单片机在电饭锅上的应用课程设计

目录引言 (2)1 电饭锅的原理与结构 (3)2 MCS─51单片机在电饭锅上的应用 (6)3 程序设计 (12)6 结束语 (20)参考文献 (20)附录Ⅰ：电路原理接线图 (21)引言电饭锅是一种能够进行蒸、煮、炖、煨、焖等多种加工的现代化炊具。

它不但能够把食物做熟，而且能够保温，使用起来清洁卫生，没有污染，省时省力，是家务劳动现代化不可缺少的用具之一。

随着科技、经济的发展，人们生活水平的不断提高，工作生活节奏亦加快，延时预制食品也成了人们日常工作生活中的需要。

目前，己有的智能电子电饭锅在做饭/粥时，是将米和水同时放入锅中，接通电饭锅的电源后，电饭锅即自动进入做饭/粥程序，当做饭/粥完成后，电饭锅即进入保温状态。

这就需要我们用智能程序控制电饭锅的煮饭保温时间，本设计主要介绍MSC-51系列单片机在电饭锅的应用及程序。

本次设计过程中借鉴的一些智能家电书和设计手册，吸收书中自己本没掌握的知识，并得到徐祖华、肖金凤老师的悉心帮助。

对此深表谢忱。

1、电饭锅的原理及结构电饭锅的原理电饭锅是利用发热板，在铝质锅的底部煮饭。

发热板内藏电热线，这电热线是由自动开关控制，发热板的中央有一圆孔，孔内有一感温软磁，它借着弹簧向上顶贴着锅底。

这是一种纯铁氧体。

它在100℃或以下时，可以被永久磁铁吸引。

但当升至103℃时，则失去磁性，不再受永久磁铁吸引。

当按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶贴着感温软磁；这时，发热线接通，开始加热。

当锅内的饭沸腾后，锅内的水就渐渐减少，当水开始蒸干，锅内的温度就由100℃上升。

当升至103℃时，感温软磁就不受磁铁吸引，开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降，压使接触点分开，发热线就断电，同时，接通另一保温电路，保持饭的温度在70℃左右。

智能电饭煲主要由电源部分和控制电路组成，主控电路与热敏电阻形成反馈回路，主控电路实现两种功能，一是采集热敏电阻反馈回来的温度值，二是依据用户选用的工作方式，对继电器的工作方式的改变来对电热盘加热的控制。

控制方法大至为：当电热盘温度达到当前的要求后，继电器的开关打开，以切断电热盘的电源，当下降到一定的温度范围后通电加热，闭合继电器，以使电热盘始终保持在适合的温度之内。

电饭锅的主要由顶盖温度传感器、底盘温度传感器、驱动电路、加热盘、继电器和数码管等组成。

通过控制温度传感器来控制煮饭时间，利用这些资源完成的电饭煲具有以下功能：1、精煮，2、超快煮，3、冷饭加热，4、小米量，5、45分稀饭，6、2小时粥，7、1小时汤，8、2小时汤。

并且具有人性化的操作界面，使用者很容易掌握。

电饭煲的功能不再只是简简单单的煮饭了，它可以完成许许多多的功能，它是人们日常生活中不可缺少的家庭好帮手，正是由于智能的控制，人们的生活才变得越来越简单。

电饭煲煮饭过程介绍要想煮出高质量的米饭，就要掌握各种大米的吸水量，加温时间，控温过程，维持沸腾时间，停止升温过程，焖饭过程等规律。

煮饭的过程实质上就是使大米由难以为人体所消化吸收的β淀粉转化成为人体较易吸收的α淀粉的过程，经过大量的实践和探索，一次理想的煮饭过程可以抽象成以下几个过程：吸水过程在适合的温度下，让大米尽可能的吸收水分，这样煮出来的米饭的更加的饱满，口感更好。

让大米的含水量达到25%左右，温度越高，吸水越快。

但是温度一旦超过60度，大米中含有的β淀粉就会转化成α淀粉，会变成糊状，所以控制温度在60度以下是非常有必要的，一般控制在35度左右为最佳温度。

升温过程这一个过程必须使锅内的热量充分对流，以至于不会造成夹生饭。

一般说来，加热值沸腾的时间最佳是10分钟。

维持沸腾为了使β淀粉充分转化成为α淀粉，需要在沸腾的状态下，温度大约控制在98度左右，维持20分钟左右，可以通过控制继电器的开与闭来实现温度的控制。

补炊过程断电之后，温度会慢慢下降，当温度降到100度左右的时候，在通电一段时间，将锅内的多余的水分蒸发掉，补炊的时间根据个人而定。

焖饭过程在补炊过程结束后，锅内基本上没有太多的水分，应停止加热，利用余热来进行焖饭，促进大米α淀粉的生成。

一般的焖饭时间大约控制在12分钟左右。

保温过程整个煮饭过程结束后，自动进入保温模式，温度低于65度左右，加热盘就会对锅体进行加热。

使用者在此种状态下就可以享用美食了。

3功能介绍利用凌阳8位单片机开发的智能电饭煲具有以下的两大功能：煲煮功能1）精煮选择精煮功能，按下开始键，电饭煲开始加热，大约45分钟后电饭煲进入焖饭状态，此时数码显示"n"，10分钟后，电饭煲进入保温状态，数码显示"b" ，这表明饭已经煮好。

2）超快煮选择超快煮功能，按下开始键，电饭煲开始加热，大约30分钟后电饭煲进入焖饭状态，此时数码显示"n"，8分钟后饭煮好，电饭煲进入保温状态，数码显示"b"，这表明饭已经煮好。

3）冷饭加热选择冷饭加热功能，按下开始键，电饭煲开始加热，大约15分钟后电饭煲进入保温状态，数码显示"b" ，这表示冷饭加热完成。

4）小米量煮选择小米量煮功能，按下开始键，电饭煲开始加热，大约40分钟后电饭煲进入焖饭状态，此时数码显示"n"，10分钟后饭煮好，电饭煲进入保温状态，这表明小米量的饭已经煮好。

5）45分钟稀饭选择45分钟稀饭功能，按下开始键，电饭煲开始加热，此时数码显示"-"，45分钟后粥已煮好。

6）2小时粥选择2小时粥功能，按下开始键，电饭煲开始加热，此时数码显示"2"，2小时后粥已经煮好。

7）1小时汤选择1小时汤功能，按下开始键，电饭煲开始加热，此时数码显示"1"，1小时后汤已经熬好。

8）2小时汤选择2小时汤功能，按下开始键，电饭煲开始加热，此时数码显示"2"， 2小时后汤已经熬好。

注：以上4种功能模式中，每一种功能结束之后都自动进入保温模式，数码显示"b"。

定时功能选择相应功能后设置相应的定时时间，按下开始键，定时开始，每过1小时显示时间数减1。

在定时时间内，根据定时的时间和所需过程的时间差电饭锅就能自动启动，自动加热，自动保温，完成选择的功能，例如如果45分钟稀饭定时2小时的话，电饭煲会在1小时15分钟的时候开时启动加热工作，并进入45分钟稀饭功能模式。

2、MSC-51单片机在电饭锅上的应用美国INTEL公司生产的MCS一51系列单片机具有很强的功能，它被广泛的应用于各种自动化的控制系统上。

我们应用其中8051单片机微机电脑控制器控制的电饭锅。

用微电脑控制电饭锅可根据煮制各种不同食品的需要，编制各种不同的程序，实现不同的控制，提高煮制食品的质量，使其更可口，味道更美。

另外还可以实现各种状态的显示和定时等功能，使用者可直观地看到煮制食品的进展情况，在操作上也能有一种轻松，新奇的感觉。

相当于分立元件电路来讲，用电脑控制的电路简单，可靠性高，成本低。

所以。

利用微电脑实现各种家电产品控制的自动化，智能化是一个发展方向。

控制要求我们参照了国外几种不同的先进产品，并结合我国的实际情况，制定了如下控制要求:一、煮制食品的控制曲线我们制定了六种煮制食品的控制曲线.它们分别如图l所示:这六种控制曲线被定义为六种菜单，使用者可根据煮制食品的需要任意选择。

二、显示采用4位LFD数码管显示时间，显示精度为l分钟。

用LED发光管指示定时、预煮、煮炯、保温五种工作状态和白米饭、糯米饭、什锦饭、糙米饭、粥五种菜单程序。

三、鸣响提示当触动按键和饭煮熟时都由蜂鸣器发出鸣响提示。

四、定时最大定时时间为12小时50分钟，所设定的定时时间为饭煮熟时的时间，采用倒计时的计时方式，设定精度为10分钟，直接用轻触按键输入，时间设定可递增和递减，也可进行单步和快速设定。

五、自动保护具有内锅不在锅体内时不能加电的自动保护功能，具有软件和硬件的超保护功能。

硬件设计硬件电路原理图如图2所示，采用内部带R(>M的8051单片机做微处理器，它具有丰富的指令系统和很强的功能，可使控制电路结构简单体积小，可靠性高。

8051芯片有四个八位输入/输出口PO,P1,P2,P3.选P1,P2口为时间、状态和菜单的显示输出口，采用动态扫描的显示方式，P1口的输出通过三极管送到数码管的段和显示状态、菜单的发光二极管，P2口的输出通过三极管分时选通数码管的位和对应的状态、菜单发光二极管o PO口为操作按键输入口，低电平有效。

P3. 0和P3. 1分别通过反向器G1:B,G1:F和三极管T17,T18驱动主加热盘和副加热元件的可控硅TM1,TM2，接入反向器G1::F可防止单片机复位时可控硅瞬间导通现象.P3. 2口经三极管T16驱动蜂鸣器BEo由干被控温度是一个连续变化的模拟量信号，而单片机只能处理数字量信号，这就需要模/数转换电路，现采用具有负温度系数的测温型热敏电阻RT为温度传感器，它和电位器W1、电容C2,施密特触发器G1:A组成多谐振荡器，RT的阻值随被测温度的变化而变化，因而振荡器的输出频率也随RT阻值的变化而变化，这样就实现了把模拟量信号转变成频率变化的方波信号，单片机记录在单位时间内的周期数就可得到被测的温度值。

这一信号经过反向器G1:B输入到P3. S 口，单片机利用该信号进行多点闭环温度控制。

电位器W1起温度微调作用。

温度传感器RT装在锅体底部，间接反映锅内的温度。

T FUSE是热保险管，起超温保护作用。

SW为机电连锁微动开关，当内锅在锅体内时，开关sw受压闭合，电路接通，控制器正常工作，否则不能工作，这样可避免发热盘空载加热的现象。

H C()()K为主发热盘。

H一WARM为副发热元件，装在锅体侧面和顶部，主要起保温作用。

电路可分别安装在两块电路板上，一块为显示操作板，装在温度较低的锅体顶部或侧面。

另一块为可控硅和电源板，可装在锅体底部。

3、程序设计主程序框图如下图3所示主程序判断确有按键输入时，开启蜂鸣器，鸣响后由计时中断服务程序来关闭蜂鸣器。

由按键输入执行保温程序时，必须是没有菜单和定时输入的情况下，且先执行慢速加热至73C的程序后才进入保温程序。

保温时间限制为10小时。

温度采样子程序在保温和加热时调用，进行温度控制。

CTI为采样计数器，其流程图见图4。

为提高测量的准确性，应用多次间隔时间采样取其平均值的方法来减小测量误差，在间隔采样过程中如连续出现20次超出正常范围的温度值，则判断为测温电路故障，停止执行正常程序，并做出相应的显示和蜂鸣报警。

CTO设置为计时器，每隔。

.15发出一次中断申请，入口地址为。

ooBH，中断服务程序做相应的各种计时操作处理，中断服务流程图见图4。

选用定时程序的判断，如果没有进行过时间的设定，74H位为零，就判断为没有设置定时，否则74H位由1，执行定时煮制程序。