智能電飯煲中單片機的應用

1 引言

微電腦或電腦控制的智能電飯煲符合現代人的要求，人性化的界面設計，使得人們一眼看出當前工作狀態(tài)，讓您更安心，各種烹調過(guò)程全部由電腦自動(dòng)控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內膽，超硬耐磨，恒久美觀(guān)，所有的這些特點(diǎn)符合現代人的省時(shí)、省力、耐用的觀(guān)念。

本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來(lái)對電飯煲的過(guò)程進(jìn)行控制，SPMC65P2404A是凌陽(yáng)公司的8位元單片機，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節的RAM和4K字節的OTP ROM，有23個(gè)可編程IO口，8通道10位A/D轉換器，2通道8位定時(shí)/計數器，2通道16位定時(shí)/計數器，1個(gè)12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門(mén)狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口。

2 總體方案介紹

利用凌陽(yáng)8位MCU設計的智能電飯煲控制系統原理框圖如圖2-1所示，通過(guò)按鍵來(lái)選擇功能模式、顯示電路完成顯示當前狀態(tài)和定時(shí)時(shí)間;通過(guò)溫度傳感器來(lái)對溫度進(jìn)行采樣;通過(guò)MCU的控制最終實(shí)現對繼電器的控制，從而來(lái)控制對加熱盤(pán)的加熱與否，電源部分完成對單片機系統和外圍電路提供5V電源，并且對加熱盤(pán)進(jìn)行加熱。

圖2-1 控制系統構成框圖

3 系統硬件設計

1、由單片機SPMC65P2404A控制的電飯煲的硬件原理圖如圖3-1所示，它包括按鍵輸入部分，溫度檢測輸入電路，復位和晶振電路，PA6、PA7完成對頂蓋和底盤(pán)的溫度的檢測，PA5完成對繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統的核心部分。

圖3-1 電飯煲的電路原理圖

芯片特性簡(jiǎn)介

SPMC65P2404A是凌陽(yáng)公司的8位元單片機，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節的RAM和4K字節的OTP ROM，有23個(gè)可編程IO口，8通道10位A/D轉換器，2通道8位定時(shí)/計數器，2通道16位定時(shí)/計數器，1個(gè)12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門(mén)狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口……。利用這些資源，能夠實(shí)現電飯煲的功能。

2、顯示電路：

顯示電路由共陽(yáng)極數碼管和10個(gè)LED組成，通過(guò)單片機位選和所送的數據來(lái)點(diǎn)亮相應的LED和數碼管的顯示狀態(tài)。其電路原理圖如圖3-2所示：

圖3-2 顯示電路

3、電源電路：

電源部分為單片機提供+5V的直流穩壓源，并且通過(guò)降壓、整流、濾波之后的+14V電壓對繼電器進(jìn)行供電，通過(guò)控制三極管射極的導通與否來(lái)控制繼電器的工作狀態(tài)。電源電路原理圖如圖3-3所示

圖3-3 電源電路

4、溫度采集部分電路圖：

J2和J3是溫度傳感器的兩個(gè)接口，其中J2和J3分別是頂蓋和底盤(pán)溫度傳感器的接口，單片機檢測的信號實(shí)際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因為溫度傳感器的電阻值會(huì )隨溫度的上升而減小，所以分壓電阻的電壓值間接反映了某一時(shí)刻的溫度，電路原理圖如圖3-4所示：

圖3-4 溫度傳感器電路

4 系統軟件設計

4.1 主程序流程

從樣機分析中大致設計整個(gè)系統，整個(gè)系統輸入包括2個(gè)溫度傳感器，5個(gè)按鍵;輸出包括2位七段數碼管、10個(gè)發(fā)光二極管、繼電器控制信號等。根據控制功能，將程序設計為幾個(gè)主要的模塊，程序主流程見(jiàn)圖4-1所示：

程序主流程圖

4.2 子程序介紹

1、 診斷子程序

診斷程序主要進(jìn)行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對2個(gè)溫度傳感器連續檢測20次，若測到的數據不在范圍內(溫度范圍：-10℃~160℃)，則表明傳感器短路或斷路錯誤，數碼顯示“E”，并禁止按鍵操作。

2、 鍵盤(pán)掃描子程序

程序每循環(huán)一次掃描一次鍵盤(pán)，如果掃描到有鍵按下，則暫存鍵值，如果連續5次掃描到的鍵值都一樣，則認為是穩定的鍵值。

3、 系統共有5個(gè)按鍵，在不同的狀態(tài)下，每個(gè)鍵只要輕按一次就有效。系統的五個(gè)鍵接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4，如果按鍵值有效則返回值的相應位為0，否則相應位為1。

4、 溫度采集子程序

熱敏電阻靈敏度高，為了防止干擾及其它原因導致測出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動(dòng)作，溫度采集采用滑動(dòng)平均值濾波方法。即在同一個(gè)通道上連續采集三個(gè)數據，取其中的中間值。

5、 顯示子程序

系統共有2位七段數碼管顯示及10個(gè)發(fā)光二極管顯示。數碼管主要有6種狀態(tài)需要顯示：待機狀態(tài)、出錯顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時(shí)時(shí)間顯示。發(fā)光二極管顯示所選擇的功能、開(kāi)始及保溫狀態(tài)。功能顯示需采用輪循方式，在按下開(kāi)始鍵之前，開(kāi)始燈閃爍。進(jìn)入保溫狀態(tài)后，保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數碼顯示狀態(tài)選定子程序組成。