电饭煲控制器设计报告

机电信息工程学院单片机系统课程设计报告系：自动化系专业：自动化班级：设计题目：电饭煲控制器学生姓名：指导教师：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日目录一、设计任务 (2)1.控制策略 (2)2.定时 (2)3.控制面板 (2)二、设计方案 (2)三、系统硬件设计 (3)3.1中央处理模块单片机芯片 (3)3.2 显示模块设计 (4)3.4 报警及温度采集模块设计 (5)3.5 火力控制模块设计 (5)3.6 电源模块设计 (6)四、系统软件设计 (7)4.1主程序设计 (7)4.2 温度采集程序设计 (8)4.3 显示及输入程序设计 (8)4.4 火力控制程序设计 (8)五、心得体会 (8)参考文献 (9)附录1 系统电路原理图 (9)附录2 程序清单 (9)一、设计任务试设计电饭煲控制器，要求有预约功能，可以烹饪大米饭、粥、保温、冷饭加热等功能，具体要求如下。

1.控制策略大米饭：当达到105°时，停止加热，并在15分钟后通过蜂鸣器提示用户。

粥：开始加热后，通过测温元件监视锅底温度，使锅底温度保持在99°~100.5°之间（100°时停止加热、99°时开始加热），此种状态持续20分钟，之后通过蜂鸣器提示用户过程结束。

保温：使锅底温度维持在50°~60°之间。

冷饭加热：锅底加热至100°，使锅底温度保持在99°~100.5°之间（100°时停止加热、99°时开始加热），此种状态持续5分钟，之后通过蜂鸣器提示用户过程结束。

2.定时用户可以是电饭煲在预约时间（倒计时方式）开始工作，最长预约时长为12小时。

3.控制面板四个发光管分别与大米饭、粥、保温、冷饭加热相对应，另一发光管用于区分工作与预约，两位数码管用于预约时间及倒计时。

按键有：开始键、功能键、加键、减键。

二、设计方案由设计要求可知，系统除单片机外，应包含温度检测、键盘、显示以及蜂鸣器。

温度检测可选择应用较为方便的串行式温度传感器，键盘个数较少，所以可以用简单式键盘。

由于预约时长为12小时，并且精度要求不是很高，所以用两位数码管显示器即可（本设计选用了四个数码管以便随时查看温度值）。

电饭锅预约的精度要求不是很高，所以没有必要另加时间（日历）芯片，用单片机定时中断通过软件扩展实现预约定时即可。

单片机对功率元件的控制可用固态继电器来完成（本设计选用的是电磁式继电器），最好用光电隔离式以减少主回路对控制回路的干扰。

本控制器系统由中央处理部分、温度采集、显示、报警及键盘输入等6大部分组成。

系统总体框图如图一所示。

图一、系统框图中央处理模块对温度采集模块、键盘输入模块的数据进行分析和逻辑判断，并按照预定的程序进行处理和保存。

然后把结果通过显示模块或者火力控制进行相应的处理。

定时模块采用的是单片机内部的定时器进行定时在显示模块进行相应的显示计数，用户可以通过键盘模块来进行预约定时及调整所需的功能。

系统在上电后有一个默认的定时参数，用户也可以可以通过按键修改相应的定时参数。

温度采集模块实时的采集电饭煲的当前温度，并将数据传给中央处理模块进行相应的控制。

显现模块实时显示当前的温度、定时、及当前系统的状态。

火力控制模块主要起到了弱电控制强电的功能，由中央处理模块进行处理后做出相应的判断并直接控制火力控制模块。

三、系统硬件设计3.1中央处理模块单片机芯片通过比较，选用了AT89C52单片机来作为本系统的核心，图二所示的是中央处理模块的电路部分，即单片机的电路连接。

火力控制温度采集报警显示系统键盘中央处理系统图二、中央处理模块3.2 显示模块设计本设计采用的是供阳数码管作为显示部分，如图三所示。

图三、显示模块电路VCC接5V电源，电流通过三极管通向数码管实现供阳接法，三极管的基极通过接上4.7k的电阻再接到中央处理单元实现位选的控制。

2.3 键盘模块设计由于键盘个数较少，所以采用简单式键盘，其如图四所示。

图四、键盘模块电路键盘模块共有5个按键，开始键、功能键、加键、减键及温度显示键，分别对应接到中央处理器P3口的0、1、2、4、5引脚上。

3.4 报警及温度采集模块设计本设计报警模块采用的是蜂鸣器，其管脚通过与PNP三极管连接，然后在三极管的基极串上4.7k的电阻再接到单片机的P1.5引脚上，从而实现报警模块设计。

温度检测模块采用是较为方便的串行式温度传感器DS18B20，DS18B20本身就是“一线总线”接口的数字温度传感器所以在电路连接上是相当的简单，也是其他芯片所无法比拟的，仅仅需要VCC连接+5V电源，GND管脚连接地线，DQ 作为数据输入及输出管脚与P1.7连接即可。

报警及温度采集模块如图五所示。

图五、报警及温度采集电路3.5 火力控制模块设计图六为火力控制模块的电路连接图，PNP三极管的基极与单片机的P1.6引脚直接相连，图中的D1二极管起到保护作用，防止继电器中线圈的电流形成回流击穿三极管。

继电器的物理开关接加热器的两端，当单片机给PNP三极管输入低电压时，Q1eb极的电压为0.7V，同样Q1ec也为0.7V，电路不能导通，而当单片机给三极管输入高电压时，Q1ec可以导通，继电器便有了电流通过，电磁铁产生吸引力把开关闭合，一旦电流消失，磁力也消失，开关便会断开。

图六、火力控制电路3.6 电源模块设计电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，用典型接法，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个220uf和0.1uf电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。

电源电路工作原理如图七所示。

图七、整流流程图系统电源电路如图八所示。

图八、电源电路四、系统软件设计4.1主程序设计系统的软件设计采用结构化和模块化设计的方法，便于程序的编写、调试和排除错误，同时也便于检验和维护。

根据设计的要求和前面描述的控制器系统硬件设计的具体情况，单片机系统的软件程序主要由以下模块组成：初始化主程序、输入及显示、温度采集、火力控制。

主程序流程图如图九所示。

初始化定时器预约函数调用预约按键处理函数调用直接执行功能函数按键开始执行函数结束中断处理读取DS18B20的数据显示温度初始化DS18B20图九、主程序流程图4.2 温度采集程序设计电饭煲控制器的工作状态煮饭、保温、焖饭、煮粥等最关键的控制因数就是温度。