基于单片机的智能电饭煲的设计

徐彬凯

辽宁锦州渤海大学工学院

基于单片机的智能电饭煲的设计

徐彬凯

辽宁锦州渤海大学工学院

本文设计的智能电饭煲实现的功能主要包括了显示时间，输入时间，控制温度等，本文展开了硬件设计，软件设计，其中硬件设计部分的中央处理器部分是通过单片机实现的，软件部分实现了控制温度芯片，控制外置器件等，从而设计的智能电饭煲更加人性化。

智能电饭煲 单片机 外置器件

1 引言

随着社会发展水平的不断提高，人们对生活水平的需求逐渐提高，在饮食方面的质量水平也日增强，传统意义上的电饭煲采用的是机械式的工作原理，而现今的电饭煲采用的是电子式的工作方式。随着社会的发展趋势，传统意义上机械式的电饭煲必将被电子式的电饭煲所替代，电子式的电饭煲相比于机械式的电饭煲在性能方面更加简洁，实用性更高，而且更加节能。本文设计了基于单片机的智能电饭煲，该设计主要是围绕着单片机进行展开。该电饭煲主要是将温度信号向电压信号进行转化，实现的手段采用的是热敏电阻，接着电压信号就会转换成数字信号，最终实现控制温度。基于国内外电饭煲的研究分析，对智能电饭煲的功能进行了设计，功能实现了自动化的加热，同时液晶显示功能以及时间预定等。

2 研究意义

传统意义上对米饭进行加热，通常选择的是加热方式是用煤、油以及气，通过这种能源进行加热会在一定的程度上浪费大量的资源，也会污染环境，同时会大大地地降低工作效率。导体的热效应会使得锅底的温度增高，但是这个发热的过程没有用到热传递。采用电磁感应的方式进行加热相比于以往的通过煤、油、气实现加热，都能大大地减少环境的污染以及减少能源的损耗，而且在性能方面也得到了大大地提高。现今，国内的很多的电饭煲的实现方式都是选择的机械式工作，也有的电饭煲的加热工作方式是通过固定功率实现的，而且在能源方面损耗比较低，所投入的成本也会有所增加，利用率低，功能实现不丰富。智能电饭煲走入人们的生活中，使得人们的生活得到了极大的改善，同时智能电饭煲也是适应了社会的发展趋势。所以，研制出功能齐备，可靠性高，同时价格方面也比较低廉的电饭煲有着重要的意义。

3 总体设计

中央处理模块主要是分析键盘输入以及采集温度，和输入数据模块等，根据系统设置的程序对相关的数据分析，保存。其中显示模块主要是显示相关的数据信息。定时模块所实现的功能是将当前的时间显示的同时还实现了对时间进行修改，以及时间设置的输入等。温度采集模块的采集对象是电饭煲的温度，中央处理模块会保存采集的数据。

4 米饭量的模糊推理

在对米饭量进行控制的过程中，米饭量和加热控制以及需要加热的时间长短有着直接的联系。所以，最先要做的是测定米饭量，接着就是控制米饭量。当电饭煲处于吸水的工作过程中，当还不能确定初始条件的时候，加热过程就需要用到热水热锅，煮饭时也可以选择用冷水冷锅，此时煮饭处于吸水阶段，这个时候很难把握米量，所以测定米饭量的过程必要在加热阶段完成。

用户根据规定刻度对米饭量添加水，处于加热时，当升高锅内温度时候，就能对米量进行判断，当锅内温度升高较慢时，就能够知道米量比较多。读取锅内的温度需要用到2个热敏线。这2个热敏线其中一个是对锅底的温度进行读取，另一个热敏线是对锅顶的温度进行读取，锅底温度是和米的温度是一样的，当水和米饭同时处于加热的时候很难形成对流，因此温度交换就比较差，因此如果锅底温度升高快的话，就很难对整个锅中的温度进行分析，锅盖的温度在一定程度上是和锅中的温度相等得。

5 硬件设计

5.1 电饭煲模糊控制机理

机械式的电饭煲设计中不涉及到探测温度传感器，所以温度的控制只能是机械式地进行，比如如果需要将锅底温度增加到103℃的时候，最后再将加热停止后进入保温状态，这个加热的过程的实现包括了几个工艺阶段，然而考虑到不能对时间控制合理的控制，所以很难使得做出的米饭可口。而模糊机理实现的电饭煲在煮米饭的过程中能够自动地吸水、自动加热以及焖饭功能的实现。米饭质量的好坏取决于加热阶段，在这个加热的阶段中要推算出米量。传统的电饭煲不太容易满足这些需求的。

5.2 电饭煲控制板

在电饭煲的控制电路中的组成部分主要有单片机、蜂鸣报警电路、键盘输入电路以及稳压电路等。本文的控制芯片选择的是68HC08JL3，控制板中的集成了LED显示，以及液晶显示和按键输入电路等。

5.3 火力控制模块设计

在火力控制模块中的PNP三极管和单片机中的P13进行直接连接，Q1表示的是基极端，Q1接地，ec级连接继电器的另一端，电源连接了继电器。将低电压输入到PNP三极管中，Q1eb极的电压设置成0.7V，另外的ec极电压设置成0.7V，此时的电路无法导通，但是将高电压输入到三极管的时候，Q1端与ec极就能够导通，这时继电器中就会通过电流，电磁铁就会形成吸引力会将开关打开和关闭，当电流不存在的时候，磁力也就对应地不存在，从而开关就会断开。下图1为火力控制电路图。

图1 火力控制电路

6 系统软件设计

系统软件设计部分设计方法是结构化以及模块化的思想，软件设计部分主要包括了主程序的初始化、输入时间以及显示时间程序、控制火力和温度等程序。主程序流程图如图2所示。

图2 主程序流程图

6.1 智能煮饭程序设计

根据煮饭的工艺的整个过程，基于单片机的智能电饭煲的实现具体分为了以下的几个过程。如表1所示。

表1 智能电饭煲的实现过程

煮饭过程底温度如图3所示。

图3 煮饭过程底温度曲线

本文设计的智能电饭煲，相比较于传统意义的机械式电饭煲，所做出的米饭在口感上更好，机械式的电饭煲所做出的米饭如果放的米量过多的话，电饭煲的上面一侧米饭会和下一侧米饭的效果会有所不同。

6.2 显示及输入程序设计

显示子程序显示是动态的，显示中主要包括了温度的改变以及时间的改变。LCD1602显示器是显示字符的，显示器中还设置了字符和数字，显示子程序中需要需要数据信息进行从二进制转化为十进制，最终LCD1602显示芯片会存储十进制的数据。而输入程序中的按键是单独进行的，并且这种设计模式实现了中断，按键中的功能选择键是用K1表示的，递增的按键是用K2表示的，递减按键是用K3表示，而退出键用的是K4键表示。

7 结论

本文分析了电饭煲的研究意义以及现状发展，本文设计的基于单片机的智能电饭煲的功能包括了定时显示时间，加热显示以及保温功能，煮饭的时间可以自动设定时间，温度也可以自动设置温度，能够实现温度的控制。

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