智能电饭煲控制系统课程设计.doc
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广州学院
课程设计说明书
智能电饭煲控制系统设计
院（系）机械工程学院
专业机械工程及自动化
班级
学生姓名
指导老师
2012年1月1日
课程设计任务书
兹发给2009级机械工程及自动化班学生课程设计任务书，内容如下：
1．设计题目：
智能电饭煲控制系统设计
2．应完成的项目：
（1）智能电饭煲控制系统整体方案设计
（2）智能电饭煲控制系统硬件电路设计
（3）智能电饭煲控制系统软件程序设计
（4）完成电路原理图1张、软件程序清单1份
3．参考资料以及说明：
[1]余永权.单片机与家用电器智能化技术[M].北京：
电子工业出版社，1995.
[2]李士勇.模糊控制·神经控制和智能控制论[M].黑龙江：
哈尔滨工业大学出版社，1998
[3]周鲜成.模糊电饭煲的控制原理[J].株洲工学院学报，2000,14（6）:
35-37.
[4]李宇成，卢俊峰.电饭煲的模糊控制器[J].北方工业大学学报，1998,10（3）:
85-90.
4．本设计任务书于2012年12月24日发出，应于2013年1月4日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发2012年12月24日
课程设计评语：
课程设计总评成绩：
指导教师签字：
年月日
1
目录
摘要 2
第一章绪论 1
1.1背景及发展 1
1.2设计任务 错误!
未定义书签。
第二章智能电饭煲控制系统整体设计方案 错误!
未定义书签。
第三章智能电饭煲控制系统硬件设计 3
3.1单片机的选择 3
3.2传感器DS18B20的简介 错误!
未定义书签。
3.3显示模块的设计 5
3.4键盘模块的设计 6
3.5火力控制模块 7
3.6电源模块设计 8
3.7功率调节 8
第四章智能电饭煲控制系统软件设计 10
4.1主程序设计 10
4.2子程序设计 11
4.2.1定时功能控制流程 11
4.2.2加热功能控制流程 13
结束语 14
参考文献 15
附录 16
附录1：
智能电饭煲控制系统电路原理图 16
附录2：
智能电饭煲控制系统软件源程序清单 17
摘要
本次课程设计是以AT89C52单片机为核心器件，设计了智能电饭煲控制系统。
在当今科技发达的时代，智能科技成为了我们生活中必不可少的生活帮手，在家用电器中运用智能科技可以使我们的生活更加方便。
智能电饭煲的设计原则就是“方便人们的生活”。
本次的课程设计是先对电饭煲的发展状况进行了阐述，分析了电饭煲的发展趋势，以及智能电饭煲的发展优势。
在此基础上，确定了本课题智能电饭煲控制系统整体设计方案。
其次，从实用性、智能化、节约成本、环保节能等角度出发，对智能电饭煲控制系统的硬件、软件进行了详细设计。
按照实现功能对硬件、软件进行了功能划分，并对各部分的原理、实现方法进行了详细说明。
关键词：
智能控制，电饭煲，单片机，传感器
第一章绪论
1.1背景及发展
电饭煲，又称作电锅、电饭锅。
是利用电能转变为内能的炊具，常见的电饭锅分为保温自动式、定时保温式以及新型的微电脑控制式三类。
现在已经成为日常家用电器，电饭煲的发明缩减了很多家庭花费在煮饭上，在今天，电饭煲已经成了家庭必备的电器之一。
电饭煲最初是机械式控制，这种控制方式具有结构简单、技术门槛低、价格便宜等优点，但同时也有功能单一、控制方式不灵活等不足之处。
近年来，随着电子技术的发展，元器件的制造成本不断下降，电饭煲也迎来了智能化的春天。
智能电饭煲修改过去功能简单的煮饭模式，将煮食这一事件细分为煮饭、煲汤、煮粥等多种任务模式，此外还具有预约定时，自动保温及功率选择等功能，提升了产品的人性化设计，使得煮食过程更加方便、快捷，满足了人们的需求。
1.2设计任务
试设计电饭煲控制器，要求可以有预约煮饭、定时做饭功能、煮饭、煮粥等功率选择
具体要求如下。
1.2.1控制策略
控制系统支持对煮饭时间进行提前预约，定时时间到后自动进行煮饭，煮饭结束后自动转入保温模式。
1.2.2定时
用户可以是电饭煲在预约时间（倒计时方式）开始工作。
1.2.3功率选择
煮饭、煮粥时可选择不同的功率，相对于煮饭，煮粥的功率可选择较小。
1.2.4显示器
本设计中选用LCD-1602作为显示器件，用于向用户传递更多的信息，包括定时时间显示、工作模式显示、故障提示等信息。
第二章智能电饭煲控制系统整体设计方案
智能电饭煲控制系统硬件电路按照功能可划分为七个组成部分，即控制系统单片机最小系统工作电路、控制系统电源电路、按键输入电路、温度传感器电路、LED状态指示电路、LCD显示电路以及电饭锅加热电路。
图一智能电饭煲控制系统组成图
第三章系统硬件设计
3.1单片机的选择
中央处理模块单片机芯片通过比较，选用了AT89C521单片机来作为本系统的核心，图二所示的是单片机的最小系统电路。
图二智能电饭煲控制系统单片机最小系统电路
3.2传感器DS18B20简介
DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20是一款功能独特的产品，其特点如下：
（1）、只要求一个端口即可实现通信。
（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
（3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
（4）、测量温度范围在－55。
C到＋125。
C之间。
（5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
（6）、内部有温度上、下限告警设置。
DS18B20有两种封装形式，即TO－92封装和8-pinSOIC封装。
每种封装的样式及引脚排列见图三，其引脚功能描述见表3-2。
图三 DS18B20的引脚排列
表3-2DS18B20详细引脚功能描述
序号
名称
引脚功能描述
1
GND
地信号
2
DQ
数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。
3
VDD
可选择的VDD引脚。
当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
3.3显示模块设计
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，本设计中选用的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，本设计中选用常用的2行16个字的1602液晶模块。
LCD-1602共有引脚16个，各引脚的功能如下：
第1脚：
VSS为地电源
第2脚：
VDD接5V正电源
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15～16脚：
BLA（BL1）：
LED背光正极。
需要背光时，BLA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右,一般接一个几十欧姆的电阻。
BLK（BL2）：
LED背光地端。
如图四所示。
图四为显示模块电路
3.4键盘模块设计
该系统的键盘由5个独立键盘构成，包括一个中断键盘单元。
来完成智能电饭煲的手动控制。
键盘的一脚接在单片机的p1.0至p1.5脚上，另外一脚接在电源地上，当有键盘按下时对应的键盘就会有一低电平送进单片机内部。
为消除触点式按键开关的机械抖动，单片机内部有程序进行消抖处理，然后确定那一个键盘被按下后来执行程序完成该系统的指定工作。
该控制系统键盘接入电路如图五所示。
图五控制系统键盘输入电路
3.5火力控制模块设计
电饭煲采用加热盘作为加热部件，加热盘需要直接与220V交流电压相连接，而且功率一般在1500瓦以上，因此其工作电流也比较大。
因此控制系统需要专门设计驱动加热盘的电路，如图五所示
本设计中采用继电器驱动加热盘与220V交流电源接通。
原因有二，一是继电器具有驱动电流大，控制简单，稳定可靠的优点，适合电饭煲中开关频率不高的应用场合。
二是继电器的线圈与输出节点之间有天然的隔离作用，无需另外添加光耦等隔离器件。
本电路中加热盘驱动电路如图。
单片机引脚通过驱动NPN三极管间接驱动继电器。
当与之相连的单片机引脚电平为高时，三极管处于导通状态，继电器线圈中有电流流过，从而触电吸合。
电路中将继电器触点通过插接器件引出，方便将加热盘与电源串接起来。
其中，R8为限流电阻，阻值定为3.3K。
D1为二极管，在此电路中起到对继电器线圈续流作用，避免线圈感生高电压击穿三极管。
图六控制系统热盘驱动电路
3.6电源模块设计
本设计中，控制系统电源电路设计如图3-6所示。
220V交流电源由J1接入电路，后经变压器T1将220V降压为8.5V交流电压，该低交流电压经N1进行全波整流，变为脉动直流，最后，该脉动直流经过低压差稳压芯片78L05稳定为纹波系数较小的5V直流电源。
图七整流流程图
3.7功率调节设计
本电饭煲功率调节电路，可获得四挡火力，用以适应不同火候的要求。
电路工作原理电路原理图如图九所示。
调节波段开关SA的挡位，可以改变电容C1的充放电速率。
利用C1两端交流电压通过双向触发二极管VD3去触发双向晶闸管VS导
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