基于AVR單片機的烹飪溫度自動控制系統(tǒng)設計

1、基于AVR單片機的烹飪溫度自控系統(tǒng)設計The Design of Cooking Temperature Auto-control System based on AVR Microcontroller2022年9月18日 第1頁主要內(nèi)容1、設計的目的及意義2、研究現(xiàn)狀3、硬件設計4、軟件設計5、設計結果2022年9月18日 第2頁1.設計的目的及意義 實現(xiàn)烹飪設備溫度的測量和控制并可以自動烹調一些食物。我們設計一個溫控裝置并把這種烹飪輔助裝置加到加熱鍋上，通過程序驅動步進電機來控制加熱鍋的旋鈕，實現(xiàn)對旋鈕的物理控制，從而間接地控制加熱鍋的溫度，這樣可以使烹飪變得更簡單方便，使人能從復雜的烹飪

2、環(huán)境中解脫出來。2022年9月18日 第3頁2.研究現(xiàn)狀 從工業(yè)溫度控制器的發(fā)展來看大致可分三類：定時開關控制法、PID線性控制法、智能溫度控制法。國內(nèi)溫控儀表控制精度低，自適應性較差。 目前國內(nèi)烹飪溫度自控的發(fā)展中比較先進的測溫技術主要由中科院高級工程師王永光先生提出的。 我現(xiàn)在要設計的是通過系統(tǒng)自動調節(jié)溫度，在烹飪過程中完全不需要人力的介入。2022年9月18日 第4頁3.硬件設計3.1硬件框圖2022年9月18日 第5頁3.硬件設計 3.2溫度傳感器 2022年9月18日 第6頁 為了防止出現(xiàn)傳感器損壞導致無法探測溫度的情況，保證測量結果的可靠性、準確性，選用兩種不同的探針，一個是DS1

3、8B20。測量溫度范圍-50攝氏度到150攝氏度。數(shù)字集成傳感器的精確度為正負2%。 第二個是NTC熱敏電阻，其原理是利用NTC熱敏電阻在一定的測量功率下，電阻值隨著溫度上升而迅速下降這一特性，可通過測量NTC熱敏電阻的電阻值來確定對應的溫度。NTC探針的特點是靈敏度高、響應速度快但是精度不高 3.硬件設計3.3測量電路2022年9月18日 第7頁低通濾波器去除高頻率噪聲非反相運算放大器3.硬件設計 3.4單片機 AVR單片機指令系統(tǒng)比較精簡，總線結構與51不同，因此速度更快，高性能，低功耗。 單片機選用ATmega128是基于以下特性： （1）先進的RISC結構 （2）非易失性的程序和數(shù)據(jù)存

4、儲器 （3）JTAG接口與IEEE1149.1標準兼容 （4）豐富的外設 （5） 特殊的處理器特點2022年9月18日 第8頁3.硬件設計2022年9月18日 第9頁3.5步進電機驅動設計 經(jīng)測量電位器可以轉過300圈，步進電機的步距角設定為1.8度。我們期待溫度調節(jié)能達到的精度是1度。本文使用的是四相混合式步進電機，步進電機的驅動脈沖是由單片機產(chǎn)生的。 3.硬件設計2022年9月18日 第10頁步進電機工作原理圖3.硬件設計3.6外圍設備 為實現(xiàn)人機對話，本系統(tǒng)設計擴展了44按鈕矩陣鍵盤和12864LCD屏幕，可手動直接操作該控制系統(tǒng)。系統(tǒng)上電后，通過鍵盤輸入設定溫度、時間等，由LCD屏幕顯

5、示。 2022年9月18日 第11頁4.軟件設計4.1軟件流程圖2022年9月18日 第12頁4.軟件設計4.2PID控制算法 PID算法是將運算控制符按照一定的線性組合構成控制量u(t),實施控制。本質就是偏差的比例、積分、微分的組合控制。 根據(jù)加熱管內(nèi)溫度變化的要求,可將其分為三段來進行控制：自由升溫段、保溫段和自然降溫段。為避免過沖,從室溫到80%額定溫度為自由升溫段,在20%額定溫度時為保溫段。輸入的電功率為Ci,Ci=0 時電功率最小,Ci=1 時為全功率。 2022年9月18日 第13頁4.軟件設計2022年9月18日 第14頁PID控制原理圖5.設計的結果5.1成果展示圖2022年9月18日 第15頁5.設計的結果5.2結果分析 1.系統(tǒng)能檢測出準確的溫度 2.系統(tǒng)采用智能PID算法，控制精度達0.