SPMC65P2404A在智能电饭煲中的应用
利用SPMC65P2404A单片机作为整个电饭煲的主控芯片,并且结合模糊控制技术来实现电饭煲的各种功能。
目前,市场上的电饭煲大部分采用机械式或者是采用固定功率的方式加热,能源利用率低,功能单一,难以满足人们日益增长的生活需求。因此,开发功能齐全、安全可靠的微电脑电饭煲是非常用必要的。微电脑控制的智能电饭煲符合现代人的要求,具有人性化的界面设计,各种烹调过程全部由电脑自动控制,并且大多的智能电饭煲采用太空"黑晶"内胆,超硬耐磨,恒久美观。
本文主要介绍利用SPMC65P2404A芯片来对电饭煲的过程进行控制。利用SPMC65P2404A完成的电饭煲具有以下功能:精煮、超快煮、冷饭加热、少米量、45分稀饭、2小时粥、1小时汤和2小时汤,并且具有人性化的操作界面。
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。煮饭过程可以抽象成以下几个部分:吸水、升温、维持沸腾、补炊、焖饭和保温过程。整个煮饭过程结束后,自动进入保温模式,温度低于65℃左右,加热盘就会对锅体进行加热。
利用凌阳8位单片机开发的智能电饭煲具有煲煮和定时两大功能。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。
总体方案介绍
图1:控制系统构成框图
利用凌阳8位MCU设计的智能电饭煲控制系统原理框图如图1所示,通过按键来选择功能模式,显示电路完成显示当前状态和定时时间;通过温度传感器来对温度进行采样;通过MCU的控制最终实现对继电器的控制,从而来控制对加热盘的加热与否,电源部分完成对单片机系统和外围电路提供5V电源,并且对加热盘进行加热。
系统硬件设计
图2:电饭煲的电路原理图
由单片机SPMC65P2404A控制的电饭煲的硬件原理图如图2所示,它包括按键输入部分、温度检测输入电路、复位和晶振电路,PA6、PA7完成对顶盖和底盘的温度的检测,PA5完成对继电器的控制,SPMC65P2404A是系统的核心部分。
● 芯片特性简介
SPMC65P2404A是凌阳公司的8位单片机,最高工作频率为8MHz,工作电压为2.5~5V,有192B的RAM和4KB的OTP ROM,有23个可编程 I/O口,8通道10位A/D转换器,2通道8位定时/计数器,2通道16位定时/计数器,1个12位PWM输出口,有低电压、上电、看门狗、外部信号、错误地址复位,并且有一个蜂鸣器输出口。
凌阳科技8位单片机具有189条指令和11种寻址模式,支持位操作,中断方式包括IRQ和NMI中断、4种外部中断和11种内部中断。2个8位可编程定时器/计数器可自动预置初始计数值,提供普通的定时/计数功能、8位捕获功能和8位比较功能。2个16位可编程定时器/计数器具有普通的定时/计数功能、8或16位捕获功能、16位比较功能和12位PWM输出。
● 显示电路
图3:显示电路
显示电路由共阳极数码管和10个LED组成,通过单片机位选和所送的数据来点亮相应的LED和数码管的显示状态。其电路原理图如图3所示。
● 电源电路
图4:电源电路
电源部分为单片机提供+5V的直流稳压源,并且通过降压、整流、滤波之后的+14V电压对继电器进行供电,通过控制三极管射极的导通与否来控制继电器的工作状态。电源电路原理图如图4所示。
● 温度采集部分电路图
图5:温度传感器电路
J2和J3是温度传感器的两个接口,其中J2和J3分别是顶盖和底盘温度传感器的接口,单片机检测的信号实际上是与温度传感器分压的电阻的电压值,因为温度传感器的电阻值会随温度的上升而减小,所以分压电阻的电压值间接反映了某一时刻的温度,电路原理图如图5所示。
系统软件设计
● 主程序流程
图6:程序主流程图
从样机分析中大致设计整个系统,整个系统输入包括2个温度传感器,5个按键;输出包括2位七段数码管、10个发光二极管、继电器控制信号等。根据控制功能,将程序设计为几个主要的模块,程序主流程见图6所示。
● 子程序
(1)诊断子程序
诊断程序主要进行温度采集并判断传感器是否良好,主要对2个温度传感器连续检测20次,若测到的数据不在正常范围内(温度范围-10~160℃),则表明传感器短路或断路故障,数码显示"E",并禁止按键操作。
(2)键盘扫描子程序
程序每循环一次扫描一次键盘,如果扫描到有键按下,则暂存键值,如果连续5次扫描到的键值都一样,则认为是稳定的键值。
(3)系统共有5个按键,在不同的状态下,每个键只要轻按一次就有效。系统的五个键接于PA1、PA3、PA2、PA0、PA4,如果按键值有效则返回值的相应位为0,否则相应位为1。
(4)温度采集子程序
热敏电阻灵敏度高,为了防止干扰及其他原因导致测出的温度值变化太快,引起控制部件频繁动作,温度采集采用滑动平均值滤波方法。即在同一个通道上连续采集三个数据,取其中的中间值。
(5)显示子程序
系统共有2位七段数码管显示及10个发光二极管显示。数码管主要有6种状态需要显示:待机状态、出错显示、焖饭、保温、煮饭中及定时时间显示。发光二极管显示所选择的功能、开始及保温状态。功能显示需采用轮循方式,在按下开始键之前,开始灯闪烁。进入保温状态后,保温指示灯亮。LED显示程序由位码扫描子程序及数码显示状态选定子程序组成。
电饭煲的功能不再只是单纯的煮饭,它可以完成很多的功能,利用凌阳的8位MCU实现的智能电饭煲可以完成煮饭、煮粥、煮汤、冷饭加热等功能,另外未来的小家电应该具备"智能、安全、多功能、节约以及环保"这五大功能。
SPMC65P2404A 电饭煲 模糊控制技术 单片机 相关文章:
- OLED显示模块与C8051F单片机的接口设计(08-14)
- 液晶显示模块DMF-50081在单片机系统中的应用(08-27)
- 大屏幕液晶显示在力矩限制器中的应用(09-03)
- 智能吸尘器的开发与设计 (07-17)
- 图形点阵式液晶显示模块与51单片机的接口设计(08-20)
- 基于AD7892SQ和CPLD的数据采集系统的设计(11-10)