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智能電飯煲的設(shè)計解決方案

發(fā)布時間:2011-03-14 來源:EDN電子設(shè)計技術(shù)

智能電飯煲的中心議題:
  • 主控制電路設(shè)計
  • 顯示電路設(shè)計
  • 電源電路設(shè)計
  • 溫度采集部分電路設(shè)計
  • 軟件設(shè)計
智能電飯煲的解決方案:
  • SPMC65P2404A芯片對電飯煲的過程進(jìn)行控制

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?nèi)找嬖鲩L的生活需求。因此,開發(fā)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(xiàn)在的智能電飯煲,期間經(jīng)歷了很多的階段。電飯煲發(fā)揮高新技術(shù)上風(fēng),以美味炊煮為主導(dǎo),使產(chǎn)品更加豐富與時尚化,現(xiàn)已形成微電腦、電腦與機械三大類型、十大不同款式。機械電飯煲固然價格方面體現(xiàn)它的上風(fēng)之外,其他方面就很難滿足人們對現(xiàn)代生活高品質(zhì)的需求。微電腦或電腦控制的智能電飯煲符合現(xiàn)代人的要求,人性化的界面設(shè)計,使得人們一眼看出當(dāng)前工作狀態(tài),讓您更安心,各種烹調(diào)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(nèi)膽,超硬耐磨,恒久美觀,所有的這些特點符合現(xiàn)代人的省時、省力、耐用的觀念。

本文主要先容利用SPMC65P2404A芯片來對電飯煲的過程進(jìn)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(jié)的RAM和4K字節(jié)的OTP ROM,有23個可編程IO口,8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器,2通道8位定時/計數(shù)器,2通道16位定時/計數(shù)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(fù)位,并且有一個蜂叫器輸出口。

2 總體方案先容
利用凌陽8位MCU設(shè)計的智能電飯煲控制系統(tǒng)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(dāng)前狀態(tài)和定時時間;通過溫度傳感器來對溫度進(jìn)行采樣;通過MCU的控制終極實現(xiàn)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(tǒng)和外圍電路提供5V電源,并且對加熱盤進(jìn)行加熱。


3 系統(tǒng)硬件設(shè)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,它包括按鍵輸進(jìn)部分,溫度檢測輸進(jìn)電路,復(fù)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(tǒng)的核心部分。



芯片特性簡
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(jié)的RAM和4K字節(jié)的OTP ROM,有23個可編程IO口,8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器,2通道8位定時/計數(shù)器,2通道16位定時/計數(shù)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(fù)位,并且有一個蜂叫器輸出口……。利用這些資源,能夠?qū)崿F(xiàn)電飯煲的功能。

2、顯示電路:

顯示電路由共陽極數(shù)碼管和10個LED組成,通過單片機位選和所送的數(shù)據(jù)來點亮相應(yīng)的LED和數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。其電路原理圖如圖3-2所示:

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3、電源電路:

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


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,由于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:


4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 主程序流程
從樣機分析中大致設(shè)計整個系統(tǒng),整個系統(tǒng)輸進(jìn)包括2個溫度傳感器,5個按鍵;輸出包括2位七段數(shù)碼管、10個發(fā)光二極管、繼電器控制信號等。根據(jù)控制功能,將程序設(shè)計為幾個主要的模塊,程序主流程見圖4-1所示:


4.2 子程序先容

1、 診斷子程序
診斷程序主要進(jìn)行溫度采集并判定傳感器是否良好,主要對2個溫度傳感器連續(xù)檢測20次,若測到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)(溫度范圍:-10℃~160℃),則表明傳感器短路或斷路錯誤,數(shù)碼顯示“E”,并禁止按鍵操縱。

2、 鍵盤掃描子程序

程序每循環(huán)一次掃描一次鍵盤,假如掃描到有鍵按下,則暫存鍵值,假如連續(xù)5次掃描到的鍵值都一樣,則以為是穩(wěn)定的鍵值。

3、 系統(tǒng)共有5個按鍵,在不同的狀態(tài)下,每個鍵只要輕按一次就有效
系統(tǒng)的五個鍵接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4,假如按鍵值有效則返回值的相應(yīng)位為0,否則相應(yīng)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?qū)е聹y出的溫度值變化太快,引起控制部件頻繁動作,溫度采集采用滑動均勻值濾波方法。即在同一個通道上連續(xù)采集三個數(shù)據(jù),取其中的中間值。

5、 顯示子程序

系統(tǒng)共有2位七段數(shù)碼管顯示及10個發(fā)光二極管顯示。數(shù)碼管主要有6種狀態(tài)需要顯示:待機狀態(tài)、出錯顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時時間顯示。發(fā)光二極管顯示所選擇的功能、開始及保溫狀態(tài)。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(jìn)進(jìn)保溫狀態(tài)后,保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數(shù)碼顯示狀態(tài)選定子程序組成。


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