单片机在电饭锅上的应用课程设计

引言1电饭锅的原理与结构 32 MCS51单片机在电饭锅上的应用 63程序设计 126 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、炯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-5保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1.1 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100c或以下时，可以被永久磁铁吸引。但当升至 103c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100c上升。当升至103c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70c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。1.2 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，炯饭过程等规律。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3淀粉转化成为人体较易吸收的“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%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3淀粉就会转化成“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3淀粉充分转化成为a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。炯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，利用余热来进行炯饭， 促进大米a淀粉的生成。一般的炯饭时间大约控制在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：3.1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分钟后电饭煲进入知饭状态，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分钟后电饭煲进入知饭状态，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分钟后电饭煲进入知饭状态， 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、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”。1.3 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-5律片机在电饭锅上的应用美国INTEL公司生产的MCS-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。2.1 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。2.2 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oPO 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:B.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。WARM；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。n工WinfMi.KEWMiM11 .lh A Ml诫灯十忖 次小心国2 也滥拉Jf用4* :：* ! . . ryj1盯博父1-3布汽0”Ca 二玄二 立也”)MW 二士* W >:;且 * H /i .二上武【$#£鼻回端;财7rt>1rII "J，r回穗£星片Fkn：*，也 I*十十吁回TH a4打 .Jkl -ll十片中|CSJK-Z:垃1m，氏3、程序设计主程序框图如下图3所示通冲-不算*73*r<工云4号3yi ,一 .0彳广伸*(*4卜上仲k< :里巳 A门州L旭钟7177以?：Mffl 1 ，阡呼卡用主程序判断确有按键输入时，开启蜂鸣器，鸣响0.25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。司了原明L*£|温度采样子iTRg*0M= uS rs 四座#4."Hi、4ITL1= SO美资中，CTC外启记,隹口;为；1川I开启SCL. 9 vlj7叫当事4通 中锚国向网1 Y Y -:4 -a dhR67、H= 了加用IpH 二泊1HW?