SPMC65P2404A在智能電飯煲中的應用(圖)

利用spmc65p2404a單片機作為整個(gè)電飯煲的主控芯片，并且結合模糊控制技術(shù)來(lái)實(shí)現電飯煲的各種功能。

目前，市場(chǎng)上的電飯煲大部分采用機械式或者是采用固定功率的方式加熱，能源利用率低，功能單一，難以滿(mǎn)足人們日益增長(cháng)的生活需求。因此，開(kāi)發(fā)功能齊全、安全可靠的微電腦電飯煲是非常用必要的。微電腦控制的智能電飯煲符合現代人的要求，具有人性化的界面設計，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)。

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。利用spmc65p2404a完成的電飯煲具有以下功能：精煮、超快煮、冷飯加熱、少米量、45分稀飯、2小時(shí)粥、1小時(shí)湯和2小時(shí)湯，并且具有人性化的操作界面。

要想煮出高質(zhì)量的米飯，就要掌握各種大米的吸水量，加溫時(shí)間，控溫過(guò)程，維持沸騰時(shí)間，停止升溫過(guò)程，燜飯過(guò)程等規律。煮飯過(guò)程可以抽象成以下幾個(gè)部分：吸水、升溫、維持沸騰、補炊、燜飯和保溫過(guò)程。整個(gè)煮飯過(guò)程結束后，自動(dòng)進(jìn)入保溫模式，溫度低于65℃左右，加熱盤(pán)就會(huì )對鍋體進(jìn)行加熱。

利用凌陽(yáng)8位單片機開(kāi)發(fā)的智能電飯煲具有煲煮和定時(shí)兩大功能。選擇相應功能后設置相應的定時(shí)時(shí)間，按下開(kāi)始鍵，定時(shí)開(kāi)始，每過(guò)1小時(shí)顯示時(shí)間數減1。在定時(shí)時(shí)間內，根據定時(shí)的時(shí)間和所需過(guò)程的時(shí)間差電飯鍋就能自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)加熱、自動(dòng)保溫，完成選擇的功能。例如如果45分鐘稀飯定時(shí)2小時(shí)的話(huà)，電飯煲會(huì )在1小時(shí)15分鐘的時(shí)候開(kāi)時(shí)啟動(dòng)加熱工作，并進(jìn)入45分鐘稀飯功能模式。

總體方案介紹

圖1：控制系統構成框圖

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。

系統硬件設計

圖2：電飯煲的電路原理圖

由單片機spmc65p2404a控制的電飯煲的硬件原理圖如圖2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。

● 芯片特性簡(jiǎn)介

spmc65p2404a是凌陽(yáng)公司的8位單片機，最高工作頻率為8mhz，工作電壓為2.5～5v，有192b的ram和4kb的otp rom，有23個(gè)可編程   i/o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。

凌陽(yáng)科技8位單片機具有189條指令和11種尋址模式，支持位操作，中斷方式包括irq和nmi中斷、4種外部中斷和11種內部中斷。2個(gè)8位可編程定時(shí)器/計數器可自動(dòng)預置初始計數值，提供普通的定時(shí)/計數功能、8位捕獲功能和8位比較功能。2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計數器具有普通的定時(shí)/計數功能、8或16位捕獲功能、16位比較功能和12位pwm輸出。

● 顯示電路

圖3：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所示。

● 電源電路

圖4：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4所示。

● 溫度采集部分電路圖

圖5：溫度傳感器電路

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5所示。

系統軟件設計

● 主程序流程

圖6：程序主流程圖

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6所示。

● 子程序

(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，若測到的數據不在正常范圍內(溫度范圍-10～160℃)，則表明傳感器短路或斷路故障，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，為了防止干擾及其他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。

電飯煲的功能不再只是單純的煮飯，它可以完成很多的功能，利用凌陽(yáng)的8位mcu實(shí)現的智能電飯煲可以完成煮飯、煮粥、煮湯、冷飯加熱等功能，另外未來(lái)的小家電應該具備“智能、安全、多功能、節約以及環(huán)?！边@五大功能。

參考文獻

1 肖健華,經(jīng)順林.模糊控制在家電產(chǎn)品中的應用與展望.五邑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2001

2 顧勇.模糊控制及其應用.現代物理知識, 1998