基于單片機的智能電飯煲的設計

徐彬凱

遼寧錦州渤海大學工學院

基于單片機的智能電飯煲的設計

徐彬凱

遼寧錦州渤海大學工學院

本文設計的智能電飯煲實現(xiàn)的功能主要包括了顯示時間，輸入時間，控制溫度等，本文展開了硬件設計，軟件設計，其中硬件設計部分的中央處理器部分是通過單片機實現(xiàn)的，軟件部分實現(xiàn)了控制溫度芯片，控制外置器件等，從而設計的智能電飯煲更加人性化。

智能電飯煲 單片機 外置器件

1 引言

隨著社會發(fā)展水平的不斷提高，人們對生活水平的需求逐漸提高，在飲食方面的質(zhì)量水平也日增強，傳統(tǒng)意義上的電飯煲采用的是機械式的工作原理，而現(xiàn)今的電飯煲采用的是電子式的工作方式。隨著社會的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)意義上機械式的電飯煲必將被電子式的電飯煲所替代，電子式的電飯煲相比于機械式的電飯煲在性能方面更加簡潔，實用性更高，而且更加節(jié)能。本文設計了基于單片機的智能電飯煲，該設計主要是圍繞著單片機進行展開。該電飯煲主要是將溫度信號向電壓信號進行轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)的手段采用的是熱敏電阻，接著電壓信號就會轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終實現(xiàn)控制溫度?；趪鴥?nèi)外電飯煲的研究分析，對智能電飯煲的功能進行了設計，功能實現(xiàn)了自動化的加熱，同時液晶顯示功能以及時間預定等。

2 研究意義

傳統(tǒng)意義上對米飯進行加熱，通常選擇的是加熱方式是用煤、油以及氣，通過這種能源進行加熱會在一定的程度上浪費大量的資源，也會污染環(huán)境，同時會大大地地降低工作效率。導體的熱效應會使得鍋底的溫度增高，但是這個發(fā)熱的過程沒有用到熱傳遞。采用電磁感應的方式進行加熱相比于以往的通過煤、油、氣實現(xiàn)加熱，都能大大地減少環(huán)境的污染以及減少能源的損耗，而且在性能方面也得到了大大地提高。現(xiàn)今，國內(nèi)的很多的電飯煲的實現(xiàn)方式都是選擇的機械式工作，也有的電飯煲的加熱工作方式是通過固定功率實現(xiàn)的，而且在能源方面損耗比較低，所投入的成本也會有所增加，利用率低，功能實現(xiàn)不豐富。智能電飯煲走入人們的生活中，使得人們的生活得到了極大的改善，同時智能電飯煲也是適應了社會的發(fā)展趨勢。所以，研制出功能齊備，可靠性高，同時價格方面也比較低廉的電飯煲有著重要的意義。

3 總體設計

中央處理模塊主要是分析鍵盤輸入以及采集溫度，和輸入數(shù)據(jù)模塊等，根據(jù)系統(tǒng)設置的程序?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)分析，保存。其中顯示模塊主要是顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。定時模塊所實現(xiàn)的功能是將當前的時間顯示的同時還實現(xiàn)了對時間進行修改，以及時間設置的輸入等。溫度采集模塊的采集對象是電飯煲的溫度，中央處理模塊會保存采集的數(shù)據(jù)。

4 米飯量的模糊推理

在對米飯量進行控制的過程中，米飯量和加熱控制以及需要加熱的時間長短有著直接的聯(lián)系。所以，最先要做的是測定米飯量，接著就是控制米飯量。當電飯煲處于吸水的工作過程中，當還不能確定初始條件的時候，加熱過程就需要用到熱水熱鍋，煮飯時也可以選擇用冷水冷鍋，此時煮飯?zhí)幱谖A段，這個時候很難把握米量，所以測定米飯量的過程必要在加熱階段完成。

用戶根據(jù)規(guī)定刻度對米飯量添加水，處于加熱時，當升高鍋內(nèi)溫度時候，就能對米量進行判斷，當鍋內(nèi)溫度升高較慢時，就能夠知道米量比較多。讀取鍋內(nèi)的溫度需要用到2個熱敏線。這2個熱敏線其中一個是對鍋底的溫度進行讀取，另一個熱敏線是對鍋頂?shù)臏囟冗M行讀取，鍋底溫度是和米的溫度是一樣的，當水和米飯同時處于加熱的時候很難形成對流，因此溫度交換就比較差，因此如果鍋底溫度升高快的話，就很難對整個鍋中的溫度進行分析，鍋蓋的溫度在一定程度上是和鍋中的溫度相等得。

5 硬件設計

5.1 電飯煲模糊控制機理

機械式的電飯煲設計中不涉及到探測溫度傳感器，所以溫度的控制只能是機械式地進行，比如如果需要將鍋底溫度增加到103℃的時候，最后再將加熱停止后進入保溫狀態(tài)，這個加熱的過程的實現(xiàn)包括了幾個工藝階段，然而考慮到不能對時間控制合理的控制，所以很難使得做出的米飯可口。而模糊機理實現(xiàn)的電飯煲在煮米飯的過程中能夠自動地吸水、自動加熱以及燜飯功能的實現(xiàn)。米飯質(zhì)量的好壞取決于加熱階段，在這個加熱的階段中要推算出米量。傳統(tǒng)的電飯煲不太容易滿足這些需求的。

5.2 電飯煲控制板

在電飯煲的控制電路中的組成部分主要有單片機、蜂鳴報警電路、鍵盤輸入電路以及穩(wěn)壓電路等。本文的控制芯片選擇的是68HC08JL3，控制板中的集成了LED顯示，以及液晶顯示和按鍵輸入電路等。

5.3 火力控制模塊設計

在火力控制模塊中的PNP三極管和單片機中的P13進行直接連接，Q1表示的是基極端，Q1接地，ec級連接繼電器的另一端，電源連接了繼電器。將低電壓輸入到PNP三極管中，Q1eb極的電壓設置成0.7V，另外的ec極電壓設置成0.7V，此時的電路無法導通，但是將高電壓輸入到三極管的時候，Q1端與ec極就能夠?qū)?，這時繼電器中就會通過電流，電磁鐵就會形成吸引力會將開關(guān)打開和關(guān)閉，當電流不存在的時候，磁力也就對應地不存在，從而開關(guān)就會斷開。下圖1為火力控制電路圖。

圖1 火力控制電路

6 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計部分設計方法是結(jié)構(gòu)化以及模塊化的思想，軟件設計部分主要包括了主程序的初始化、輸入時間以及顯示時間程序、控制火力和溫度等程序。主程序流程圖如圖2所示。

圖2 主程序流程圖

6.1 智能煮飯程序設計

根據(jù)煮飯的工藝的整個過程，基于單片機的智能電飯煲的實現(xiàn)具體分為了以下的幾個過程。如表1所示。

表1 智能電飯煲的實現(xiàn)過程

煮飯過程底溫度如圖3所示。

圖3 煮飯過程底溫度曲線

本文設計的智能電飯煲，相比較于傳統(tǒng)意義的機械式電飯煲，所做出的米飯在口感上更好，機械式的電飯煲所做出的米飯如果放的米量過多的話，電飯煲的上面一側(cè)米飯會和下一側(cè)米飯的效果會有所不同。

6.2 顯示及輸入程序設計

顯示子程序顯示是動態(tài)的，顯示中主要包括了溫度的改變以及時間的改變。LCD1602顯示器是顯示字符的，顯示器中還設置了字符和數(shù)字，顯示子程序中需要需要數(shù)據(jù)信息進行從二進制轉(zhuǎn)化為十進制，最終LCD1602顯示芯片會存儲十進制的數(shù)據(jù)。而輸入程序中的按鍵是單獨進行的，并且這種設計模式實現(xiàn)了中斷，按鍵中的功能選擇鍵是用K1表示的，遞增的按鍵是用K2表示的，遞減按鍵是用K3表示，而退出鍵用的是K4鍵表示。

7 結(jié)論

本文分析了電飯煲的研究意義以及現(xiàn)狀發(fā)展，本文設計的基于單片機的智能電飯煲的功能包括了定時顯示時間，加熱顯示以及保溫功能，煮飯的時間可以自動設定時間，溫度也可以自動設置溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的控制。

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