电饭煲的智能控制系统设计.doc

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安阳工学院毕业论文

引言

随着节约型社会的形成，单片机技术在社会的各个领域中越来越来显示出它的优越性。

用单片机设计的产品有体积小、价格低、功能全、应用灵活等替特点，所以单片机技术得到了不断的向前发展。

用单片机技术设计一种电饭煲的定时预约工作系统，要求用键盘输入定时工作时间和实时时间对比达到长时间精确的定时功能。

单片机采用AT89C51单片机，要求定时时间和实时时间相同时通过51单片机控制光耦驱动电路来控制电饭煲的工作。

电饭煲的智能控制

摘要：

随着节约型社会的形成，单片机技术在许多领域中越来越显示出它的优越性。

由于用单片机设计的产品体积小、价格低、功能全、应用灵活等特点，所以单片机得到了不断的向前发展。

用单片机技术设计一种电饭煲的定时控制，要求用键盘输入定时时间和实时时间对比达到长时间精确的定时功能。

单片机采用AT89C51单片机，要求定是时时间和实时时间相同时通过光耦驱动电路控制电饭煲的工作。

关键词：

单片机智能程序光耦驱动

RicecookersIntelligentControl

Abstract：

Withtheformationofaconservation-orientedsociety,SCMtechnologyinmanyareasdemonstrateditssuperiority.AswiththedesignofSCMproductssmallsize,lowprice,full-function,flexibleapplication,theSCMhasbeencontinuouslyforward.SCMtechnologytodesignaricecookercontrolthetiming,thetimingrequirementsoftypingtimeandlong-timecontrasttotheprecisetimingfunction.SCMusedAT89C51SCM,whenaskedfortimeandreal-timewiththesametimeOptocouplerdrivercircuitthroughthecontrolofricecookerswork.

Keywords:

SCMIntelligentproceduresOptocouplerdrivers

第一章电饭煲智能控制的概述

1.1电饭煲智能控制设计背景

早在20世纪早期，电子智能控制技术就已经发展起来了，并最先被应用于工业生产中，其后随着控制理论、微电子技术和传感技术的发展，在操作复杂度、可控对象、稳定性、经济性等方面均得到了完善，目前电子智能控制技术在家用电器、汽车电子、智能电源保护、电力自动化和电动工具等领域得到很广泛应用，以促进产品智能化和信息化程度的提高。

例如，在空调、电磁炉、微波炉、洗衣机、电冰箱、电视机等生活家电上，电控板的身影无处不在，而一台高档汽车采用的电子智能控制装置更高达20多处。

而如今随着社会的发展和现在人们生活节奏的加快，越来越多的工薪层的人们更是忙碌，除了工作，剩余的时间也越来越少。

谁都想越来越多的智能家电在我们身边应用。

比如：

清晨6：

10，全家还在熟睡中，智能系统已让电饭煲把饭煮好、厨房里正在煮着咖啡…...本课题就是在这样的背景下设计的。

此系统支持24小时预约煮饭，可灵活方便地安排煮饭时间等，从而进一步实现智能家庭的梦想。

1.2电饭煲智能控制设计思路

该设计是在单片机的基础上设计出来的，基于单片机的自动化控制理论原理和实时定时电路工作原理为基础上完成。

在实时时钟工作下，当到达定时时间时该控制电路会完成电饭煲的自动给电功能和机械动作功能，从而在按照使用者预先设定的时间来完成规定的任务，从而达到智能实时控制的目的。

1.3电饭煲智能控制工作原理

该设计为电饭煲智能控制，其工作原理为以AT89C51为控制核心，带有定时功能的实时时钟为基础，和光耦进行电气隔离来完成单片机对大功率高电压进行控制。

工作原理图如图1：

显示电路

AT89C51

按键电路

上电复位电路

晶振电路

电源电路

220V控制电路

机械控制电路

光耦

光耦

图1系统工作原理图

第二章电路设计

2.1电源电路

2.1.1电源电路工作原理

稳压电源的技术指标分为两种：

一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。

这些质量指标的含义，可简述如下：

1.稳压器质量指标

（1）电压调整率SV

电压调整率是表征稳压器稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时稳压器输出电压VO稳定的程度，通常以单位输出电压下的输入和输出电压的相对变化的百分比表示。

（2）电流调整率SI

电流调整率是反映稳压器负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。

它表征当输入电压不变时，稳压器对由于负载电流（输出电流）变化而引起的输出电压的波动的抑制能力，在规定的负载电流变化的条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化值的百分比来表示稳压器的电流调整率（）

（3）纹波抑制比SR

纹波抑制比反映了稳压器对输入端引入的市电电压的抑制能力，当稳压器输入和输出条件保持不变时，稳压器的纹波抑制比常以输入纹波电压峰-峰值与输出纹波电压峰-峰值之比表示，一般用分贝数表示，但是有时也可以用百分数表示，或直接用两者的比值表示。

（4）温度稳定性

集成稳压器的温度稳定性是以在所规定的稳压器工作温度Ti最大变化范围内（Tmin≤Ti≤Tmax）稳压器输出电压的相对变化的百分比值（）/ΔT。

2.稳压器的工作指标

稳压器的工作指标是指稳压器能够正常工作的工作区域，以及保证正常工作所必须的工作条件，这些工作参数取决于构成稳压器的组件性能。

（1）输出电压范围

符合稳压器工作条件情况下，稳压器能够正常工作的输出电压范围，该指标的上限是由最大输入电压和最小输入-输出电压差所规定，而其下限由稳压器内部的基准电压值决定。

（2）最大输入-输出电压差

该指标表征在保证稳压器正常工作条件下稳压器所允许的最大输入－输出之间的电压差值，其值主要取决于于稳压器内部调整晶体管的耐压指标。

（3）最小输入-输出电压差

该指标表征在保证稳压器正常工作条件下，稳压器所需的最小输入－输出之间的电压差值。

（4）输出负载电流范围

输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，稳压器应能保证符合指标规范征所给出的指标。

3.极限参数

（1）最大输入电压

该电压是保证稳压器安全工作的最大输入电压。

（2）最大输出电流是保证稳压器安全工作所允许的最大输出电流

三端固定集成稳压电路的输出电压是固定的，常用的是CW7800/CW7900系列。

W7800系列输出正电压，其输出电压有5、6、7、8、9、10、12、15、18、20和24V共11个档次。

该系列的输出电流分5档，7800系列是1.5A，78M00是0.5A，78L00和是0.1A，78T00是3A，78H00是5A。

W7900系列与W7800系列所不同的是输出电压为负值。

三端稳压器的工作原理与前述串联反馈式稳压电源的工作原理基本相同，由采样、基准、放大和调整等单元组成。

集成稳压器只有三个引出端子：

输入、输出和公共端。

输入端接整流滤波电路，输出端接负载；公共端接输入、输出的公共连接点。

为使它工作稳定，在输入和输出端与公共端之间并接一个电容。

使用三端稳压器时注意一定要加散热器，否则是不能工作到额定电流。

如图2为7805和7905工作电路图：

图2三端稳压电路的典型应用电路

V

V

+

_

+

_

i

o

C

C

1

2

.

.

.

.

IN（TAB）

2

OUT

3

LM7812

V

V

+

_

+

_

i

o

C

C

1

2

.

.

.

.

1

IN

1

OUT

3

LM7805

2

2.1.2电源电路硬件构成

该设计电源电路有7805和7812俩个稳压管组成，系统电源如图3所示

图3系统工作电源电路

由该电源电路提供+5V和+12V电压。

+5V为单片机，光耦器和74LS245等提供工作电压。

交流和直流可直接输入，使用范围广泛。

2.2显示电路

2.2.1数码管显示电路工作原理

1.7段LED数码显示器俗称“数码管”，其工作原理是将要显示的十进制数码分成7段，每段为一个发光二极管，利用不同发光段组合来显示不同的数字。

图4（a）上图所示为数码管的外形结构。

图47段显示器LED的外形图及二极管的连接方式

数码管中的7个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法,分别如图4（a）、（b）所示，图中的发光二极管a～g用于显示十进制码的10个数字0～9，h用于显示小数点。

从图中可以看出，对于共阴极的显示器，某一段接高电平时发光；对于共阳极的显示器，某一段接低电平时发光，使用时每个二极管要串联一个约100Ω的限流电阻。

前已述及，7段数码管是利用不同发光段组合来显示不同的数字。

以共阴极显示器为例，若a、b、c、d、g各段接高电平，则对应的各段发光，显示出十进制数字3；若b、c、f、g各段接高电平，则显示十进制数字4。

a～g组合成为7位代码，要显示的数字一般首先转换成为7段码，然后驱动7段数码管显示。

LED显示器的特点是：

清晰悦目、工作电压低（1.5～3V），BS202每段最大驱动电流约为10mA，体积小、寿命长（大于100KH）、响应速度快（1～100ns）、颜色丰富（有红、绿、黄等色）、工作可靠。

Led工作显示数字码型如图5下表所示：

段码位

D7

D6

D5

D4

D6

D2

D1

D0

显示段

pd

g

f

e

d

e

b

a

字型

共阳极段码

共阴极段码

字型

共阳极段码

0

C0H

3FH

9

90H

1

F9H

06H

A

88H

2

A4H

5BM

B

83H

3

B0H

4FH

C

C6H

4

99H

66H

D

A1H

5

92H

6DH

E

86H

6

82H

7DH

F

84H

7

F8H

07H

空白

FFH

8

80H

7FH

P

8CH

图5Led工作显示数字码型

2.LED数码显示器的接口方法与电路

（1）LED数码显示的接口方法。

单片机与LED数码显示器有以硬件为主和以软件为主的两种接口方法，以硬件为主的接口方法，这种接口方法的电路如图6所示：

单

片机

51

驱动电路

图6led数码管