單片機在智能電飯煲中的應用

1 引言 

　　目前，市場上的電飯煲大部分采用機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，難以滿足人們日益增長的生活需求。因此，開發功能齊全，安全可靠的微電腦電飯煲是非常用必要的。電飯煲從機械式原理到現在的智能電飯煲，期間經歷了許多的階段。電飯煲發揮高新技術優勢，以美味炊煮為主導，使產品更加豐富與時尚化，現已形成微電腦、電腦與機械三大類型、十大不同款式。機械電飯煲雖然價格方面體現它的優勢之外，其他方面就很難滿足人們對現代生活高品質的需求。微電腦或電腦控制的智能電飯煲符合現代人的要求，人性化的界面設計，使得人們一眼看出當前工作狀態，讓您更安心，各種烹調過程全部由電腦自動控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內膽，超硬耐磨，恒久美觀，所有的這些特點符合現代人的省時、省力、耐用的觀念。 

　　本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來對電飯煲的過程進行控制，SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節的RAM和4K字節的OTP ROM，有23個可編程IO口，8通道10位A/D轉換器，2通道8位定時/計數器，2通道16位定時/計數器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口。 

2 總體方案介紹 

　　利用凌陽8位MCU設計的智能電飯煲控制系統原理框圖如圖2-1所示，通過按鍵來選擇功能模式、顯示電路完成顯示當前狀態和定時時間；通過溫度傳感器來對溫度進行采樣；通過MCU的控制最終實現對繼電器的控制，從而來控制對加熱盤的加熱與否，電源部分完成對單片機系統和外圍電路提供5V電源，并且對加熱盤進行加熱。

　　

                          圖2-1  控制系統構成框圖 

3 系統硬件設計 

　　1、由單片機SPMC65P2404A控制的電飯煲的硬件原理圖如圖3-1所示，它包括按鍵輸入部分，溫度檢測輸入電路，復位和晶振電路，PA6、PA7完成對頂蓋和底盤的溫度的檢測，PA5完成對繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統的核心部分。

 

                     　　　　　圖3-1 電飯煲的電路原理圖 

芯片特性簡介 

　　SPMC65P2404A是凌陽公司的8位元單片機，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節的RAM和4K字節的OTP ROM，有23個可編程IO口，8通道10位A/D轉換器，2通道8位定時/計數器，2通道16位定時/計數器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口……。利用這些資源，能夠實現電飯煲的功能。 

2、顯示電路： 

　　顯示電路由共陽極數碼管和10個LED組成，通過單片機位選和所送的數據來點亮相應的LED和數碼管的顯示狀態。其電路原理圖如圖3-2所示： 

　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-2  顯示電路 

3、電源電路： 

　　電源部分為單片機提供+5V的直流穩壓源，并且通過降壓、整流、濾波之后的+14V電壓對繼電器進行供電，通過控制三極管射極的導通與否來控制繼電器的工作狀態。電源電路原理圖如圖3-3所示

 

圖3-3  電源電路 

4、溫度采集部分電路圖： 

　　J2和J3是溫度傳感器的兩個接口，其中J2和J3分別是頂蓋和底盤溫度傳感器的接口，單片機檢測的信號實際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因為溫度傳感器的電阻值會隨溫度的上升而減小，所以分壓電阻的電壓值間接反映了某一時刻的溫度，電路原理圖如圖3-4所示： 

                　　　　　　　　　　圖3-4  溫度傳感器電路 

4 系統軟件設計 

4.1 主程序流程 

　　從樣機分析中大致設計整個系統，整個系統輸入包括2個溫度傳感器，5個按鍵；輸出包括2位七段數碼管、10個發光二極管、繼電器控制信號等。根據控制功能，將程序設計為幾個主要的模塊，程序主流程見圖4-1所示：

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4-1 程序主流程圖

4.2   子程序介紹 

1、診斷子程序 

　　診斷程序主要進行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對2個溫度傳感器連續檢測20次，若測到的數據不在范圍內（溫度范圍：-10℃~160℃），則表明傳感器短路或斷路錯誤，數碼顯示“E”，并禁止按鍵操作。 

2、鍵盤掃描子程序 

　　程序每循環一次掃描一次鍵盤，如果掃描到有鍵按下，則暫存鍵值，如果連續5次掃描到的鍵值都一樣，則認為是穩定的鍵值。 

3、系統共有5個按鍵，在不同的狀態下，每個鍵只要輕按一次就有效。系統的五個鍵接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4，如果按鍵值有效則返回值的相應位為0，否則相應位為1。 

4、溫度采集子程序 

　　熱敏電阻靈敏度高，為了防止干擾及其它原因導致測出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動作，溫度采集采用滑動平均值濾波方法。即在同一個通道上連續采集三個數據，取其中的中間值。 

5、顯示子程序 

　　系統共有2位七段數碼管顯示及10個發光二極管顯示。數碼管主要有6種狀態需要顯示：待機狀態、出錯顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時時間顯示。發光二極管顯示所選擇的功能、開始及保溫狀態。功能顯示需采用輪循方式，在按下開始鍵之前，開始燈閃爍。進入保溫狀態后，保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數碼顯示狀態選定子程序組成。


5 參考文獻

[1] 肖健華,經順林.模糊控制在家電產品中的應用與展望.五邑大學學報(自然科學版),2001
[2] 顧勇.模糊控制及其應用.現代物理知識,1998.