一種全自動電飯鍋遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

隨著物聯(lián)網(wǎng)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展，輕松便捷的煮飯方式越來越受人們青睞，智能、環(huán)保、節(jié)能型高端電飯鍋將會成為未來備受矚目的商品，特別是可遠(yuǎn)程控制的全自動智能電飯鍋將會成為未來發(fā)展的方向。

目前國內(nèi)外對智能家居的技術(shù)研究較多，多數(shù)是用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)實現(xiàn)，但系統(tǒng)設(shè)計成本高。而對電飯鍋的全自動化技術(shù)研究則少之有少，沒有引起人們的重視。本文改造了傳統(tǒng)的電飯鍋，設(shè)計了可全自動化控制的電飯鍋，并采用GPRS模塊，普通手機等簡單、廉價的設(shè)備開發(fā)出了一款可靠性較好的遠(yuǎn)程電飯鍋控制系統(tǒng)，能使電飯鍋及時、適量、準(zhǔn)確的為人們做飯。

1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及原理

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，設(shè)計采用的是模塊化的設(shè)計思想，有利于系統(tǒng)的組裝和調(diào)試，縮短開發(fā)周期。

由于電飯鍋信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，時效性要求不是很高，因此系統(tǒng)主要采用基于GSM網(wǎng)絡(luò)提供的短信業(yè)務(wù)。

它的原理如下：手機通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制短信到GSM 模塊中，單片機通過讀GSM 模塊取得控制命令字并解析得到明確的命令信息，控制繼電器動作，完成對電飯鍋的控制并以短消息的形式將命令執(zhí)行情況通過GSM模塊反饋到用戶的手機上。

2 系統(tǒng)的各硬件實現(xiàn)

本系統(tǒng)主要由全自動電飯鍋和智能控制電路系統(tǒng)組成。全自動電飯鍋在傳統(tǒng)電飯鍋的基礎(chǔ)上添加機械裝置改造而成，智能控制電路系統(tǒng)則由電源模塊、GSM模塊、單片機模塊、狀態(tài)檢測和控制模塊四個主要部分組成。

2.1 全自動電飯鍋的設(shè)計

傳統(tǒng)的電飯鍋無論是保溫自動式、定時保溫式、還是新型的微電腦控制式，在實時方面已得到長足的發(fā)展，但仍然存在明顯的缺陷與不足，如定時時間過長會影響飯的口感等，有效地解決目前電飯鍋存在的各種缺陷，是創(chuàng)新與發(fā)展的方向。其中電飯鍋的全自動化和遠(yuǎn)程智能控制是未來電飯鍋技術(shù)發(fā)展的一個方向，要實現(xiàn)電飯鍋全自動控制，全自動電飯鍋是前提，本文結(jié)合全自動洗衣機的設(shè)計思想，在傳統(tǒng)電飯鍋的基礎(chǔ)上，通過增加適當(dāng)?shù)臋C械裝置，設(shè)計出來的全自動電飯鍋如圖2所示。

設(shè)計包括儲米、取米、淘米、放米以及加水裝置。頂端漏斗為儲米裝置，直徑25 cm,高12 cm,可一次性存放約5 kg大米。取米裝置由儲米漏斗底端的電磁鐵實現(xiàn)，電磁鐵選用直流電磁鐵HCNE1-1039,由于卡槽采用傾斜設(shè)計，減小了米粒的摩擦阻力。淘米裝置由洗米電機和淘米漏斗構(gòu)成，其中洗米電機選用TN-40.180/HC685G100618.

放米裝置由電磁鐵和檔桿構(gòu)成，電磁鐵同樣選用HCNE1-1039,檔桿由可逆電機控制，可以升降，采用行程開關(guān)限位，實現(xiàn)電飯鍋鍋蓋的開閉。加水裝置由電磁閥和進(jìn)水管構(gòu)成，電磁閥選用2W160-15.總的機械動作有儲米、取米、淘米、放米以及加水等，單片機接收到控制命令后通過I/O輸出高低電平控制繼電器來實現(xiàn)。

2.2 智能控制電路系統(tǒng)的設(shè)計

2.2.1 電源模塊設(shè)計

GTM900C 在上電啟動，登陸GPRS 網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送數(shù)據(jù)等過程中，通常有較高的電流消耗[3],最高達(dá)2 A,故電源芯片必須滿足至少2 A 的最大電流供給。電源電路主要由MIC29302 -BT組成，其芯片產(chǎn)生3.8 V電壓，給單片機和GTM900C模塊供電，如圖3所示，該電路基本能滿足條件。另外1腳是使能端，可接到單片機端口使在不進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時芯片不工作，降低功耗。

2.2.2 單片機模塊設(shè)計

系統(tǒng)MCU選用美國德州儀器公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機MSP430F149.它是一款低電壓(1.8~3.6 V)，高性能16位單片機，其中斷源多，可以任意嵌套，使用時很靈活。此單片機還具有低功耗空閑和掉電模式，支持軟件設(shè)置睡眠和喚醒，能滿足本系統(tǒng)需求。

2.3 GSM模塊設(shè)計

出于制作成本和兼容性的考慮，系統(tǒng)采用華為公司的GTM900C芯片，由于單片機的I/O口邏輯電平為3.6 V,與GTM900C的I/O口2.85 V的邏輯電平相差不大，所以無需電平轉(zhuǎn)換就能進(jìn)行硬件對接。GSM模塊和單片機的連接較簡單，將兩者串口接好，在單片機端將串口參數(shù)設(shè)置好即可發(fā)送相應(yīng)的AT指令對模塊進(jìn)行操作。GSM模塊與單片機的連接情況如圖4 所示。通信速率為9 600 Kb/s,采用8位異步通信方式。