SPMC65P2404A在智能電飯煲中的應(yīng)用(圖)

利用spmc65p2404a單片機(jī)作為整個(gè)電飯煲的主控芯片，并且結(jié)合模糊控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電飯煲的各種功能。

目前，市場上的電飯煲大部分采用機(jī)械式或者是采用固定功率的方式加熱，能源利用率低，功能單一，難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。因此，開發(fā)功能齊全、安全可靠的微電腦電飯煲是非常用必要的。微電腦控制的智能電飯煲符合現(xiàn)代人的要求，具有人性化的界面設(shè)計(jì)，各種烹調(diào)過程全部由電腦自動(dòng)控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內(nèi)膽，超硬耐磨，恒久美觀。

本文主要介紹利用spmc65p2404a芯片來對電飯煲的過程進(jìn)行控制。利用spmc65p2404a完成的電飯煲具有以下功能：精煮、超快煮、冷飯加熱、少米量、45分稀飯、2小時(shí)粥、1小時(shí)湯和2小時(shí)湯，并且具有人性化的操作界面。

要想煮出高質(zhì)量的米飯，就要掌握各種大米的吸水量，加溫時(shí)間，控溫過程，維持沸騰時(shí)間，停止升溫過程，燜飯過程等規(guī)律。煮飯過程可以抽象成以下幾個(gè)部分：吸水、升溫、維持沸騰、補(bǔ)炊、燜飯和保溫過程。整個(gè)煮飯過程結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入保溫模式，溫度低于65℃左右，加熱盤就會(huì)對鍋體進(jìn)行加熱。

利用凌陽8位單片機(jī)開發(fā)的智能電飯煲具有煲煮和定時(shí)兩大功能。選擇相應(yīng)功能后設(shè)置相應(yīng)的定時(shí)時(shí)間，按下開始鍵，定時(shí)開始，每過1小時(shí)顯示時(shí)間數(shù)減1。在定時(shí)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)定時(shí)的時(shí)間和所需過程的時(shí)間差電飯鍋就能自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)加熱、自動(dòng)保溫，完成選擇的功能。例如如果45分鐘稀飯定時(shí)2小時(shí)的話，電飯煲會(huì)在1小時(shí)15分鐘的時(shí)候開時(shí)啟動(dòng)加熱工作，并進(jìn)入45分鐘稀飯功能模式。

總體方案介紹

圖1：控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖

利用凌陽8位mcu設(shè)計(jì)的智能電飯煲控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，通過按鍵來選擇功能模式，顯示電路完成顯示當(dāng)前狀態(tài)和定時(shí)時(shí)間；通過溫度傳感器來對溫度進(jìn)行采樣；通過mcu的控制最終實(shí)現(xiàn)對繼電器的控制，從而來控制對加熱盤的加熱與否，電源部分完成對單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路提供5v電源，并且對加熱盤進(jìn)行加熱。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖2：電飯煲的電路原理圖

由單片機(jī)spmc65p2404a控制的電飯煲的硬件原理圖如圖2所示，它包括按鍵輸入部分、溫度檢測輸入電路、復(fù)位和晶振電路，pa6、pa7完成對頂蓋和底盤的溫度的檢測，pa5完成對繼電器的控制，spmc65p2404a是系統(tǒng)的核心部分。

● 芯片特性簡介

spmc65p2404a是凌陽公司的8位單片機(jī)，最高工作頻率為8mhz，工作電壓為2.5～5v，有192b的ram和4kb的otp rom，有23個(gè)可編程   i/o口，8通道10位a/d轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2通道16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)12位pwm輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯(cuò)誤地址復(fù)位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口。

凌陽科技8位單片機(jī)具有189條指令和11種尋址模式，支持位操作，中斷方式包括irq和nmi中斷、4種外部中斷和11種內(nèi)部中斷。2個(gè)8位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值，提供普通的定時(shí)/計(jì)數(shù)功能、8位捕獲功能和8位比較功能。2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有普通的定時(shí)/計(jì)數(shù)功能、8或16位捕獲功能、16位比較功能和12位pwm輸出。

● 顯示電路

圖3：顯示電路

顯示電路由共陽極數(shù)碼管和10個(gè)led組成，通過單片機(jī)位選和所送的數(shù)據(jù)來點(diǎn)亮相應(yīng)的led和數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。其電路原理圖如圖3所示。

● 電源電路

圖4：電源電路

電源部分為單片機(jī)提供+5v的直流穩(wěn)壓源，并且通過降壓、整流、濾波之后的+14v電壓對繼電器進(jìn)行供電，通過控制三極管射極的導(dǎo)通與否來控制繼電器的工作狀態(tài)。電源電路原理圖如圖4所示。

● 溫度采集部分電路圖

圖5：溫度傳感器電路

j2和j3是溫度傳感器的兩個(gè)接口，其中j2和j3分別是頂蓋和底盤溫度傳感器的接口，單片機(jī)檢測的信號實(shí)際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因?yàn)闇囟葌鞲衅鞯碾娮柚禃?huì)隨溫度的上升而減小，所以分壓電阻的電壓值間接反映了某一時(shí)刻的溫度，電路原理圖如圖5所示。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

● 主程序流程

圖6：程序主流程圖

從樣機(jī)分析中大致設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)輸入包括2個(gè)溫度傳感器，5個(gè)按鍵；輸出包括2位七段數(shù)碼管、10個(gè)發(fā)光二極管、繼電器控制信號等。根據(jù)控制功能，將程序設(shè)計(jì)為幾個(gè)主要的模塊，程序主流程見圖6所示。

● 子程序

(1)診斷子程序

診斷程序主要進(jìn)行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對2個(gè)溫度傳感器連續(xù)檢測20次，若測到的數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)(溫度范圍-10～160℃)，則表明傳感器短路或斷路故障，數(shù)碼顯示“e”，并禁止按鍵操作。

(2)鍵盤掃描子程序

程序每循環(huán)一次掃描一次鍵盤，如果掃描到有鍵按下，則暫存鍵值，如果連續(xù)5次掃描到的鍵值都一樣，則認(rèn)為是穩(wěn)定的鍵值。

(3)系統(tǒng)共有5個(gè)按鍵，在不同的狀態(tài)下，每個(gè)鍵只要輕按一次就有效。系統(tǒng)的五個(gè)鍵接于pa1、pa3、pa2、pa0、pa4，如果按鍵值有效則返回值的相應(yīng)位為0，否則相應(yīng)位為1。

(4)溫度采集子程序

熱敏電阻靈敏度高，為了防止干擾及其他原因?qū)е聹y出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動(dòng)作，溫度采集采用滑動(dòng)平均值濾波方法。即在同一個(gè)通道上連續(xù)采集三個(gè)數(shù)據(jù)，取其中的中間值。

(5)顯示子程序

系統(tǒng)共有2位七段數(shù)碼管顯示及10個(gè)發(fā)光二極管顯示。數(shù)碼管主要有6種狀態(tài)需要顯示：待機(jī)狀態(tài)、出錯(cuò)顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時(shí)時(shí)間顯示。發(fā)光二極管顯示所選擇的功能、開始及保溫狀態(tài)。功能顯示需采用輪循方式，在按下開始鍵之前，開始燈閃爍。進(jìn)入保溫狀態(tài)后，保溫指示燈亮。led顯示程序由位碼掃描子程序及數(shù)碼顯示狀態(tài)選定子程序組成。

電飯煲的功能不再只是單純的煮飯，它可以完成很多的功能，利用凌陽的8位mcu實(shí)現(xiàn)的智能電飯煲可以完成煮飯、煮粥、煮湯、冷飯加熱等功能，另外未來的小家電應(yīng)該具備“智能、安全、多功能、節(jié)約以及環(huán)保”這五大功能。

參考文獻(xiàn)

1 肖健華,經(jīng)順林.模糊控制在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用與展望.五邑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001

2 顧勇.模糊控制及其應(yīng)用.現(xiàn)代物理知識(shí), 1998