電飯煲設計說明書.

1、摘要電飯煲，又稱作電鍋、電飯鍋，是大家耳熟能詳?shù)募矣秒娖鳎?使用方便，清潔衛(wèi)生，還具有對食品進行蒸、煮、燉等多種操作 功能。常見的電飯鍋分為保溫自動式、定時保溫式以及新型的微 電腦控制式三類。普通電飯煲主要由發(fā)熱盤、限熱器、保溫開關、 杠桿開關、限流電阻、指示燈、插座等組成。本次課程設計，任務是設計一個微機控制電飯煲的系統(tǒng)智能電飯煲主要由電源部分和控制電路組成，電源部分為220V交流電經過變壓器和整流橋后變?yōu)橐欢ǚ档闹绷麟姡?再經過穩(wěn)壓芯 片LM7805輸出為+5V的直流電，作為單片機控制部分的電源， 控制部分的控制方法大致為：用戶按下啟動鍵之后，系統(tǒng)設置一 定的加熱時間，本系統(tǒng)的加熱時間是

2、 10分鐘，當加熱時間到達 10分鐘或當電熱盤溫度達到預定的警報限制的要求后，由蜂鳴器和二極管組成的報警系統(tǒng)開始報警，一段時間后，如果沒有人員 切斷電流，系統(tǒng)自動將繼電器的開關打開，以切斷電熱盤的電源， 關鍵詞：單片機電飯煲 定時報警1目錄第一章概述31.1設計任務31.2設計思路3第二章硬件部分介紹52.1 單片機介紹522電源電路62.3液晶顯示電路72.4溫度檢測部分 102.5 光電隔離電路122.6 繼電器控制電路 132.7其他硬件部分介紹 15第三章 程序設計173.1 LCD顯示定時時間程序簡介 173.2 DS18B20 程序203.3其他程序23總結參考文獻2第一章概述1.

3、1設計任務微機控制電飯煲系統(tǒng)的設計任務如下：1. 人工操作啟動，鍵盤應設置加熱，停止，時間+,時間-選擇等2. 加熱10分鐘，可以用液晶顯示屏來顯示加熱時間。3. 加熱完成后報警，通過溫度傳感器或定時器判斷加熱是 否完成，如果完成，單片機發(fā)出信號，控制蜂鳴器響。4. 自動或人工切斷電流，一旦加熱完成，除了報警之外， 還應該在一定時間之后切斷加熱電流， 確保電飯煲設備以及其他 事物的安全，避免因為電流引起火災。1.2 設計思路智能電飯煲主要由電源部分和控制電路組成，電源部分由220V交流電經變壓器再通過整流橋變?yōu)橹绷麟?，作為穩(wěn)壓芯 片7805的輸入，7805的輸出為5V的直流電，為單片機系統(tǒng)提供

4、 電源，控制部分的控制方法大致為：用戶按下啟動鍵之后，系統(tǒng) 自動設定加熱時間，本系統(tǒng)的加熱時間是10分鐘，當加熱時間到達10分鐘或當電熱盤溫度達到預定的警報限制的要求后，繼 電器的開關打開，以切斷電熱盤的電源，同時單片機系統(tǒng)中的蜂 鳴器響來達到報警的功能，當下降到一定的溫度范圍后通電加 熱，閉合繼電器。以使電熱盤始終保持在適合的溫度范圍內。除 此之外，對任務書中做出一點改進，即用戶可以根據(jù)需要自己加 時間或者減時間，每按一次改變時間按鍵，時間減少或增加 1分4鐘，系統(tǒng)的整體框圖如下圖所示:圖1-1系統(tǒng)框圖5第二章硬件部分介紹2.1 單片機介紹MCS-51單片機都采用40條引腳的雙列直插式封裝（

5、DIP）,引腳配置如圖2-1所示。P10P11P12P13P15P16P17PI.I0203p PAAAAAA?P30-R3CDP31 TXDP32'INTOP33'INT1P34.rroP35.T1XIX2RESETo I _1 - 3 4 5 6-./2 2 222 2 2 2 pppp PPPPEAATPRD'P3'7WR.'P3iALE.TKDGPSEN7#圖2-1 MCS-51單片機引腳圖單片機引腳信號中，信號名稱帶上劃線的表示該信號低電平有效。40條引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O弓I腳 電源：電源引腳接入單片機的工作電源： Vc

6、c接+5V電源；Vss接地。 時鐘：單片機的時鐘由引腳XTAL1和XTAL2接外部時鐘配置電路完成。 控制部分：控制線共有4根：ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖ALE 功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址PROG功能：片內有EPROI的芯片，在EPRO編程期間，此 引腳輸入編程脈沖。PSEN外ROM讀選通信號。RST/VPD復位/備用電源RST：復位信號輸入端VPD:在Vcc掉電的情況下，接備用電源以保持內部 RAM中 的數(shù)據(jù)不丟失。EA/Vpp :內外ROM選擇/片內EPROMS程電源EA :內外ROM選擇端。Vpp :片內有EPRO啲芯片，在EPRO編程期間，施加編

7、程電源。I/O線MCS-51單片機具有4個8位的輸入/輸出口，P0 口、P1 口、 P2 口、P3 口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信 號輸入輸出和控制信號。2.2 電源電路芯片介紹電子產品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78XX系列和負電壓輸出的79XX系列。78XX,XX就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓4-5V,三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電 路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極 少,電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路。它的樣子象 是普通的三極管。有時在數(shù)字78或79后面還有一個 M或L

8、,如78M12或 79L24, 用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等，其中78L調系列的最大輸出電 流為100mA 78M系列最大輸出電流為1A, 78系列最大輸出電流 為1.5A。在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的 散熱器（當然小功率的條件下不用）。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn) 壓性能將變差，甚至損壞。（2）電路原理圖電源電路采用78系列芯片產生+5V。電路圖如圖2-2 :Plo4 Oufno.wT5W:CllG.1UF acXLED宀-NSvm圖2-2 電源電路LM7805系列集成穩(wěn)壓器的典型應用電路中，這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分 別

9、為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負載電阻。當輸出電較大時， 7805應配上散熱板。2.3 液晶顯示電路液晶顯示器是常用的人機接口界面，液晶顯示的原理是利 用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有 顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于 大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，在袖珍 式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多 領域。工業(yè)字符型液晶1602,能夠同時顯示16x02即32個字符。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD多 出來的2條線是背光電源線，

10、系統(tǒng)中如下圖所示：LMDIfL寄存器選擇控制表RS RW操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）DB0DB)讀busy flag （DB7 ,以及讀取位址計數(shù)器（值寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)1602的操作時序如圖2-3所示:i.讀操作時序2.寫樓作時序圖2-3 1602讀寫操作時序2.4溫度檢測部分溫度檢測部分選擇的傳感器是DALLAS公司生產的DS18B20 芯片，DS18B20體積小、經濟、靈活。使用戶可以充分發(fā)揮“一 線總線”的優(yōu)點。DS18B20的特性(1)適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，寄生電源 方式下可由數(shù)據(jù)線供電。(2) 獨特的單線接口方式，DS

11、18B2C在與微處理器連接時僅需要 一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。(3) DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B2C可以并聯(lián)在唯一 的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。(4) DS18B2C在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉 換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。(5) 溫范圍55E+ 125C，在-10+85C時精度為土 0.5 C。(6) 可編程的分辨率為 912位，對應的可分辨溫度分別為0.5 C、0.25 C、0.125 C和0.0625 C,可實現(xiàn)高精度測溫。(7) 在9位分辨率時最多在93.75ms內把溫度轉換為數(shù)字。(8) 測量結果直接輸出數(shù)字

12、溫度信號，以“一線總線”串行傳 送給CPU同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。(9) 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。DS18B20勺管腳排列DS18B20的引腳定義：DALLAS12 3NC匚NC匸Voo匚DALLAS 4320NCDQ匚GNC»8-Pin 150uiil SO(DSISBO：)(BOTTOM ITE旳DQ 口>oLIto VocNC EZlJ28 m7=1 NCNC日itzi NCGND 匚J43匕J NC8*Pm SOP(DS1SB2OV)TO-92<DSl&B20)DS18B20引腳定義圖 2

13、-4-1(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端GND為電源地。(3)VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。13#圖2-4 DS18B20在電路圖中#2.5 光電隔離電路光電耦合器（optical coupler ,英文縮寫為0C）亦稱光電隔 離器，簡稱光耦。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、 輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛 的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光 耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸 入的電信號驅動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光， 被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。

14、這就 完成了電一光一電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。光電隔離電路的作用是在電隔離的情況下，以光為媒介傳送 信號，對輸入和輸出電路可以進行隔離，因而能有效地抑制系統(tǒng) 噪聲，消除接地回路的干擾，有響應速度較快、壽命長、體積小 耐沖擊等好處，使其在強-弱電接口，特別是在微機系統(tǒng)的前向 和后向通道中獲得廣泛應用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔 離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力 和抗干擾能力。LED能在通電時發(fā)光。光電隔離利用 LED與光電探測設備實 現(xiàn)隔離阻障，通過光來傳輸信號。光電探測設備接受LED發(fā)出的 光信號，再將其轉換成原始電信號。圖3.光電隔離光電隔離是最常用

15、的隔離方法。使用光電隔離的優(yōu)勢是能夠 避免電氣與磁場噪聲。而缺點則是傳輸速度受限于 LED的轉換速 度、高功率散射及LED磨損。2.6 繼電器介紹繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回 路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路 中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開 關”電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成 的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電 流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返 回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開 觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會

16、 在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點 （常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導 通、切斷的目的。符號見下圖：I2-5繼電器主要產品技術參數(shù)1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。2、直流電阻（線圈阻抗）是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。3、吸合電流是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。 在正常使用時，給定 的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對 于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的 1.5倍， 否則會產生較大的電流而把線圈燒毀。4、釋放電流是指繼電器產生釋放動作的最大電流。 當繼電器吸合狀態(tài)的電流 減

17、小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。這時 的電流遠遠小于吸合電流。5、觸點切換電壓和電流（觸點容量）是指繼電器允許加載的電壓和電流。 它決定了繼電器能控制電壓 和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的 觸點。在繼電器釋放時，線圈兩端產生自感電壓以阻止電流減小， 通常電壓高于3-5倍的線圈工作電壓。為了保護控制開關不被這 個高壓所擊穿，常在線圈兩端反向并聯(lián)一個二極管，給自感電壓 提供一個電流泄放同路，二極管起到續(xù)流作用。小型繼電器常用 1N4004故續(xù)流二極管。2.7其他硬件部分介紹2.7.1報警電路報警電路如圖2-7-1所示。P1.5-FLEDP1.3SPEAKE

18、R圖2-7-1 報警電路在這里我們用三極管作為開關驅動蜂鳴器發(fā)聲。蜂鳴器與家 用電器上的喇叭在用法上也有類似的地方，通常工作電流比較 大，電路當?shù)腡TL電平基本上驅動不了蜂鳴器，需要增加一個電 流放大的電路才可以，即僅僅用一個管腳很難驅動蜂鳴器發(fā)出聲 音，所以增加了一個三極管來增加通過蜂鳴器的電流。蜂鳴器的正極性的一端連接到5V電源上面，另一端接到到三 極管的集電極，三極管的基極由單片機的一個管腳通過一個與門 來控制，當管腳為低時，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流就可以 形成回路，發(fā)出聲音。當管腳為高時。三極管截止，蜂鳴器不發(fā) 聲音。同時，報警電路還包括一個發(fā)光二極管，通過控制與之相 連的I/O

19、口輸出電平的高低，來控制其閃爍，提示報警。2.7.2 按鍵部分在單片機應用系統(tǒng)中，在本系統(tǒng)中由于所需按鍵較少，故采 用獨立式非編碼鍵盤。獨立式按鍵的每個按鍵都有一根信號線與單片機電路項鏈， 所有按鍵有一個公共地或公共正端，每個按鍵相互獨立互不影 響。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須 占用喲跟I/O端線。獨立式按鍵的軟件編程常采用查詢式結構。 先逐位查詢每根I/O線的輸入狀態(tài)，確定按鍵是否按下，如果按 下，則轉向該按鍵的功能處理程序。本系統(tǒng)的按鍵如圖2-7-2所示：圖2-7-2按鍵圖示按鍵沒有按下時，與I/O 口相連的是VCC電源，因此為高電 平，當按下按鍵時，與相應的I/O

20、 口相連的是GND因此由高電 平變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^檢測I/O 口電平的高低可以判斷是否有按鍵 按下。第三章程序設計3.1 LCD顯示定時時間程序簡介#in clude<reg51.h>#in clude<lcd.h>#define uchar un sig ned char#define uint un sig ned intsbit RS=P1A0;sbit RW=P1A2;sbit EN=P1A3;sbit don e=P1A4;sbit twi nkle=P1A5;sbit heat=P1A6;sbit beeper=P1A3;sbit start=P2A0;sbi

21、t stop=P2A1；sbit add=P2A2;sbit dec=P2A3;sbit jidia nqi=P2A4;sbit DQ=P3A7;uchar code temp="10:00"un sig ned char code str2=""uint aa,ee,date1， data2;uchar high,uchar low; uchar data disdata5;ui nt tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負標志*延遲函數(shù)：*void delay( uint aa)uint bb,cc;for(bb=0;bb<a

22、a;bb+)for(cc=0;cc<100;cc+);*LCD寫命令與寫數(shù)據(jù)函數(shù)*void write_zhil ing(uint com) 一RS=0;P仁com;delay(5);EN=1;delay(10);EN=0;寫數(shù)據(jù)函數(shù)：void write_shuju (uint shuju) 一RS=1;P仁 shuju;delay(5);EN=1;delay(10);EN=0;*1602初始化函數(shù)：*void lcdn ite()write_zhiling(0x38);使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行write_zhili ng(0x0c);顯示器件，光標開，字符不閃爍write_zhili

23、ng(0x06);字符不動，光標自動右移一格write_zhili ng(0x01);/clearwrite_zhili ng(0x80+7); for(aa=0;aa<5;aa+) write_shuju(tempaa);delay(5);顯示函數(shù)：void display( uint date)uint ge,shi,bai,qia n;ge=date%10;shi=date/10;bai=data/100%10;qia n=data/1000;write_shuju(0x30+qian);/0x30-0x39對應的是 1602 顯示 0-9的ASCLL碼值write_shuju(0

24、x30+bai);write_shuju(0x30+shi);write shuju(0x30+ge);*定時器0的中斷服務程序：*void timer0() in terrupt 1TH0=(65536-46080)/256;/11.0592MHZ 晶振 50MsTL0=(65536-46080)%256;ee+;if(ee=14)/加上前面延時子函數(shù)的延時，ee=14的時候大概就是一秒鐘ee=0;date1-;if(date 1=0) data2-;date 1=60;shijia n=data2*100+data1write_zhili ng(0x80+7);display(shijia

25、 n);void mai n()初始化顯示 ini t_play();while(1)read_temp();讀取溫度ds1820disp();顯示溫度display ();顯示時間報警延時沒人的話自動切斷電流指示燈指示完成If(shijia n=0) warnin g(); / delay(); / jidia nqi=0; don e=0; /if (tvalue>high ) warni ng();Delay();Jidia nqi=0;TR0=0;3.2 DS18B20 程序void ds1820rst()/*ds1820復位 */ un sig ned char x=0;DQ

26、= 1;/DQ復位delay_18B20(4); /延時DQ = 0; /DQ拉低delay 18B20(100); /精確延時大于 480usDQ = 1;/ 拉高delay 18B20(40);uchar ds1820rd()/* 讀數(shù)據(jù) */ un sig ned char i=0;23un sig ned char dat = 0;for (i=8;i>0;i-)DQ =0; /給脈沖信號dat>>=1;DQ=1; /給脈沖信號if(DQ)dat|=0x80; delay_18B20(10);return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)

27、/* 寫數(shù)據(jù) */ un sig ned char i=0;for (i=8; i>0; i-) DQ = 0;DQ = wdata&0 x01;delay 18B20(10);DQ = 1;wdata>>=1;read_temp()/* 讀取溫度值并轉換*/uchar a,b;ds1820rst();ds1820wr(0xcc);*跳過讀序列號*/ds1820wr(0x44);*啟動溫度轉換*/ds1820rst();ds1820wr(0xcc);*跳過讀序列號 */ds1820wr(0xbe);*讀取溫度 */a=ds1820rd();b=ds1820rd();t

28、value=b;tvalue<<=8;tvalue=tvalue|a;if(tvalue<0x0fff)tflag=0;tvalue=tvalue+1;tflag=1;tvalue=tvalue*(0.625);溫度值擴大10倍，精確到1位小數(shù)return(tvalue);void ds1820disp()溫度值顯示 uchar flagdat;disdata0=tvalue/1000+0x30;百位數(shù)disdata1=tvalue%1000/100+0x30;十位數(shù)disdata2=tvalue%100/10+0x30;個位數(shù)disdata3=tvalue%10+0x30;

29、小數(shù)位if(tflag=0)flagdat=0x20;/正溫度不顯示符號elseflagdat=0x2d;/負溫度顯示負號：-if(disdata0=0x30)disdata0=0x20;如果百位為0，不顯示if(disdata1=0x30)disdata1=0x20;如果百位為0,十位為0也不顯示wr_zhil in g(0xc0);wr_shuju(flagdat);顯示符號位wr_zhili ng(0xc1);wr_shuju(disdata0);顯示百位wr_zhili ng(0xc2);wr shuju(disdata1);顯示十位wr_zhi lin g(0xc3);wr_shuju(disdata2);顯示個位wr zhili ng(0xc4);wr_shuju(0x2e);顯示小數(shù)點wr_zhil i