基于单片机的电饭煲设计

控制系统综合实训报告

学院计算机与控制工程学院

专业班级自动化115

学生姓名马洪星

指导教师朱玲

成绩

单片机在智能电饭煲控制系统中的应

用

摘要

随着新科技时代的到来，越来越多的新型智能化家电融入了我们的生活。而电饭煲作为与人们生活息息相关的家电，其功能也向着智能化的方向发展。本文基于单片微处理器PICl6F872研制成功了YZ系列微电脑电饭煲智能控制器，阐述了工作原理，并给出了硬件电路。精度高、稳定性高、易操作是本系统的重要特性，中断嵌套是设计软件的难点，温度控制是本系统的重点。

关键词 PIC单片机智能电饭煲硬件分析

YZ系列微机电脑电饭煲系统，是应用美国著名芯片Microchip公司合作开发的新一代模糊、逻辑控制智能电饭煲。采用日本National模糊控制技术原理，能自动根据米饭量的多少。利用“煮饭专家”的工艺技术，对吸水、加热、沸腾、焖饭、膨胀、保温等六个阶段的工艺自动进行火力调节，从而煮出比一般电脑电饭煲更加松软可口的米饭同时拥有快速煮饭、精确煮饭、一小时粥汤、二小时粥汤、三小时粥汤保温以及预约定时煮饭等功能。本系统硬件结构简单，运行稳定可靠，软硬兼备，具有完善的控制功能和抗干扰能力。

一、工作电气图

图1工作电气图

二、工作原理

YZ系列微机电脑电饭煲控制器电路包括如下几个部分：单片机，电源及稳压电路，键盘输入电路，蜂鸣报警电路，LED显示电路，温度检测电路及加热控制电路。其中单片机控制采用PICl6F872封装，它能满足电饭煲的控制需要。电源及稳压电路由高压器、整流电路和稳压电路组成；键盘输入电路由K1、R13、K2、R14组成；即在A／D输入端键入键盘信号，蜂鸣报警电路由晶体管Q2、SP1及电阻R12组成；LED显示电路由两部分组成。一部分是7段数码管用于显示预置定时时问，另一部分是6个LED指示灯，用于显示煮饭、快煮、l小时粥汤、2小时粥汤、3小时粥汤及保温。温度检测电路十分简单，由偏置电阻R10、R1l 和热敏电阻RT1、KT2组成。控制器电路如图2所示

图2控制器电路框图

三、硬件电路

根据系统的控制功能，并结合电饭煲机械电气构件的工作原理，在软件设计过程中，力求硬件结构简单，控制可靠，软硬协调，相得益彰。以下将对控制系统的CPU选择及检测、控制(温度检测、预约时间控制、保温控制、故障检测)

等部分设计进行介绍。

1、CPU选择

根据人们生活水平不断提高，对“煮饭”松软可口的要求越来越高，因此对煮饭吸水、加热、沸腾、保温等环节控制精度比较高。要求检测具有很高的精度，这就要求系统的A／D转换精度比较高，CPU需要对所有动作与功能均由指令来完成，美国Microchip公司的PIcl6F872单片机能满足系统的这些要求。PIcl6F872内含10位的A／D转换器，价格便宜，外围接口电路简单，转换精度高，对本系统而言控制精度(温度)达0．5℃。它带有256字节可擦写EEPROM存储器，每次工作设置按键设置其提示功能，以便设置值可以从EEPROM中读出以前写入的设定值，或重新按键设定并写入EEPROM以备下次使用。另外PIcl6F872有8×14hie的FLAXH存储器，368×8hie数据SRAM及同步串行模块充足资源可供以后开发改进。看门狗可以对软件运行出错提供保护功能。RISC(精简指令集计算机)指令易学易用。

2．测温与加热控制电路

在电饭煲顶部和底部分别安装有热敏电阻RT1和RT2，分别检测室温及煲内水温，测温电路由R10、R19、RT1及R11、R20、RT2组成。其测温原理是热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，在RA0、RA1上得到各温度值时的电压，通过内部A／D转换将输入端AN0、AN1模拟电压值转换为数字值，即可求出热敏电阻阻值，进而通过查表求得所测的对应温度值，其电路如图3所示。

图3测温与加热控制电路

本系统完成的控制有加热控制、保温控制、均通过Rc7口输出控制，在煮饭时，Rc7口输出电平通过三极管Q3驱动继电器J吸合，发热盘加热，通过软件的控制，对不同的煮饭程序实现不同的温度控制。

3、显示与状态指示电路

显示电路由CPU的I／0的RB0—RB7双位数码管Es1、R1一R8、R15、R16、Q1等组成，通过CPU的RB0一RB7输出数据，分别完成故障显示、加热显示、预约时间显示、保温显示。状态指示则由CPU的I／O口中Rc0—Rc5、LED1一LED6及R17组成，分别对煮饭、快速煮饭、l小时粥汤、2小时粥汤、3小时粥汤、保温等功能状态进行指示，其电路如图4所示。

图4显示与状态指示电路

4、键盘输人电路

家用电器的操作按键越少，操作越方便，就越受顾客的青睐。为此，本系统只设置了下述二个按键，由K1、K2组成(见图5)。

(1)功能键

循环选择煮饭、快煮、1小时粥汤、2小时粥汤、3小时粥汤及保温，选中的方式由发光二极管LED1一LED6显示。

(2)预约时间键

循环选择预约时间，时间从00一12小时，每按一下，数字以l为单位递增，最长预约时间为12小时。当完成选择后，如果在5秒之内不再进行任何操作，系统则默认用户选定了该工作方式，并自动运行程序完成相应的功能。

图5键盘输入与声音输出电路

5、按键音及报警电路

该电路由CPU的Rc6、R12、Q2以及SP1组成(见图5)，每当用户按一下键，SP1就会发出“嘀”的一声确认音，提示操作有效。而且在煮饭结束后，程序会发出三声“嘀、嘀、嘀”，提示可用餐。当整个系统出现故障时，例如太湿、不加热等，均发出声音提醒用户处理。

四、学习心得

通过十天的时间，完成了智能电饭煲控制器的工作。在实训的过程中我们对本课题涉及到的各方面知识进行了学习，收获颇多。本此实训借鉴模糊控制原理，实现了米量判断时间来判定米量值。

单片机在智能电饭煲控制系统中的应用，以单片机为核心，包括温度传感器部分、时间预约部分、LCD 电子显示屏部分、外部键盘接口、加热盘部分、蜂鸣报警器部分。使其具备智能电饭煲基本功能。PICl6F872 芯片价格比较便宜，且性能强大，灵活性高，能够提供LCD 液晶及外接按键实现人机交互，具有完整的输入输出、控制端口、以及内部程序存储空间。单片机是整个电饭煲的心脏，对系统起监控、调节作用，且进行相关处理。所以在选择电饭煲心脏时，参考了以下标准：(1)内部资源:如果想要外部所接元件越少，那么所选择的单片机本身内部的存储资源就需要越多，这样可以提高系统的各项技术指标。(2)存储空间:单片机的内存容量以及可以扩展到外部的存储器要大于实际设计系统所需要的容量。 (3)运行速度:设计时所选择的单片机，其运算速度要和系统匹配。 (4)特殊功能:指的是安全及稳定性能、故障监视、断电之后保护系统和功耗低。 (5)可用性:指的是所选择的指单片机是否可以被尽可能的开发和利用。

本文所阐述的功能并不是很全，只是实现目前电饭煲普通功能，其他功能有待今后进一步开发实现。随着物联网的迅速发展，不久的将来我们将能够通过短信，邮件等网络媒介对电饭煲进行控制，更大程度上方便人们的生活。