智能电饭煲设计毕业论文.docx

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智能电饭煲设计毕业论文

摘要

本设计以SH69P42单片机为核心，通过热敏电阻把温度信号转变成电压信号，再经A/D转换把电压信号变成的数字信号，然后由CPU处理进而去控制继电器，达到对发热盘的温度控制工作。

本电饭煲采用波浪式起伏加热模式，通过微电脑控制，模拟人工炊煮。

轻轻按下六个按键，便能完成煮饭、快煮、煮粥、煲汤、保温五大烹调功能和一个预约功能，给消费者带来便捷的生活享受。

关键词：

SH69P42单片机；调功；传感器；吸水点；沸腾点；焖饭点

Abstract

ThisdesignisbasedonSH69P42microsingle-chipcomputer,usethequicktemperatureresistancetochangethetemperaturesignalintothevoltagesignal,andthenchangthevoltagesignalintodigitalsignalbyADC,atlasttheCPUdealwithitandcontroltherelayelectricalmechine,soastocontroltheheatcoil.Theelectricalricecookeradoptwavetyperiseandfalltoheatuppattern,throughthecontrolofthemicrosingle-chipcomputer,simulatedman-dayscookstoboil.Canboilmealconsummatelygentlyaccordingto6buttons,boilmeal,boilmealquickly,boilgruel,stewsoupand5insulationcookingfunctionsandonemakeanappointmentfunction..Bringconvenientlifetocustomertoenjoy.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

KeyWords:

SH69P42microsingle-chipcomputer;Adjustpower;Sensor;Inhalewaterpoint;聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

第一章引言

随着我国经济的不断发展，城乡居民生活水平的不断提高，对饮食的要求也越来越高，过去的那种机械式、电子式的电饭煲已不能满足人们的要求，安全、简便、节能、实用已是当今代人追求的主旋律，而微电脑电饭煲的问世，不仅能满足人们的要求，而且把电饭煲的各项功能发挥的淋漓尽致。

回顾电饭煲在中国的发展历程，虽然只有短短的20几年，但中国的电饭煲生产行业由弱到强，由强到精，生产规模以年增长率不低于30%的高速度扩大，技术含量也不低于进口产品。

厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

1.1市场发展的概况

我国从80年代初开始生产电饭煲，经过近20年的发展电饭煲的质量已经接近国际水平，技术日趋成熟。

据国家统计局统计，1992年我国内地的电饭煲产量达113.08万个；1993年的1到8月份，全国电饭煲产量约946.85万个，全年生产了约为1500万个；2000年，我国内地全年电饭煲生产量约为5000万个；到2003年，我国内地全年电饭煲生产量约为10000万个，增长幅度达44.5％。

销售方面，1992年，全国累计销售14.8万个；1993年累计销售25万个，比1992年增长58.7%；2000年的全国销售量为250万个，是1993年的10倍；2003年的全国销售量为650万个。

我国是一个人口大国，电饭煲市场具有很大的发展潜力；随着技术的不断成熟，我国电饭煲的出口量也不断增加。

据中国消费者协会预测，这种销售势头在我国未来几年内不会减弱。

茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

1.2技术的革新与发展展望

电饭煲作为传统的厨房家电，发展至今，家家厨房差不多都摆上一个，对于这种持有率极高的产品，厂家的唯一策略就是运用新技术生产新产品，电饭煲技术已经从机械、电子控制、转入微电脑智能化控制阶段，数字技术、电磁技术也将纷纷应用到了电饭煲的更新换代产品中。

电磁电饭煲则是利用变化的磁场促进饭煲内胆铁分子的震动，铁分子振动所产生的热量可轻易的传给锅中的米水，热效率提高了15%左右，但价格在500元到1200元。

具一项调查显示，大量的消费者都能够接受200元到300元的电饭煲，超过500元就几乎无人问津了。

而微电脑电饭煲不仅功能多、功耗低、保温性能好等特点，而且价格在150元到350元，是人们的理想选择。

一种产品是否能够生存，不仅看它能否给厂家带来利润，更重要的是看它有没有市场。

而今，智能电饭煲不仅在市场将占据主导地位，而且前景一片光明，因此我们选择智能电饭煲的开发。

鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

第二章SH69P42芯片简介

2.169P42内部资源与结构

SH69P42是一种先进的COMS-4位单片机。

它具有以下标准特性：

3K双字节OTPROM空间，192个半字节RAM空间,其中系统寄存器为48×4,数据寄存器为144×4；8位定时/计数器；8位A/D转换器；10位高速PWM信号输出；内建振荡器时钟电路；内建看门狗定时器；低电压复位功能且支持两种低功耗工作方式:

HALT和STOP，节约电能消耗。

功能框图如图1.1所示.

籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

图1.1SH69P42的功能框图

SH69P42的工作电压4.5V到5V。

晶体振荡器可以选取内振荡器和外振荡器，内振荡器的晶振频率为4MHZ；外振荡器的晶振频率范围是40K-8MHZ。

預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

2.2相关内部资源比较

表1SH69P42与89C51内部资源比较表

2.3整体方案比较

方案一:

采用熟悉的英特尔MCS-51系列中的89C51单片机,如图1.2

此方案的优点是，89C51单片机已熟练掌握，便于应用。

缺点是：

电路复杂，稳定性相对较差，而且成本比较高。

渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

图1.2采用89C51单片机的智能电饭煲原理框图

方案二:

采用台湾中颖公司提供的SH69P42单片机。

电路图如图1.3

图1.3采用SH69P42单片机的智能电饭煲原理框图

由于SH69P42内部集成有8位的A/D转换器，且转换速度可达到100μｓ；有10位高速PWM输出驱动蜂鸣器工作,相对的外围电路就比较简洁，且稳定性也比校高。

另一大优点是价格比较低廉，一块SH69P42芯片才4块多钱，而一块89C51芯片就接近10块，一块A/D芯片也需几块钱。

任何一种产品，要充分的占领市场，首先，它的质量必须可靠；其次，它的价格要比同行偏低，且能让消费者接受。

因此，追求物美价廉不仅是消费者的理念，也是厂家追求的宗旨。

方案二无论是价格上，还是稳定性上，都比方案一优越，所以，本设计采用了方案二。

本设计的全部硬件电路铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

图如图1.4所示

1.4电饭煲的整体电路图

电饭煲的整体框图如图1.3所示，整体硬件电路图如图1.4所示。

图1.4电饭煲的硬件原理图

注：

标有12标致的底座分别接锅底和锅盖传感器

第三章电源、显示及键盘模块

3.1电源模块

方案一采用常用的三端稳压芯片7805得到5伏的电源。

如图2.1

图2.15伏电源原理图一

方案二:

采用5伏的稳压管二极管和三极管取得5伏的电源。

原理图如图2.2

图2.25伏电源原理图二

方案比较：

对于5伏电源，方案一是通过三端稳压芯片7805来实现的，成本明显比方案二的要高，但方案二的三极存在温度飘移，稳定性较差一些。

虽然方案一的稳压效果比方案二更佳，但由于SH69P42的工作电压4.5V到5V，方案二也能满足要求而成本又低，所以，本设计方案的电源部分采用方案二。

擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

3.2显示模块

本设计利用人的视觉暂留，采用了动态显示。

由于人的视觉暂留时间为0.1s，当扫描频率大于25赫兹，人眼就感觉不到闪烁。

利用人眼的这个特性，本设计采用了分时显示，在不同的时间段点亮不同的LED，没被点亮的LED就被熄灭。

点亮LED的周期为10毫秒，频率为100赫兹，远大于25赫兹，人眼就看不到闪烁。

在程序中，处于不同的状态下就向显示的RAM中置入不同值，不同的值通过查表得到相应显示代码，显示代码经单片机一个输出端口，送给芯片74LS164，经8次移位后，送给LED显示，电路图如图1.4所示。

点亮LED是在1ms的中断中进行的。

在软件中，显示是在1ms的中断中完成的，每产生一次中断，RAM寄存器就加1，当RAM等于10时，把RAM清零，重新计数。

然后在中断中，不断的去判断RAM的值，当RAM=2时，点亮LED1，同时关掉LED2和LED3；当RAM=3时，点亮LED2，同时关掉LED1和LED3；当RAM=3时，点亮LED3，同时关掉LED1和LED2；点亮的周期为10ms。

显示的流程图如图2.3所示。

动态显示的优缺点，能节约能源；节省保贵的CPUI/O口；缺点：

由于是分时显示，不同的时间段，点亮不同的LED，没被点亮的就被熄灭，因此LED不够明亮。

贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

11

3.3键盘模块

本设计的键盘是通过电阻分压，经A/D转换后由CPU来完成。

由于不同的电阻，分到不同的电压，而不同的电压经A/D转换后得到不同的AD值，CPU通过判断不同的AD值来判断每个按键。

相应的电路图如图1.4所示。

坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

本设计中，共有六个功能按键，分别是快煮、煮饭、保温/取消、煮粥、煲汤和预约。

它们对应的电阻值、电压值和A/D范围值如下表2。

蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

5.1避免按键误判断的措施

为了防止由于电压的波动和干扰信号引起的按键误判断，在设计中采取了以下三种措施：

a）、在选择按键电阻时，尽可能拉开两个按键的电压值。

在此设计中，两个按的电压差ΔV=0.5V,相应的A/D转换值为19H。

買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

b）、判断按键时，以相应按键电压的A/D转换值为中心值，再上下扩展19H，形成一个A/D值区间。

綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

c）、采取按键消抖。

在程序中，按键采用20ms的延时去抖动。

在实践中发现，当临近的两个按键的键值相差大于8H时，再进行按键消抖，就能避免按键乱串现象，所以，采用以上三种措施，很好的消除了按键误判断现象。

驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

5.2扫描键盘

在程序中，扫描键盘是在1ms中断中进行，如果检测到有按键按下，设置相应的按键标志位为“1”，在主程序中，当检测到按键标志位是“1”时，就进行相应的按键处理。

扫描键盘的周期为10ms,频率为100Hz。

程序流程图如图2.3所示。

猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

第四章故障检测与保护

6.1蜂鸣器

蜂鸣器DI提示音，主要通过CPU的PWM产生4KHz的正弦方波，驱动蜂鸣器工作而产生。

当需要DI提示音时，CPU就打开其使能端，让蜂鸣器工作。

在按键时，DI的一声提示，确认此次按键有效；“DI、DI…”响五声时，提示主人此种功能已完成，进入保温状态；“DI、DI…”响十声时，提示主人系统出现故障，需要检修。

锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

6.2传感器的检测

温度的控制是本设计的成败关键，而对温度的控制主要依赖于传感器的检测。

如果传感器出现了故障，电饭煲就无法进行正常工作（虽然有加热时间限制），所以，在一上电时，必须对传感器进行检测，判断是否开路或短路。

構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

检测的方法为：

在电饭煲工作之前，对传感器的电压进行10次采样，求其平均值，再进行比较，当平均值大于FCH时为短路，小于04H时为开路。

輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

这个比较点的设置必须要满足在任何温度下都能够检测出传感器的故障而不是误判断。

因为我国的地域辽阔，南北的温度差异很大，而热敏电阻对温度的影响又很敏锐，当温度过低或过高，热敏电阻分到的电压值很大或很小，一旦设置的判断点不当，在南方一切正常，到北方却会当作短路或开路而误处理。

因此判断点的设置尤为重要，须在不同的温度下做大量的实验。

尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

7.2检测干烧

干烧有两种情况，一种是空锅发热盘干烧，另一种是无锅发热盘干烧。

检测干烧是通过锅底传感器温度的变化率来判断的。

当变化率大于K1为空锅干烧，小于K2时，为无锅干烧。

检测方法是按下功能键之后，先让电饭煲预烧一分钟，一分钟到记下此时底部传感器温度转换的A/D值AD1，然后再烧一分钟，第二分钟到，再记下此时底部传感器的温度转换的A/D值AD2，计算K=AD2-AD1，当K大于某一个值K1时为空锅干烧，当K小于某一个值K2时为无锅干烧。

但是，在不同的电压下，发热盘的功率会有所变化，电压高，发热盘的功率会增加，电压低时，发热盘的功率会减小。

因此，当电压处于不停波动，且波动的幅度比较大时，或者电压一直处于200V以下时，在这种情况下，虽然处于空锅干烧，但是它的变化率K还是小于K1却大于K2，当作一种正常情况来处理而继续干烧下去。

为了避免这种误判断，本设计采用了第二次干烧检测法，就是在第一次判断有锅后，再在第三分钟时进行第二次判断，如果是空锅干烧时，锅底的温度接近200℃，无论从斜率上还是从温度点上，都有很容易判断出干烧来。

另外在检锅完成之后，对锅底的温度进行了过热保护。

当锅底温度超过150℃时，强制断开继电器。

这样既能防止干烧，更重要的是避免锅底过热而使米饭烧焦而有锅巴。

识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

6.3为何要进行干烧保护

a）、避免由于发热盘温度过高而损坏发热盘内的电路和锅底的传感器。

b）、防止温度过高使锅圈脱落而损坏电饭煲。

因为电饭煲的锅圈与面壳之间有一层比较耐温的树脂胶，而当温度超过其耐温点就变形而损坏。

凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。

c）、防止损坏防粘膜。

在锅具的表面覆盖有一层防粘的保护材料铁佛龙，虽然铁佛龙比较耐温，但温度过高就破坏其性质，而一旦保护层损坏，煮饭不仅易粘锅，更重要的是易烧糊而有锅巴。

恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

掉电检测与保护

8.1掉电检测

本设计要求，当瞬间断电，断电时间在3~10s时还能回到原设置状态而不复位。

这就要求在程序中不断地检测电源，而且检测到掉电的灵敏度要高。

因此本设计选择的检测点选取在桥式整流的半波整流处，一旦掉电，不会产生电容的放电干扰，立即就能检测到，检测电路如图1.4所示，通过单片机的PC.3口检测来完成，此端口的输入波形如图7-1所示。

鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。

图7-1掉电俭测波形

8.2掉电检测方法

根据这个波形，采取了相应的检测方法。

本设计判断掉电是在1ms的中断中进行的。

每产生一次中断，判断PC.3是否为高电平，当为高电平时，RAM中加“1”，判断的周期为20ms。

当20ms到，再判断RAM中的值，当大于2时，无掉电，RAM清零再继续检测；当RAM的值小于2时，判断为掉电，RAM清零，置掉电标志位为“1”，当主程序中检测到掉电标志位为“1”时，进入掉电保护。

相判断值为何是大于2而不是大于1呢？

这主要是避免由于尖脉冲的干扰而出现误判断。

硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

8.3掉电保护

当检测到掉电后，立即断开继电器，关掉LED显示和蜂鸣器，同时保存关闭前的状态，靠电容放电来维持CPU的工作。

在掉电保护中，有以下两种可行方案。

阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。

方案一：

关闭CPU的各种输出口和各种中断，此时CPU只对PC.3端口进行检测，当掉电时间比较短，上电后立即恢复原来的状态继续工作，当掉电时间过长，电容放电完就自行复位。

氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。

方案二：

采用69P42内部的STOP方式。

当检测到掉电后，让69P42处在STOP模式下。

在这种模式下整个芯片（包括振荡器）都停止工作，此时只响应端口中断和看门狗定时溢出中断，当上电时，PC.3检测到高电平，产生端口中断将CPU唤醒，恢复原状态继续工作。

当掉电时间过长，电容放电完就自行复位。

釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。

方案比较：

在掉电情况下，CPU的工作电压完全靠电容放电来维持。

而方案二采用低功耗STOP工作方式，比方案一更加节约能源，延长掉电恢复时间，所以本设计采用了方案二。

怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。

温度的检测

9.1温度的采样。

温度的检测和控制是此设计成败的关键。

在本设计中，温度的检测是通过锅底和锅盖的两个50K?

热敏电阻来完成。

不同的温度，热敏电阻的阻值就不同，阻值的大小与它的温度成反比。

当温度高，热敏电阻的阻值就小，分到的电压就低，取样电阻上分到的电压就高，A/D转换的值就大；相反，当温度低时，热敏电阻上分到的电压就高，取样电阻上分到的电压就小，A/D转换的值相对就小。

CPU通过A/D转换值的大小去控制温度。

温度采样原理图如图1.4所示。

为了防止干扰信号而产生的误判断，在对温度进行采样时，首先进行十次采样，再取平均值。

采样周期为10ms，完成十次采样需100ms，这样就能消除干扰。

温度的采样和求平均值，都是在1ms的中断中完成的。

谚辞調担