【正文】 MC80F7708 單片機(jī)作為主控制器，實(shí)現(xiàn) ：精煮、快煮、 再 加熱、 煮粥 、 預(yù)約等功能 ，并且具有人性化的操作界面，易 于使用 。又如用機(jī)械式 電飯煲煮粥為防止粥溢出，需要人看管，因此給日常生活帶來(lái)不變， 隨著 電子信息技術(shù)及智能控制技術(shù)的飛速發(fā)展 ，智能家電產(chǎn)業(yè)迅速壯大，各種智能家電產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，例如數(shù)控冰箱、變頻式空調(diào)、全自動(dòng)洗衣機(jī)等，作為基本日常生活用具的電飯煲也不例外， 智能煲 由于 是利用微電腦芯片，控制加熱器件 的輸出功率以及對(duì)加熱食物的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱溫度的精確的自動(dòng)控制。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求使用現(xiàn)行智能家電中常用的模糊控制方法，實(shí)現(xiàn)電飯煲的基本功能。通 過(guò)插座及引線與電飯煲的加熱盤(pán)和傳感器等部件相連，由單片機(jī)控制繼電器的通斷來(lái)控制負(fù)載，并按設(shè)定程序執(zhí)行動(dòng)作。 (2) 預(yù)約功能 。 (4) 頂部、底部 雙 溫度傳感器 。 (6) 開(kāi)關(guān)電源供電 。 方案二： 采用電容感應(yīng)按鍵、 LED 顯示、立體加熱方式、片內(nèi)集成 AD 轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)、熱敏電阻及分壓電路來(lái)采集溫度信號(hào) 。若采用外部擴(kuò)展 AD轉(zhuǎn)換器的方法，無(wú)疑會(huì)增加電路的復(fù)雜程度，不利于生產(chǎn)，同時(shí)成本會(huì)上升，這對(duì)于成本十分敏感的小家電產(chǎn)品不具有可行性。 LED 顯示相比 LCD 顯示具有亮度高不需要背光源的優(yōu)點(diǎn)，而采用電容感應(yīng)按鍵具有美觀、簡(jiǎn)潔、時(shí)尚等特點(diǎn)，控制器與外界可以無(wú)接縫，這樣就可以防止進(jìn)水造成漏電事故，采用立體加熱方式，食物受熱均勻，口感更好，加熱米飯也不容易出現(xiàn)夾生現(xiàn)象。 方案及總體框圖 方案設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)如下： 電飯煲設(shè)有多種烹調(diào)方式，使用按鍵進(jìn)行選擇，并通過(guò)數(shù)碼管對(duì)當(dāng)前的選擇和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)行選擇，考慮到本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)置八個(gè)按鍵其 功能分別如下： ① “功能”鍵 ： 精煮、快煮、蒸煮、粥湯、稀飯、再加熱、燉等功能的選擇。 ③ “口感”鍵 ： 精煮功能狀態(tài)下，用于調(diào)整口感。 ⑤ “預(yù)約”鍵：選定了有預(yù)約功能檔位（精煮、蒸煮、粥湯、稀飯、燉）后按此鍵，按此鍵，進(jìn)入預(yù)約時(shí)間設(shè)定狀態(tài)。 ⑦ “保溫 /關(guān)“鍵：在任何工作狀態(tài)下按此鍵退出工作模式進(jìn)入待 機(jī)狀態(tài)，在待機(jī)狀態(tài)下按此鍵進(jìn)入保溫模式。查閱相關(guān)資料，將煮飯過(guò)程總結(jié)為以下幾個(gè)過(guò)程： （ 1）吸水過(guò)程 ： 在適合的溫度下，讓大米盡可能的吸收水分，這樣煮出來(lái)的米飯的更加的飽滿，口感更好。但是溫度一旦超過(guò) 70℃ ，大米中含有的 β淀粉就會(huì)轉(zhuǎn)化成 α淀粉，會(huì)變成 糊狀，所以一般將溫度控制在 60℃ 以下 (35℃ 左右為最佳溫度，但此溫度吸水時(shí)間較長(zhǎng)）。一般說(shuō)來(lái)，加熱至沸騰的 最佳 時(shí)間是 10 分鐘。 （ 4）燜飯過(guò)程 ： 在補(bǔ)炊過(guò)程結(jié)束后，鍋內(nèi)基本上沒(méi)有太多的水分，應(yīng)采用較小功率加熱，促進(jìn)大米 α淀粉的生成。 （ 5）保溫過(guò)程 ： 整個(gè)煮飯過(guò)程結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入保溫模式，溫度一般控制在 70℃左右。第二步：吸水過(guò)程，吸水時(shí)間根據(jù)選擇的煮飯模式與口感來(lái)調(diào)整。第三步：根據(jù)米量大小進(jìn)行相應(yīng)加熱方式調(diào)整，達(dá)到沸騰狀態(tài)、并維持一段時(shí)間。第四步：保溫 階段。 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 如圖 22 所示 ： M C 8 0 F 7 7 0 8M C UW i t h1 0 b i tA D C頂 部 N T C溫 度 采 集底 部 N T C溫 度 采 集蜂 鳴 器 驅(qū) 動(dòng)上 電 復(fù) 位時(shí) 鐘 振 蕩 源開(kāi) 關(guān) 電 源T M 1 6 2 9 C L E D 驅(qū) 動(dòng) I CC Y 8 C 2 0 5 2 4 電容 按 鍵 控 制 I C光 電 隔 離光 電 隔 離底 部 發(fā) 熱 盤(pán)驅(qū) 動(dòng) 繼 電 器高 段 位 數(shù) 碼 管觸 摸 按 鍵雙 向 可 控 硅( 頂 部 輸 出 驅(qū) 動(dòng) )雙 向 可 控 硅( 側(cè) 部 部 輸 出 驅(qū) 動(dòng) )2 2 0 V 5 0 H z+ 1 2 V ， + 5 V 圖 22 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 時(shí) 間 t大 米 量小 米 量頂 部 溫 度底 部 溫 度蒸 煮 模 式精 煮 、 快煮 模 式調(diào) 整 通 斷 比升 溫 階 段燜 飯 階 段保 溫 階 段判 米 量階 段恒 溫 吸水 階 段大 功 率 升溫 階 段室 溫5 21 4 91 3 51 2 81 2 41 2 65 87 25 96 1安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 本章主要介紹 電飯煲 控制器的 硬件 硬件電路設(shè)計(jì)方案，主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵、顯示、 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)、溫度采集、功率輸出等部分。 廣泛 應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、智能儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的前端裝置。另外，本芯片還支持節(jié)電模式以降低功耗。 其引腳 如 圖 31 所示，表 31 是各引腳對(duì)應(yīng)的功能。雙時(shí)鐘操作：主時(shí)鐘 400KHz ~ 12MHz，子時(shí)鐘。 由于外部振蕩器使電路復(fù)雜化，且成本較高，故不宜采用；而內(nèi)部 RC 振蕩器有精度低、溫度系數(shù)高等缺點(diǎn)。陶瓷諧振器具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 振蕩頻率具有很高的溫度穩(wěn)定性，比 RC 振蕩器高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，比石英振蕩器略低。 （ 3）價(jià)格低，免調(diào)整，與 RC 或 LC 電路不同，陶瓷振子利用的是機(jī)械諧振。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 MCU 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XIN和 XOUT 分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器。 圖 32 外部振蕩器與石英 /陶瓷振蕩器接法 復(fù)位電路 MC80F7708支持四種復(fù)位方式：外部復(fù)位，上電復(fù)位 (POR)，片內(nèi)復(fù)位 (BIR)和看門狗復(fù)位。 表 32 復(fù)位初始化內(nèi)部寄存器狀態(tài) 片內(nèi)硬件 初值 Program counter (PC) (FFFF H) ~ (FFFE H) RAM page register (RPR) 0 Gflag (G) 0 Operation mode Mainfrequency clock Peripheral clock On Control registers 參考 MC80F7708中文數(shù)據(jù)手冊(cè)表 81 本設(shè)計(jì)硬件復(fù)位采用上電復(fù)位方式，其電路原理圖如圖 33 所示。此時(shí) +12V 的電源通過(guò) R8 給 C6 充電， Q4基極電勢(shì)上升，在達(dá)到 Q4 導(dǎo)通電勢(shì) UbeON之前， Q4 管截止 Q5 管導(dǎo)通， RESET 被拉為低電平。此過(guò)程中 C C7 充電波形如圖 34 所示： 圖 33 復(fù)位電路 丁路：基于單片機(jī)的智能電飯煲控制器設(shè)計(jì) 10 圖 34 上電時(shí)復(fù)位電路中 C C7 充電波形 LED 顯示驅(qū)動(dòng)控制電路 GY4690B 高段位數(shù)碼管 由于本電飯煲實(shí)現(xiàn)的功能較多，需要高段位顯示器來(lái)標(biāo)識(shí)各種功能狀態(tài)。發(fā)光二極管 光電參 數(shù)如表 33 所示： 表 33 GY4690B 光電參數(shù) 參數(shù)名稱 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 典型值 最大值 單位 正向電壓 VF IF=20mA V 反向電流 IR VR=5V 20 uA 發(fā)光強(qiáng)度 Iv IF=20mA 50 60 mcd 主波長(zhǎng) λ D IF=20mA 465 467 nm 各顯示段對(duì)應(yīng)的 LED 發(fā)光二極管序號(hào)如圖 36 所示，其中字母 AJ 表示段碼，字母之前的數(shù)字表示掃描位碼。 TM1629C是帶鍵盤(pán)掃描接口的 LED(發(fā)光二極管顯示器 )驅(qū)動(dòng)控制專用電路 ， 內(nèi)部集成有 MCU數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、 LED高壓驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)掃描等電路。本設(shè)計(jì)中顯示驅(qū)動(dòng)采用 TM1629C芯片，其特點(diǎn)如下： （ 1）特性說(shuō)明 ： ? 采用功率 CMOS工藝 ? 顯示模式 15段 8位 ? 鍵掃描 (8 1bit) ? 輝度調(diào)節(jié)電路 (占空比 8級(jí)可調(diào) ) ? 串行接口 (CLK、 STB、 DIO) ? 振蕩方式 ： RC振蕩 (450KHz+5%) ? 內(nèi)置上電復(fù)位電路 （ 2）管腳定義 ： 丁路：基于單片機(jī)的智能電飯煲控制器設(shè)計(jì) 12 圖 37 TM1629C 引腳圖 （ 3） 管腳功能說(shuō)明 ： 表 35 TM1629C 引腳功能 符號(hào) 管腳名稱 說(shuō)明 DIO 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 在時(shí)鐘上升沿輸入 /輸出串行數(shù)據(jù)，從低位開(kāi)始 STB 片選 在上升或下降沿初始化串行接口，隨后等待接收指令。當(dāng) STB 為高時(shí)， CLK 被忽略 CLK 時(shí)鐘輸入 時(shí)鐘上升沿輸入 /輸出串行數(shù)據(jù) K0 鍵掃數(shù)據(jù)輸入 輸入該腳的數(shù)據(jù)在顯示周期結(jié)束后被鎖存 SEG1/KS1 ~ SEG8/KS8 輸出 (段 ) 段輸出（也用作鍵掃描）， P 管開(kāi)漏輸出 SEG9 ~ SEG15 輸出 (段 ) 段輸出， P 管開(kāi)漏輸出 Grid1 ~ Grid8 輸出 (段 ) 位輸出， N 管開(kāi)漏輸出 VDD 邏輯電源 5V177。 （ 4） TM1629C 電氣參數(shù)： 表 36 TM1629C 電氣參數(shù) 參數(shù) 符號(hào) 范圍 單位 邏輯電源電壓 VDD （ ， +） V 邏輯輸入電壓 VI1 （ ， VDD+） V LED Seg 驅(qū)動(dòng)輸出電流 IO1 50 mA LED Grid 驅(qū)動(dòng)輸出電流 IO12 +200 mA 功率損耗 PD 400 mW （ 5）顯示寄存器地址和顯示模式 ： G R 4G N DG R 3G R 2D I OG R 1G N DC L KS T BK 0V D DS E G 1 / K S 1S E G 2 / K S 2S E G 3 / K S 3S E G 5 / K S 5S E G 4 / K S 4S E G 6 / K S 6S E G 7 / K S 7S E G 8 / K S 8S E G 9G R I D 5G R I D 6G N DG R I D 7G R I D 8V D DS E G 1 5S E G 1 4S E G 1 3S E G 1 2S E G 1 1S E G 1 0T M 1 6 2 9 C安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 顯示寄存器存儲(chǔ)通過(guò)串行接口從外部器件傳送到 TM1629C 的數(shù)據(jù)，地址從00H0FH 共 16 字節(jié)單元，分別與芯片 SGE 和 GRID 管腳所接的 LED 燈對(duì)應(yīng)，分配如表 37 所示 ： 表 37 顯示寄存器 SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 SEG8 SEG9 SEG10 SEG11 SEG12 SEG13 SEG14 SEG15 X xxHL(低四位 ) xxHU(高四位 ) xxHL(低四位 ) xxHU(高四位 ) B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 00HL 00HU 01HL 01HU GRID1 02HL 02HU 03HL 03HU GRID2 04HL 04HU 05HL 05HU GRID3 06HL 06HU 07HL 07HU GRID4 08HL 08HU 09HL 09HU GRID5 0AHL 0AHU 0BHL 0BHU GRID6 0CHL 0CHU 0DHL 0DHU GRID7 0EHL 0EHU 0FHL 0FHU GRID8 注：寫(xiě) LED 顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候 ， 按照從低位地址到高位地址，從字節(jié)的低位到高位操作；在運(yùn)用中沒(méi)有使用到的 SEG 輸出口，在對(duì)應(yīng)的 BIT 地址位寫(xiě) 0。在 STB 下降沿后由 DIO 輸入的第一個(gè)字節(jié)作為一條指令。 表 38 TM1629C 操作指令 B7 B6 指令 0 1 數(shù)據(jù)命令設(shè)置 1 0 顯示控制命令設(shè)置 1 1 地址命令設(shè)置 如果在指令或數(shù)據(jù)傳輸時(shí) STB被置為高電平 ， 串行通訊被初始化 ， 并且正在傳送的指令或數(shù)據(jù)無(wú)效 (之前傳送的指令或數(shù)據(jù)保持有效 )。 GY6095B 為 10 段 8 位共陰方式 LED，其的正常導(dǎo)通時(shí) ： 管壓降范圍為（ ，）。經(jīng)過(guò)測(cè)試本設(shè)計(jì)選用阻值為 470?電阻，導(dǎo)通電流約為 3mA。 丁路：基于單片機(jī)的智能電飯煲控制器設(shè)計(jì) 14 在 GY6095B、 TM1629C 的電源與地間各并聯(lián)上 100uF 電解電容和 瓷片電容。 串行通信口（ DIO、 CLK、 STB）需分別接 10K 的上拉電阻至 VDD，且要分別接100pF 電容之地，以降低電磁干擾對(duì)通訊口的影響。 電路接法如圖 38 所示 ： 圖 38 顯示模塊電路 觸摸按鍵電路 CY8C20524 觸摸按鍵控制器簡(jiǎn)介 在便攜式媒體播放器和移動(dòng)手持終端等大容量、高可視性產(chǎn)品的應(yīng)用中，觸摸式按鍵作為一種接口技術(shù)已被廣采用。 觸摸按鍵與機(jī)械按鍵相比，操作時(shí)不需要直接接觸，產(chǎn)品整個(gè)顯示與按鍵模