【文章內(nèi)容簡介】 18B20 的寫時序 .................................................................................13圖 313 溫度傳感器電路 .....................................................................................14圖 314 LED 的 IV 特性 .....................................................................................14圖 315 控制系統(tǒng)狀態(tài)指示電路 .........................................................................15圖 316 LCD 顯示電路設(shè)計 .................................................................................16圖 317 加熱盤 .....................................................................................................16圖 318 控制系統(tǒng)熱盤驅(qū)動電路 .........................................................................17圖 41 主程序結(jié)構(gòu)圖 ...........................................................................................18圖 42 定時功能控制流程 ...................................................................................20引言電飯煲是人們?nèi)粘Ｉ钪凶钇毡榈募矣秒娖鳎S著人們生活水平的提到，電飯煲也日趨智能化。電飯煲因其安全、簡便、實用而普及到千家萬戶。隨著科技的不斷發(fā)展，這類小家電也在不斷的完善和提升自己，并向著智能化、節(jié)能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本課題研究的是智能電飯煲的硬件和軟件的設(shè)計以及煮飯功能的實現(xiàn)過程。智能家用電器不僅僅實現(xiàn)了產(chǎn)品的原始屬性，更融入了我們?nèi)祟惖闹腔劢Y(jié)晶。也隨著節(jié)約型社會的形成，單片機技術(shù)在社會的各個領(lǐng)域中越來越來顯示出它的優(yōu)越性。用單片機設(shè)計的產(chǎn)品有體積小、價格低、功能全、應(yīng)用靈活等特點，所以單片機技術(shù)得到了不斷的向前發(fā)展。 用單片機技術(shù)設(shè)計一種電飯煲的定時預(yù)約工作系統(tǒng)，要求用鍵盤輸入定時工作時間和實時時間對比達(dá)到長時間精確的定時功能。單片機采用 AT89C51 單片機，要求定時時間和實時時間相同時通過 51 單片機控制繼電器電路來控制電飯煲的工作。以單片機為核心控制器件，結(jié)合按鍵、溫度傳感器等輸入電路，以及加熱、狀態(tài)指示等輸出電路，實現(xiàn)對電飯煲的智能控制。本課題主要基于家電智能化的背景下，根據(jù)智能電飯煲的發(fā)展和現(xiàn)狀，探討智能電飯煲如何實現(xiàn)智能化的煮飯、預(yù)約、再加熱等功能。該系統(tǒng)可使電飯煲工作在“保溫” 、 “煲湯” 、 “煮飯”三種工作模式，每種工作模式下，控制系統(tǒng)結(jié)合蓋頂溫度傳感器， ，并將電飯煲限制在設(shè)定的最高溫度之內(nèi)，煮飯結(jié)束后自動轉(zhuǎn)入保溫狀態(tài)。并在 LCD 的基礎(chǔ)上，智能實現(xiàn)了顯示智能電飯煲的工作狀態(tài)。第 1 章 緒論 背景及發(fā)展在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、日新月異的今天，節(jié)能、高效、環(huán)保的觀念逐漸深入人心，人們對家電智能化的要求也越來越高。在今天，電飯煲已經(jīng)成了家庭必備的電器之一。電飯煲最初是機械式控制，這種控制方式具有結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)門檻低、價格便宜等優(yōu)點，但同時也有功能單一、控制方式不靈活等不足之處。電飯煲因其安全、簡便、實用而普及到千家萬戶。隨著科技的不斷發(fā)展，這類小家電也在不斷的完善和提升自己，并向著智能化、節(jié)能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本課題研究的是智能電飯煲的硬件和軟件的設(shè)計以及煮飯功能的實現(xiàn)過程。智能家用電器不僅僅實現(xiàn)了產(chǎn)品的原始屬性，更融入了我們?nèi)祟惖闹腔劢Y(jié)晶。隨著以計算機技術(shù)為核心的信息技術(shù)，特別是數(shù)字化技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能家電產(chǎn)業(yè)也在迅速崛起。世界著名的電腦和家電企業(yè)如 IBM、夏普、微軟、英特爾、松下、NEC、東芝等都大力開發(fā)研制自己的智能家電產(chǎn)品，我國的許多公司如聯(lián)想、長虹、海信、TCL、海爾等也都投入到智能家電的開發(fā)工作。作為傳統(tǒng)家電代表，電飯煲也已融入到系統(tǒng)化的信息家電系統(tǒng)中，它的功能已不再只是單純的煮飯，功能齊全、操作簡便、人性化的界面，烹調(diào)過程自動化，甚至是網(wǎng)絡(luò)控制的信息化電飯煲已成為現(xiàn)代人的新需求。伴隨著生活水平的提高，電飯煲的智能化和網(wǎng)絡(luò)化將成為一種趨勢，機械式飯煲必將退出市場舞臺。智能化家電，指運用現(xiàn)代最新科技研制開發(fā)的新一代具有智能功能的家用電器。它所涉及的高新技術(shù)領(lǐng)域十分廣泛，其中包括：多媒體技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、模糊控制技術(shù)、太陽能技術(shù)、專家系統(tǒng)、人工智能、生物技術(shù)等。而人工智能的載體通過傳統(tǒng)的邏輯電路實現(xiàn)顯然是不現(xiàn)實的，而通過嵌入式系統(tǒng)就能輕松實現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)是將計算機硬件和軟件結(jié)合起來，構(gòu)成一個專門的計算裝置，完成特定的功能和任務(wù)。在嵌入式系統(tǒng)中，單片機是最重要也是應(yīng)用最多的智能核心器件。 課題任務(wù)及意義本課題是以 AT89C51 單片機為核心控制器件，對智能電飯煲控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，并在 PROTEUS 環(huán)境中對設(shè)計進(jìn)行了仿真驗證。本設(shè)計將電飯煲的煮食這一過程細(xì)分為煮飯、煲湯、保溫等多種工作模式?？刂葡到y(tǒng)可對電飯煲的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，并以此靈活調(diào)節(jié)火力大小，自動完成煮食過程?？刂葡到y(tǒng)支持對煮飯時間進(jìn)行提前預(yù)約，定時時間到后自動進(jìn)行煮飯，煮飯結(jié)束后自動轉(zhuǎn)入保溫模式。此系統(tǒng)提高了電飯煲煮食自動化水平，提升了產(chǎn)品的人性化設(shè)計，使電飯煲具有“煮飯好吃、預(yù)約定時、多種功能”三大特點，滿足了人們不斷增長的物質(zhì)文化需求。第 2 章 智能電飯煲控制系統(tǒng)整體設(shè)計方案 智能電飯煲控制系統(tǒng)簡介該控制系統(tǒng)是以單片機為核心控制器件，結(jié)合按鍵、溫度傳感器等輸入電路，以及加熱、狀態(tài)指示等輸出電路，實現(xiàn)對電飯煲的智能控制。該系統(tǒng)可使電飯煲工作在“保溫” 、 “煲湯” 、 “煮飯”三種工作模式，每種工作模式下，控制系統(tǒng)結(jié)合蓋頂溫度傳感器，并將電飯煲限制在設(shè)定的最高溫度之內(nèi)，煮飯結(jié)束后自動轉(zhuǎn)入保溫狀態(tài)。控制系統(tǒng)結(jié)合單片機的定時功能，可對煮食時間進(jìn)行預(yù)約設(shè)定，設(shè)定時間到后自動轉(zhuǎn)入預(yù)定的工作模式進(jìn)行煮飯?？刂葡到y(tǒng)可結(jié)合 LED 實時指示電飯煲工作狀態(tài)，結(jié)合 LCD 液晶顯示器可顯示更多信息。包括定時時間、工作狀態(tài)、故障報警等信息。智能電飯煲控制系統(tǒng)控制面板設(shè)計如圖 21 所示，主要包括顯示屏、狀態(tài)指示、輸入按鍵等幾部分。該控制系統(tǒng)使電飯煲提高了自動化、智能化、人性化設(shè)計水平，具有操作方便，安全可靠的特點。 智能電飯煲控制系統(tǒng)電路組成該控制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機輸入電路、單片機輸出電路三類電路組成，如圖 21 所示。電源電路將 220V 交流電轉(zhuǎn)為直流 5V，作為控制系統(tǒng)的電源。單片機輸入電路有按鍵輸入電路、頂蓋溫度傳感器輸入電路、復(fù)位電路以及時鐘電路。單片機輸出電路包括 LCD 顯示電路、LED 工作狀態(tài)指示電路以及用于電飯煲加熱的加熱電路。A T 8 9 C 5 1單片機按鍵操作輸入電路頂蓋溫度傳感器復(fù)位電路時鐘電路2 2 0 V A C D C 5 V 電源L C D 顯示電路L E D 工作狀態(tài)指示電路加熱電路圖 21 智能電飯煲控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 本章小結(jié)本章從整體出發(fā)，首先確定電飯煲的模糊智能控制系統(tǒng)由單片機為核心控制器件，結(jié)合按鍵，溫度傳感控制器等硬件設(shè)計電飯煲實現(xiàn)“保溫”、“煲湯”、“煮飯”等功能。第 3 章 智能電飯煲控制系統(tǒng)硬件設(shè)計智能電飯煲控制系統(tǒng)硬件電路按照功能可劃分為七個組成部分，即控制系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)工作電路、控制系統(tǒng)電源電路、按鍵輸入電路、溫度傳感器電路、LED 狀態(tài)指示電路、LCD 顯示電路以及電飯鍋加熱電路。 控制系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)工作電路本設(shè)計選用 AT89C51 單片機作為核心控制芯片。AT89C51 是 一 種 帶 4K 字 節(jié) 閃 存 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 (FPEROM)的 低 電壓 、 高 性 能 CMOS 8 位 微 處 理 器 ， 俗 稱 單 片 機 。 單 片 機 的 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 可 以 反復(fù) 擦 除 1000 次 。 該 器 件 采 用 ATMEL 高 密 度 非 易 失 存 儲 器 制 造 技 術(shù) 制 造 ， 與 工 業(yè)標(biāo) 準(zhǔn) 的 MCS51 指 令 集 和 輸 出 管 腳 相 兼 容 。 由 于 將 多 功 能 8 位 CPU 和 閃 爍 存 儲 器組 合 在 單 個 芯 片 中 ， 因 此 AT89C51 是 一 種 高 效 微 控 制 器 。 AT89C51 單 片 機 為 很 多 嵌 入 式 控 制 系 統(tǒng) 提 供 了 一 種 靈 活 性 高 且 價 廉 的 方 案 。本 設(shè) 計 選 擇 AT89C51 單 片 機 作 為 智 能 電 飯 煲 控 制 系 統(tǒng) 核 心 控 制 芯 片 ， 兼 顧 了 經(jīng) 濟(jì)性 和 實 用 性 的 需 求 。 AT89C51 單片機的引腳及其排列AT89C51 具 有 40 只 引 腳 ， 其 中 32 個 是 可 編 程 輸 入 輸 出 口 。 AT89C51 有 三 種封 裝 形 式 ， 即 PLCC、 TQFP 和 PDIP 三 種 。 其 中 最 為 常 見 的 封 裝 是 PDIP， 其 外 形及 引 腳 配 置 如 圖 31 所 示 。VCC： 供 電 電 壓 。GND： 接 地 。P0 口 ： P0 口 為 一 個 8 位 漏 級 開 路 雙 向 I/O 口 ， 每 引 腳 可 吸 收 8TTL 門 電 流 。當(dāng) P0 口 的 管 腳 第 一 次 寫 1 時 ， 被 定 義 為 高 阻 輸 入 。 P0 能 夠 用 于 外 部 程 序 數(shù) 據(jù) 存儲 器 ， 它 可 以 被 定 義 為 數(shù) 據(jù) /地 址 的 第 八 位 。 在 FIASH 編 程 時 ， P0 口 作 為 原 碼 輸入 口 ， 當(dāng) FIASH 進(jìn) 行 校 驗 時 ， P0 輸 出 原 碼 ， 此 時 P0 外 部 必 須 被 拉 高 。P1 口 ： P1 口 是 一 個 內(nèi) 部 提 供 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P1 口 緩 沖 器 能 接 收輸 出 4TTL 門 電 流 。 P1 口 管 腳 寫 入 1 后 ， 被 內(nèi) 部 上 拉 為 高 ， 可 用 作 輸 入 ， P1 口 被外 部 下 拉 為 低 電 平 時 ， 將 輸 出 電 流 ， 這 是 由 于 內(nèi) 部 上 拉 的 緣 故 。 在 FLASH 編 程和 校 驗 時 ， P1 口 作 為 第 八 位 地 址 接 收 。P2 口 ： P2 口 為 一 個 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P2 口 緩 沖 器 可 接 收 ，圖 31 AT89C51PDIP 封 裝 外 形 及 其 引 腳輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P2 口用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8 個有內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流 (ILL)這是由于上拉的緣故。P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。 當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器有效，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源(VPP)。XT