輸出電壓的集成穩(wěn)壓芯片 LM7805，最終輸出 5V的穩(wěn)恒直流電源，為單片機(jī)及其周圍電路提供工作需要的電源，如圖 217所示 圖 217 電源電路 繼電器電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)初始化后的 為高電平，＋ 5V 電源通過(guò)電阻使三極管導(dǎo)通，所以開(kāi)機(jī)后繼電器始終處于吸合狀態(tài)。當(dāng)控制繼電器的三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻財(cái)鄷r(shí)，線圈斷電，但是線圈里有磁場(chǎng)。 17 圖 218 繼電器電路 系統(tǒng)的原理圖 和 PCB 圖 把所有的模塊通過(guò)單片機(jī)聯(lián)系，組合起來(lái)就組成了智能電飯煲的硬件系統(tǒng)，電路圖和 PCB圖分別如 219 和 220 圖 219 智能電飯煲原理圖 18 圖 220 智能電飯煲的 PCB 圖 至此已經(jīng)把整個(gè)硬件系統(tǒng)全部分析論證完畢，通過(guò)每個(gè)電路模塊的分析，最終給出整個(gè)電路的系統(tǒng)電路圖，同時(shí)畫(huà)出系統(tǒng)的整體框圖 ，并分析了智能電飯煲的工作原理。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和前面描述的控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的具體情況．主要包括預(yù)約定時(shí)程序設(shè)計(jì)，顯示時(shí)間的程序設(shè)計(jì)，功能模塊的程序設(shè)計(jì)，溫度采集程序設(shè)計(jì)，通過(guò)所有的程序配合在一起，組成了智能電飯煲的整個(gè)系統(tǒng)。 如圖 31 為主程序的系統(tǒng)框圖。單片機(jī)與 DS1302 進(jìn)行通信時(shí)，首先要將 RST 變?yōu)楦唠娢唬簿褪菃纹瑱C(jī) 必須為高電平。控制器中對(duì)時(shí)間的顯示要求：時(shí)一分一秒。 圖 23 預(yù)約定時(shí)程序設(shè)計(jì)流程圖 送顯示 Y N 開(kāi)始 初始化 開(kāi)中斷 讀 DS1302 送 E2PROM 是否有鍵按下 是否設(shè)置時(shí)間 送時(shí)鐘數(shù)據(jù) N Y 21 溫度采集程序設(shè)計(jì) 電飯煲的工作狀態(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。雖然是動(dòng)態(tài)掃描的但是選擇合適的間斷時(shí)間利用人眼的視覺(jué)暫留就可以表現(xiàn)為靜態(tài)變化。輸入方面主要采用按鍵的方式，單片機(jī)檢測(cè)高低電平，從而判斷按鍵是否被按下，檢測(cè)按鍵是否按下時(shí)，要加上去抖的程序，確保按鍵是真正的被按下。寫(xiě)數(shù)據(jù)指要顯示什么內(nèi)容和數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)溫度超過(guò)一定值的時(shí)候，單片機(jī)檢測(cè)溫度過(guò)高，此時(shí)單片機(jī)向繼電器所連接的 IO 口發(fā)送相應(yīng)的指令，從而使繼電器關(guān)斷，這樣就保護(hù)電飯煲不被燒壞。所設(shè)計(jì)的智能電飯煲通過(guò)仿真和實(shí)物調(diào)試完全實(shí)現(xiàn)了智能化控制。仔細(xì)查看了有沒(méi)有元器件連接錯(cuò)誤的地方，經(jīng)過(guò)自己的仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)有兩處錯(cuò)誤。其電路圖如 41 所示。由于自己的粗心大意，把標(biāo)點(diǎn)符號(hào)寫(xiě)錯(cuò)，本該在英文輸入法下寫(xiě)的程序換成了，在中文輸入法下。最后通過(guò)查找資料得知自己在讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，延時(shí)時(shí)間太短了，導(dǎo)致數(shù)據(jù)重疊到一起。 27 結(jié)論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了將近半年的時(shí)間，其中遇到了許多的麻煩和困難，自己基礎(chǔ)不太好，自己經(jīng)過(guò)查找資料，向同學(xué)請(qǐng)教，最終都解決了問(wèn)題。 本次設(shè)計(jì)的智能電飯煲實(shí)現(xiàn)了智能化控制。 另外，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)我們對(duì)四年來(lái)的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)。 致謝 時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼間本科學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束。在學(xué)習(xí)中， 老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的太度、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生很大影響，是我終生學(xué)習(xí)的楷模，將會(huì)永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū) 寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它