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1、基于单片机的电饭锅电子保姆仪的设计与实现基于单片机的电饭锅电子保姆仪的设计与实现摘 要本文所介绍的电饭锅电子保姆仪，是继普通家庭电饭锅之后所产生的新型智能化电饭锅。设计研制了一个智能化的电饭锅系统，在继承以往电饭锅的优点同时加入了定时进水与定时煮饭功能，达到根据制定时间开始煮饭，并在规定时间内把饭煮熟切自动停止工作功能。设计采用温度传感器DS18B20采集温度，通过单片机的低电压输出来控制继电器的关断，从而达到控制关闭进水阀、自动电路断开效果，并且具有显示功能，能将工作的状态随时间而显示在液晶显示器上，整个过程通过单片机来控制。本文介绍了一种新型的电饭锅控制系统，详细介绍了设计的总体思想、硬件
2、设计与软件系统，系统而详细地对该系统的功能与实现做出了介绍，并对该设计提出了不足与改进。关键词：单片机控制；定时功能；继电器控制；传感器AbstractThis article introduces the rice cooker electronic nanny instrument, and is the ordinary household rice cooker after the rice cooker produces a new type of intelligence. The design and development of an intelligent system ri
3、ce cooker, rice cooker in the past, the advantages of inheriting the same time joined the regular water and regular cooking function, time to start cooking under development, and the rice is cooked within the specified time stop automatically cutting function. Design uses a temperature sensor DS18B2
4、0 collecting temperature, low-voltage output by the microcontroller to control the relay off, and thus to control the closed inlet valve, disconnect the effect of automatic circuit, and has display function, the state can work over time shows on the LCD monitor, through the microcontroller to contro
5、l the whole process.This paper introduces a new type of rice cooker control system detailed design of the overall idea, hardware design and software system, the system and detailed functions and implementation of the system made a presentation and the design of a lack of and improvement.Keyword: MCU
6、; Timing; Relay control; Sensor II目 录引 言11 系统的总体方案设计51.1 方案设计51.2 控制原理51.3 控制功能62 系统硬件设计72.1 单片机的发展趋势与介绍72.1.1 单片机的分类72.1.2 单片机的硬件结构及特点82.1.3 89C51的引脚介绍92.1.4 单片机最小系统的设计112.2 显示部分的电路设计122.2.1 显示器1602电路设计122.3 按键部分的电路设计142.3.1 键盘的分类142.3.2 键盘的工作方式162.4 温度传感器连接172.4.1 技术性能描述182.4.2 应用范围182.4.3 使用说明183
7、 系统的软件设计213.1 软件部分的总体设计思想213.2 控制系统的主程序功能及流程图213.2.1 主程序流程图213.2.2 系统子函数设计224 系统的调试294.1 硬件部分调试步骤294.2 软件部分调试29结 论31致 谢32参考文献33附录A 英文原文34附录B 中文翻译43附录C 系统设计原理图48附录D 程序清单49附录E 系统实物图65IV引 言自从1955年东芝开发出世界上第一台电饭煲，电饭煲的发展已经过了50年，到现在，电饭煲已经成为了现代家庭必备的生活电器之一。随着电饭煲技术的发展，电饭煲的控制技术也经历了几个重要的阶段，首先是机械式控制，然后是电子式控制，再是微
8、电脑控制，再是目前将要成为主流的电磁电饭煲和微压力电饭煲。今天，我们正经历着一个电脑技术迅速发展的时代，电脑芯片、网络和3C技术已经开始成熟和普及，成本大幅度下降，这就为我们提供了一个绝好的平台和环境，我们应该有理由也有信心将包括电饭煲在内的所有智能家电控制技术作一次大的提升。因为随着人们生活水平的提高，对电饭煲的要求也越来越高。日后，煮出来的米饭的可口程度、营养以及是否多功能、是否节能这些因素将成为判断一个电饭煲好坏的新标准1 。综合各方面的需求和目前技术的发展，今后电饭煲控制技术将向以下几个方向发展： （1） 更高端 目前市场上高档电饭煲越来越受欢迎，这是因为以前的消费者购买电饭煲是因为电
9、饭煲使用方便，而现在的消费者更注重使用的效果。煮饭的过程实际是通过加热将大米由淀粉转为淀粉的过程，控制系统需要将这个过程处于一个可控的状态，按设定的温度曲线变化。在这个过程中，使用模糊控制技术是目前最好的选择。同时，也要求电饭煲设计工程师对大米以及烹饪方面有丰富的知识。有了这些条件，制造出来的电饭煲将能煮出美味的米饭。因此，为了提升电脑电饭煲的煮饭效果，有必要制定电脑电饭煲煮饭效果的行业标准，对电脑电饭煲煮出来的米饭的含水率、化程度、还原糖量、硬度、粘度、色泽以及均匀程度等指标进行测量，以提高电饭煲行业的整体水平。 （2） 更智能 目前国内的电脑电饭煲大部分都是使用模糊控制理论来控制加热系统，
10、模糊控制的优点在于它可以模拟人的思维，用推理的方式进行饭量的检测和加热的控制。这种控制技术在国内已经开始普及和成熟。但模糊控制也有它的缺点，就是没有学习能力。在电饭煲的使用过程中存在外部环境差异、内部零件损耗及用户使用习惯的问题，这就需要电饭煲在使用过程中通过工作的积累对这些状态进行学习。举个简单的例子，一台电饭煲煮饭有偏软、适中、偏硬三种功能给用户选择，但一般用户的口味只有一种。假如用户的口味是偏硬，而电饭煲的首选默认功能是适中，那么这个用户每次都需要按下功能键将功能选到“偏硬”这一菜单上，这就增加了用户的操作难度。但如果是带学习功能的电饭煲，它可以根据用户使用功能菜单的次数进行计算，将默认
11、功能设定在用户使用最多的菜单上，这样用户就可以省却繁琐的操作，轻轻一按就可以实现想要的功能。因此，人工智能模糊控制技术将是今后电饭煲控制技术的一个发展方向。 （3） 电磁加热控制 电磁炉在这两年的发展大家有目共睹。从市场上看，消费者已经接受了电磁加热比传统加热效率更高的事实，在讲究环保和节能的今天，电饭煲使用电磁加热已经是不二的选择。从技术上看，经过大批量生产和广大用户的考验，电磁加热技术已经日趋成熟，在前几年一直困扰各个厂家的返修率问题，现在已经有部分厂家通过技术提升和生产控制得到解决。另外，电磁炉已经进入大规模的生产，电磁加热所需要的成本已经大幅的下降，在接下来一两年，售价在1000元以下
12、的电磁电饭煲将会成为现在市场价，而这个价位是中高端消费者可以接受的，而且这将会是成本下降的开始。 （4） 增加压力控制系统 压力锅跟普通的电饭煲相比有着较大的优势，它更快速、更节能、更能够保持营养，这些都符合消费者对未来电饭煲的需求。更重要的是，电饭煲通过增加压力控制系统，可以实现更多的烹饪功能，除了满足了消费者的需求外，还为如今的控制系统升级留下很大空间。为了实现压力控制系统，接下来还需要解决很多问题，例如压力的精确测量技术，这在目前仍然是一个难点。还有使用压力电饭煲煮饭的最佳温度和压力控制曲线的确定，这些都对科学研制工程人员提出了新的挑战。 （5） 网络化 提到网络化，远程控制是现代科技发
13、展的主流技术。在很多年前一些大型家电厂家就开发了可连接在Internet互联网，并可以远程控制的家电，为今后的现代化生活描绘出很多美丽的蓝图。截至今天，家居生活已经完全进入了网络时代。目前在国内，网络使用费用的降低，直接推动了宽带网络进入千家万户。在这个基础上，实现网络化家电远程控制，已经是势在必行。作为电饭煲这个产品，应该可以在这场变革中更进一步。如果电饭煲的发展像科学家预示的那样，使用电磁加热，有可以控制的压力，还有更智能的系统，那么未来的电饭煲将是一个多功能的烹调工具，而且它可以给不同的用户提供更个性化的服务。这就要求在网络家电时代的电饭煲不仅仅追求远程控制，应该还可以通过互联网的功能实
14、现自我的升级和个性化设置。设想一下：如果想煮一道新菜，但现有的电饭煲没有这个功能，此时就可以通过电脑登陆互联网找到这道菜的制作方法，并将电饭煲的工作程序安装在电脑上，通过数据线将电饭煲连接到电脑，将这个程序输入到电饭煲上。那么就可以轻松的用电饭煲完成这道新菜式。这就是网络化带来的好处。 普通电饭煲的结构：普通电饭煲主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。 （1） 发热盘：是电饭煲的主要发热元件。这是一个内嵌电发热管的铝合金圆盘，内锅就放在它上面，取下内锅就可以看见；（2） 限温器：又叫磁钢。它的内部装有一个永久磁环和一个弹簧，可以按动，位置在发热盘的中央。煮饭时
15、，按下煮饭开关，靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高而减弱，当内锅里的水被蒸发掉，锅底的温度达到1032时，磁环的吸力小于其上弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源；（3） 保温开关：又称恒温器。它是由一个弹簧片、一对常闭触点、一对常开触点、一个双金属片组成。煮饭时，锅内温度升高，由于构成双金属片的两片金属片的热伸缩率不同，使双金属片向上弯曲。当温度达到80以上时，在向上弯曲的双金属片推动下，弹簧片带动常开与常闭触点进行转换，从而切断发热管的电源，停止加热。当锅内温度下降到80以下时，双金属片逐渐冷却复原，常开与常闭触点再次转换，接通发热管电源，进行加热。如此反复，即达到保温效果；（4） 杠杆开关：该开关完全是机械结构，有一个常开触点。煮饭时，按下此开关，给发热管接通电源，同时给加热指示灯供电使之点亮。饭好时，限温器弹下，带动杠杆开关，使触点断开。此后发热管仅受保温开关控制； （5） 限流电阻：外观金黄色或白色为多，大小像3W电阻，按在发热管与电源之间，起着保护发热管的作用。限流电阻是保护发热管的关键元件。对于本设计的设计方法与实现和过去电饭锅的工作方式与原理是近似相同的，只是在
