一種全自動(dòng)電飯鍋遠程智能控制系統的設計方案

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展，輕松便捷的煮飯方式越來(lái)越受人們青睞，智能、環(huán)保、節能型高端電飯鍋將會(huì )成為未來(lái)備受矚目的商品，特別是可遠程控制的全自動(dòng)智能電飯鍋將會(huì )成為未來(lái)發(fā)展的方向。

目前國內外對智能家居的技術(shù)研究較多，多數是用無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)實(shí)現，但系統設計成本高。而對電飯鍋的全自動(dòng)化技術(shù)研究則少之有少，沒(méi)有引起人們的重視。本文改造了傳統的電飯鍋，設計了可全自動(dòng)化控制的電飯鍋，并采用GPRS模塊，普通手機等簡(jiǎn)單、廉價(jià)的設備開(kāi)發(fā)出了一款可靠性較好的遠程電飯鍋控制系統，能使電飯鍋及時(shí)、適量、準確的為人們做飯。

1 系統的硬件構成及原理

系統總體框圖如圖1所示，設計采用的是模塊化的設計思想，有利于系統的組裝和調試，縮短開(kāi)發(fā)周期。

由于電飯鍋信息傳輸的數據量少，時(shí)效性要求不是很高，因此系統主要采用基于GSM網(wǎng)絡(luò )提供的短信業(yè)務(wù)。

它的原理如下：手機通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )發(fā)送控制短信到GSM 模塊中，單片機通過(guò)讀GSM 模塊取得控制命令字并解析得到明確的命令信息，控制繼電器動(dòng)作，完成對電飯鍋的控制并以短消息的形式將命令執行情況通過(guò)GSM模塊反饋到用戶(hù)的手機上。

2 系統的各硬件實(shí)現

本系統主要由全自動(dòng)電飯鍋和智能控制電路系統組成。全自動(dòng)電飯鍋在傳統電飯鍋的基礎上添加機械裝置改造而成，智能控制電路系統則由電源模塊、GSM模塊、單片機模塊、狀態(tài)檢測和控制模塊四個(gè)主要部分組成。

2.1 全自動(dòng)電飯鍋的設計

傳統的電飯鍋無(wú)論是保溫自動(dòng)式、定時(shí)保溫式、還是新型的微電腦控制式，在實(shí)時(shí)方面已得到長(cháng)足的發(fā)展，但仍然存在明顯的缺陷與不足，如定時(shí)時(shí)間過(guò)長(cháng)會(huì )影響飯的口感等，有效地解決目前電飯鍋存在的各種缺陷，是創(chuàng )新與發(fā)展的方向。其中電飯鍋的全自動(dòng)化和遠程智能控制是未來(lái)電飯鍋技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，要實(shí)現電飯鍋全自動(dòng)控制，全自動(dòng)電飯鍋是前提，本文結合全自動(dòng)洗衣機的設計思想，在傳統電飯鍋的基礎上，通過(guò)增加適當的機械裝置，設計出來(lái)的全自動(dòng)電飯鍋如圖2所示。

設計包括儲米、取米、淘米、放米以及加水裝置。頂端漏斗為儲米裝置，直徑25 cm,高12 cm,可一次性存放約5 kg大米。取米裝置由儲米漏斗底端的電磁鐵實(shí)現，電磁鐵選用直流電磁鐵HCNE1-1039,由于卡槽采用傾斜設計，減小了米粒的摩擦阻力。淘米裝置由洗米電機和淘米漏斗構成，其中洗米電機選用TN-40.180/HC685G100618.

放米裝置由電磁鐵和檔桿構成，電磁鐵同樣選用HCNE1-1039,檔桿由可逆電機控制，可以升降，采用行程開(kāi)關(guān)限位，實(shí)現電飯鍋鍋蓋的開(kāi)閉。加水裝置由電磁閥和進(jìn)水管構成，電磁閥選用2W160-15.總的機械動(dòng)作有儲米、取米、淘米、放米以及加水等，單片機接收到控制命令后通過(guò)I/O輸出高低電平控制繼電器來(lái)實(shí)現。

2.2 智能控制電路系統的設計

2.2.1 電源模塊設計

GTM900C 在上電啟動(dòng)，登陸GPRS 網(wǎng)絡(luò )，發(fā)送數據等過(guò)程中，通常有較高的電流消耗[3],最高達2 A,故電源芯片必須滿(mǎn)足至少2 A 的最大電流供給。電源電路主要由MIC29302 -BT組成，其芯片產(chǎn)生3.8 V電壓，給單片機和GTM900C模塊供電，如圖3所示，該電路基本能滿(mǎn)足條件。另外1腳是使能端，可接到單片機端口使在不進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)芯片不工作，降低功耗。

2.2.2 單片機模塊設計

系統MCU選用美國德州儀器公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機MSP430F149.它是一款低電壓(1.8~3.6 V)，高性能16位單片機，其中斷源多，可以任意嵌套，使用時(shí)很靈活。此單片機還具有低功耗空閑和掉電模式，支持軟件設置睡眠和喚醒，能滿(mǎn)足本系統需求。

2.3 GSM模塊設計

出于制作成本和兼容性的考慮，系統采用華為公司的GTM900C芯片，由于單片機的I/O口邏輯電平為3.6 V,與GTM900C的I/O口2.85 V的邏輯電平相差不大，所以無(wú)需電平轉換就能進(jìn)行硬件對接。GSM模塊和單片機的連接較簡(jiǎn)單，將兩者串口接好，在單片機端將串口參數設置好即可發(fā)送相應的AT指令對模塊進(jìn)行操作。GSM模塊與單片機的連接情況如圖4 所示。通信速率為9 600 Kb/s,采用8位異步通信方式。