基于PIC單片機廚房控制器的設計

摘要 介紹了真空熒光屏顯示器在多功能廚房控制系統中的軟硬件設計方法。系統以PIC16F72單片機為主控制芯片對外圍傳感器檢測模塊和按鍵掃描電路等采集信號進行處理，發送指令驅動繼電器來控制天然氣灶、抽油煙機、消毒柜、烘干機等多種廚房設備進行工作。該系統采用真空熒光屏顯示各種工作狀態，具有漏氣報警、按鍵童鎖等功能。
關鍵詞 廚房控制器；真空熒光屏顯示器；智能控制

隨著智能家電控制技術的不斷發展，具有多功能和智能化的廚房控制器成為廚房電器設備發展主流。和傳統單一廚房設備控制器相比，多功能廚房控制器具有占用空間小、成本低、功能多、便于設備統一管理，使用安全、方便等優點。
系統以PIC單片機作為主控制芯片，選用VFD(Vacuum Fluorescent Display)真空熒光屏為顯示器，結合氣敏傳感器、熱敏電阻、高壓點火器、繼電器等受控對象，通過檢測外部信號以及內部定時時間狀態可以控制各種受控對象工作狀態之間的相互轉換，實現對廚房電器設備的智能控制。系統結構框圖如圖1所示。

1 各單元電路硬件設計
1．1 電源電路設計
設計所需的6組工作電源均由如圖2所示的電路提供。6組電源分別為AC 220 V、AC 3 V、DC+12 V、DC+5 V、DC+5 V B、DC+24 V、DC-30 V。各組電源的使用情況如下：AC 220 V作為抽油煙機電機工作電壓，AC 3 V作為VFD燈絲驅動電壓，DC-30 V作為VFD顯示段碼工作電壓，DC+12 V作為繼電器工作電壓，DC+5 V作為單片機及外圍+5 V供電電源，DC+5 V B作為氣敏傳感器工作電壓，DC+24 V作為24 V直流電機以及照明LED工作電壓。

為確保VFD顯示屏段碼截止時沒有鬼影余亮現象，在AC 3 V中心抽頭和DC-30 V之間加了5．1 V穩壓管1N4733，同時在關閉VFD時通過繼電器KA1切斷燈絲電源AC 3 V，以達到徹底熄滅燈絲和省電的目的。
1．2 功能控制電路設計
如圖3所示功能控制電路，通過繼電器控制抽油煙機、風機的強度以及消毒、烘干童鎖、LED照明開關等。為確保消毒和烘干是在消毒柜關閉狀態下才工作，故在消毒柜的柜門處裝個開關，只有在門關閉狀態下繼電器才能動作。在烘干發熱棒上串聯一個熱敏電阻NTC5D-11，在溫度過高時斷開，防止溫度過高而燒壞碗筷和設備。同時，在設計時考慮到安全因素，加了童鎖功能，即正在進行消毒或烘干時童鎖關閉，消毒烘干結束后1 min才開啟童鎖，以防止兒童在設備正在消毒或烘干時誤打開柜門而燙傷，童鎖為電磁閥。

設計中考慮到兩板之間的數據傳送及節省I／O口，選用了串并轉換芯片74HC595作為I／O口擴展(只需3個I／O口)，再經過7路內部達林頓結構的ULN2003驅動繼電器。電路中，將ULN2003第9腳接+12 V就相當于在每個被驅動對象兩端反向并聯一個二極管，起到續流的作用，外部無需在加二極管達到節省成本的效果。