智能電飯煲的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、智能電飯煲的設(shè)計(jì)摘要：本文主要介紹單片機(jī)在智能電飯煲中的應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。智能電飯煲是一種把 電能轉(zhuǎn)化成熱能的新型多功能烹飪器具。在科技發(fā)展日新月異的今天，電飯煲也 同其它家用電器一樣經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從手動(dòng)到半自動(dòng)、全自動(dòng)以及到現(xiàn)在 的智能化產(chǎn)品的過程。但因?yàn)閮r(jià)格較高，所以它不能為普通家庭所接受。微電腦 或電腦控制的智能電飯煲符合現(xiàn)代人的要求，人性化的界面設(shè)計(jì)，使得人們一眼 看出當(dāng)前工作狀態(tài)，讓您更安心，各種烹調(diào)過程全部由電腦自動(dòng)控制，并且大多 的智能電飯煲釆用太空“黑晶”內(nèi)膽，超硬耐磨，恒久美觀，所有的這些特點(diǎn)符 合現(xiàn)代人的省時(shí)、省力、耐用的觀念做出一種價(jià)格低廉、體積乂小的人性化的電 飯煲是市

2、場所需求的。本設(shè)計(jì)以美國Atmel公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)AT89C52為核心。該電飯煲控 制器模擬煮飯專家加熱曲線對煮飯過程進(jìn)行控制，具有多種煮飯模式，并實(shí)現(xiàn)了智 能控制功能。該設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡單，所用器件較少，達(dá)到了減小體積，節(jié)約成 本的目的，實(shí)現(xiàn)了電飯煲的低成本、高性能。AT89C52良好的性能和合理的資 源非常適合于智能電飯煲。關(guān)鍵詞：智能電飯煲；Atmel公司；AT89C52；控制系統(tǒng)；單片機(jī)Design of intelligent electric rice cookerAbstract：This paper mainly mtroduces the application of m

3、iciocomputer in the realization of intelligent electric cooker, electric cooker is a kind of energy mto heat of new-tvpe multi-fiinctional cooking utensils hi teclmologv development fast-changing today, electric cooker are with other household electrical appliances as expenenced fiom sunple to compl

4、ex, fiom manual to automatic and semi-automatic, until now the process of the uitelligent product. But because the price is higher, so it caimot be accepted for ordmaiy families. Microcomputef 01 computer control confoims to modern peoples requirement of intelligent electric cooker, human mteiface d

5、esign, make people see the cunent work of the state, make you more secure, various cooking process by all the computer automatic contiol, and most uitelligent electric cooker using space black crystal bladder, supeihard weai-iesistuig, enduimg beautiftil, all of these features confoims to modem peop

6、les save tune, energy, and durable idea made a low price, volume and small humaiiized electric cooker is market demand The design of sunplus teclmology company in the 8-bit nuciocontiollef AT89C52 as the core The electric cooker contioller sunulation curve of cook cooks experts heating process conti

7、ol, has a vaiiety of cooking mode, and realized the uitelligent contiol fiinction. The design of the circuit structure is simple、USES the device less, reaclied &ieduce volume and cost objective, realized the low-cost, lugh-peifonnance electric AT89C52 good perfonnance and reasonable xesouices is vei

8、y suitable for intelligent electiic cookerKey words: Intelligent electiic cooker： Atmel company； AT89C52; control system： MCU緒論1.1智能電飯煲的研究背景科技的革新、時(shí)代的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得人們的生活水平不斷提高, 人們對日常生活中所使用的各種類型產(chǎn)品的要求也逐漸升高，特別是對那些與日 常生活密切相關(guān)的蒸煮類電子產(chǎn)品一一因?yàn)槿藗兠刻斓钠鹁语嬍扯茧x不開這類 產(chǎn)品。電飯煲以其方便快捷逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚漠a(chǎn)品，這類電子 產(chǎn)品須同時(shí)具有特定的使用功能及相應(yīng)的審

9、美形式，即具有物質(zhì)功能和文化功能 雙重屬性。而在當(dāng)代激烈競爭的市場上，產(chǎn)品日新月異。為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，就 必須依據(jù)市場的變化情況，大力改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，迅速提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平。為 此，則需要根據(jù)用戶的需要，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定最適宜 的產(chǎn)品功能，合理的技術(shù)參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和材料，降低產(chǎn)品的成本,使產(chǎn)品 達(dá)到物美價(jià)廉。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，實(shí)際上就是要對產(chǎn)品設(shè)計(jì)中如何達(dá) 到技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上乂合理的設(shè)計(jì)分析方法進(jìn)行分析與討論.總之，產(chǎn)品設(shè)計(jì) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是集市場、顧客、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新等重要因素為一體的綜合集成 的系統(tǒng)方法。只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中多角度全方位地考慮各種因素

10、，才有助于產(chǎn)品 的設(shè)計(jì)開發(fā)更加科學(xué)、合理，從而提高新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的成功率，降低風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而 增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的信息技術(shù)，特別是數(shù)字化技術(shù)、多媒體技術(shù)和 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，智能家電產(chǎn)業(yè)正在迅速崛起。世界著名的電腦和家電企業(yè) 如IBM、夏普、微軟、英特爾、松卜、NEC、東芝等都大力研發(fā)自己的智能家 電產(chǎn)品，我國的許多公司如聯(lián)想、長虹、海信、TCL、海爾等也都投入到智能家 電的開發(fā)工作。作為傳統(tǒng)家電代表，電飯煲也己融入到系統(tǒng)化的信息家電系統(tǒng)中, 它的功能己不再只是單純的煮飯，功能齊全、操作簡便、人性化的界面，烹調(diào)過 程自動(dòng)化，英至是網(wǎng)絡(luò)控制的信息化電飯煲已成為現(xiàn)代人的新需

11、求。伴隨著生活 水平的提高，電飯煲的智能化和網(wǎng)絡(luò)化將成為一種趨勢，機(jī)械電飯煲必將退出市 場歷史舞臺(tái)。以人為本，是設(shè)計(jì)中的永恒主題。人與產(chǎn)品的多重關(guān)系決定產(chǎn)品必將服務(wù)于 人，而人必將為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)明確方向和意圖。簡潔、實(shí)用、安全、綠色、科技感 強(qiáng)的清潔工具近兒年不斷涌現(xiàn)，人們對清潔工具的使用過程、使用效果更為看重。 完美產(chǎn)品不需太多煩亂的操作一一簡約而不簡單I%1.2智能家電概述所謂智能化家電，是指運(yùn)用現(xiàn)代最新科技研制研發(fā)的新一代具有智能功能的 家用電器。它所涉及的高新技術(shù)領(lǐng)域十分廣泛，其中包括：多媒體技術(shù)、數(shù)字 技術(shù)、模糊控制技術(shù)、太陽能技術(shù)、專家系統(tǒng)、人工智能、生物技術(shù)等。而人工 智能的載體通

12、過傳統(tǒng)的邏輯電路實(shí)現(xiàn)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，而通過嵌入式系統(tǒng)就能輕 松實(shí)現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)硬件和軟件結(jié)合起來，構(gòu)成一個(gè)專門的計(jì)算裝置， 完成特定的功能和任務(wù)。在嵌入式系統(tǒng)中，單片機(jī)是最重要也是應(yīng)用最多的智能 核心器件。從結(jié)構(gòu)的角度講，由于單片機(jī)是嵌入家用電器內(nèi)部并作為核心部件， 故智能家用電器的結(jié)構(gòu)體系很明顯就是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到家用電器中，并作為核心控制部件，早已成為了一種歷史 趨勢。早在一九九九年三月，美國微軟公司懂事長兼首席執(zhí)行官比爾.蓋茨在深 圳發(fā)布和演示了該公司為中困市場JT發(fā)的產(chǎn)品“維納斯計(jì)劃”?！熬S納斯計(jì)劃”向 中國的老百姓展示了未來“網(wǎng)絡(luò)化生活”的美好前景，掀起了中

13、國信息家電產(chǎn)業(yè) 化的序幕。這也預(yù)示著電腦、電信、電器三電一體化所引發(fā)的信息電器化革命將 為未來兒年內(nèi)世界信息電子和消費(fèi)電子兩大行業(yè)最主要的發(fā)展方向。近年來，在 中國市場上銷售的家用電器，應(yīng)用了嵌入式微控系統(tǒng)的智能產(chǎn)品層出不窮。正是 基于這一美好盼前景，本課題將嵌入式微控制系統(tǒng)應(yīng)用到很常見的小家電一電飯 煲之中。嵌入式系統(tǒng)在小家電上的應(yīng)用遠(yuǎn)晚于其在黑色家電及其他大型家電上的應(yīng) 用。日本、臺(tái)灣等地區(qū)對嵌入式小家電的研究及生產(chǎn)要早于其他地區(qū)。比較出色 的公司主要集中在日本。如日本的三洋、松下、東芝、象印、虎牌、三菱等大型 跨國公司，他們的產(chǎn)品遍布世界各地。雖然各個(gè)公司的產(chǎn)品各有特色，但是從產(chǎn) 品的電

14、器性能來說，都是應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)，使產(chǎn)品的功能智能化、人性化、小 型化、節(jié)能化等。當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展迅速，人們生活水平迅速提高，家用電器越來越受到人 們的重視，許多家用電器制造商都投入大量的人力、資金進(jìn)行家電的升級和智能 化。目前，在智能家電研究方面己取得很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了一些功能各異、形 式多樣的智能家電。例如具有智能功能的洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)運(yùn)用模糊控制技術(shù)， 使洗衣機(jī)能夠自動(dòng)完成從注水、加洗滌劑、洗滌、烘干、關(guān)機(jī)等過程，即將要洗 的衣服放入洗衣機(jī)內(nèi)后不用管理便可自動(dòng)操作運(yùn)行。多媒體技術(shù)給智能家電提供 越來越齊全的功能，現(xiàn)在的很多家電都有了聲音、視頻功能，能非常好的完成與 用戶的交互。智能家電

15、的智能功能還表現(xiàn)在家電具有自動(dòng)識(shí)別和調(diào)節(jié)功能。例如 智能空調(diào)，它通過眾多的傳感器及控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)使之始終保 持在最佳溫度左右。現(xiàn)代人工智能和專家系統(tǒng)在家用電器中的應(yīng)用也越來越廣泛。 如在廚房家電中出現(xiàn)了智能微波爐、智能面包機(jī)等。運(yùn)用語音識(shí)別技術(shù)的聲控家 電近年來發(fā)展也很快，出現(xiàn)了聲控電話機(jī)和聲控電視等。還有智能冰箱，可實(shí)現(xiàn) 多個(gè)溫區(qū)的精確控溫，通過LCD提示工作狀態(tài)和溫度數(shù)據(jù)，智能提示食品的最 佳存儲(chǔ)溫度和保存期，并可自由設(shè)定存儲(chǔ)同期，如食品到期未食用，將進(jìn)行提示。 智能微波爐不但具有語音功能，還可以根據(jù)食品上的條形碼信息來決定加熱食品 的時(shí)間和烹飪的溫度。現(xiàn)在，歐洲、美國、日

16、本和國內(nèi)的一些家電公司都己提出了智能家電的解決 方案，并己實(shí)現(xiàn)成品化，盡管各方提出的方案不同，但都本著標(biāo)準(zhǔn)化、開放性、 面向未來的宗旨，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)思路，讓消費(fèi)者全方位的感受數(shù)字生活。1. 3智能電飯煲的發(fā)展現(xiàn)狀電飯煲的基本功能就是煮飯、煮粥和煲湯，如何將米煮成香噴噴的米飯是電 飯煲需要解決的主要問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地向非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的滲透，嵌入 式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，并己應(yīng)用到工業(yè)、交通、通訊、醫(yī)療以 及家電等領(lǐng)域當(dāng)中。嵌入式家用電器不僅儀實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的原始屬性，更融入了我 們?nèi)祟惖闹腔劢Y(jié)晶，使產(chǎn)品更智能化、系統(tǒng)化、人性化。嵌入式系統(tǒng)在電飯煲中 的應(yīng)用一一智能電飯煲具有煮

17、飯、蒸煮、煲粥、煲湯以及烤蛋糕等功能，并在此 基礎(chǔ)上衍生出相應(yīng)更細(xì)化、人性化的功能?，F(xiàn)在，歐洲、美國、同本和國內(nèi)的一些家電公司都己提出了智能家電的解決 方案，并己實(shí)現(xiàn)成品化，盡管各方提出的方案不同，但都本著標(biāo)準(zhǔn)化、開放性、 面向未來的宗旨，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)思路，讓消費(fèi)者全方位的感受數(shù)字生活。 目前，我國電飯煲行業(yè)也已進(jìn)入了由“機(jī)械電飯煲”向“智能電飯煲”升級的關(guān) 鍵時(shí)期。而這種趨勢的原因是：普通的機(jī)械電飯煲的缺點(diǎn)：1、機(jī)械電飯煲的功能太少，不能實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者除了煮飯外的其他生活必須的 功能。例如做壽司、蛋糕、煮嬰兒雜糧飯等等2、機(jī)械電飯煲在煮飯的過程中，米在蒸煮過程中不能充分吸水，內(nèi)部干澀， 熱

18、量無法滲透，米飯煮出來就容易出現(xiàn)夾生的現(xiàn)象，影響了 口感和營養(yǎng)。3、普通的機(jī)械電飯煲也缺乏預(yù)約定時(shí)功能，己經(jīng)越來越無法滿足現(xiàn)代快節(jié) 奏生活的需要。4、普通的機(jī)械電飯煲使用底盤加熱在煮熟飯后易產(chǎn)生冷凝水，保溫過程會(huì) 出現(xiàn)冷凝水滴落泡白米飯現(xiàn)象。而智能電飯煲在這方面解決了傳統(tǒng)電飯煲的大部分遺留問題，所以說未來是 智能電飯煲的時(shí)代。目前，在智能家電研究方面己取得很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了一些功能各異、形式 多樣的智能家電。例如具有智能功能的洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)運(yùn)用模糊控制技術(shù), 使洗衣機(jī)能夠自動(dòng)完成從注水、加洗滌劑、沈滌、烘干、關(guān)機(jī)等過程，即將要洗 的衣服放入洗衣機(jī)內(nèi)后不用管理便可自動(dòng)操作運(yùn)行。多媒體技術(shù)給智

19、能家咆提供 越來越齊全的功能，現(xiàn)在的很多家電都有了聲音、視頻功能，能非常好的完成與 用戶的交互。智能家電的智能功能還表現(xiàn)在家電具有自動(dòng)識(shí)別和調(diào)節(jié)功能。例如 智能空調(diào)，它通過眾多的傳感器及控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)使之始終保 持在最佳溫度左右?，F(xiàn)代人工智能和專家系統(tǒng)在家用電器中的應(yīng)用也越來越廣泛。 如在廚房家電中出現(xiàn)了智能微波爐、智能面包機(jī)等。運(yùn)用語音識(shí)別技術(shù)的聲控家 電近年來發(fā)展也很快，出現(xiàn)了聲控電話機(jī)和聲控電視等。還有智能冰箱，可實(shí)現(xiàn) 多個(gè)溫區(qū)的精確控溫，通過LCD提示工作狀態(tài)和溫度數(shù)據(jù)，智能提示食品的最 佳存儲(chǔ)溫度和保存期，并可自由設(shè)定存儲(chǔ)同期，如食品到期未食用，將進(jìn)行提示。 智能微波

20、爐不但具有語音功能，還可以根據(jù)食品上的條形碼信息來決定加熱食品 的時(shí)間和烹飪的溫度。在智能家電的研究方面，日本走在世界的前面。資料統(tǒng)計(jì)表明，目前日本家 用電器的單片機(jī)使用率在85%-94%之間，其中使用模糊控制的家電產(chǎn)品約占 50%o日本其至在幾乎所有的模糊控制應(yīng)用領(lǐng)域都在世界上領(lǐng)先。日本在九十年 代初期就有模糊家電問世，而那時(shí)我國的模糊家電尚未起步?，F(xiàn)在，在家電控制 器中應(yīng)用模糊控制在我國受到普遍重視。由于我國家電行業(yè)的飛速發(fā)展，模糊家 電在我國大有可為。目前看來，模糊家電的發(fā)展有三大發(fā)展動(dòng)向：1、進(jìn)一步擴(kuò)大傳感器的組合利用多個(gè)傳感器的功能組合可以不斷改進(jìn)家電 的控制技術(shù)，而對多個(gè)量釆樣后再

21、進(jìn)行綜合判斷正是模糊家電之所長。2、與AI（人工智能）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合如前所述，與AI（人工智能）和 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合將進(jìn)一步提高模糊家電的智能化水平。3、模糊家電網(wǎng)絡(luò)化隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的逐步發(fā)展，未來的家用電器必將改變目 前這種單機(jī)運(yùn)作的模式，而具有與Intemet網(wǎng)通信的能力。家用電器走網(wǎng)絡(luò)化的 道路，這也是當(dāng)今家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢之一。電飯煲的功能現(xiàn)在己經(jīng)開發(fā)到了一個(gè)比較成熟的階段，己經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣 的智能電飯煲，電飯煲也進(jìn)如了自動(dòng)化，智能化，美觀化，營養(yǎng)化及環(huán)?；陌l(fā) 展趨勢。而隨之功能的逐漸完善，智能電飯煲的價(jià)格要比普通電飯煲高出兒倍， 在中國，大多數(shù)人喜歡在新的一年各廠家的各種促

22、銷之際更換電器，價(jià)格過高的 智能電飯煲大多數(shù)家庭沒有適用，所以如何開發(fā)出一款物美價(jià)廉的智能電飯煲， 便是占據(jù)市場的一個(gè)新的契機(jī)。1. 4本文研究的具體內(nèi)容本文以智能電飯煲為研究對象，研究了智能電飯煲的控制策略，同時(shí)利用 PROTUES進(jìn)行了一系列的仿真研究及探討。我的工作主要體現(xiàn)在以下兒個(gè)方面：1 借鑒他人研究的智能電飯煲的工作原理以及設(shè)計(jì)要求，對控制流程進(jìn) 行了初步的分析和研究，確定了智能電飯煲控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。2 對控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了深入的分析和研究，設(shè)計(jì)了智能電飯 煲控制系統(tǒng)的主電路和控制電路?！?】根據(jù)智能電飯煲控制原理建立了基于PROTUES軟件的智能電飯煲控制 的仿真模型

23、圖，得到仿真結(jié)果，并分析仿真結(jié)果，通過仿真結(jié)果來分析控制理論， 總結(jié)和分析控制中的一些問題。2硬件電路設(shè)計(jì)2.1復(fù)位電路設(shè)計(jì)2.1.1復(fù)位電路的作用在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位 狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò) 誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī)，總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單 片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì) 完單片機(jī)系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn) 象，這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。2.1.2基本

24、的復(fù)位方式單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài), 并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施 密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引 腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上，則CPU就可以響 應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位（1）手動(dòng)按鈕復(fù)位手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖2-1） o 一般采 用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc 的十5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作 再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 仿真結(jié)果在PROTEUS軟件中對上述的智能電飯煲進(jìn)行了仿真，具體見下面。4.1煮飯仿真圖4-1煮飯過程中LED顯示燈亮燈滅燈滅圖4-1為煮飯過程中PROTEUS里面LED顯示結(jié)果，圖4-2為相應(yīng)發(fā)光二極 管指示，圖4-3為加熱電阻和恒溫電阻發(fā)光二極管指示。在圖4-2中，煮飯時(shí)煮 飯發(fā)光二極管發(fā)光，其它兩個(gè)二極管沒有發(fā)光，在圖4-3中，煮飯時(shí)為加熱電阻 相應(yīng)的二級管發(fā)光，