基于AVR單片機(jī)的烹飪溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于AVR單片機(jī)的烹飪溫度自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的目的及意義2、研究現(xiàn)狀3、硬件設(shè)計(jì)4、軟件設(shè)計(jì)5、設(shè)計(jì)結(jié)果2022年9月18日 第2頁1.設(shè)計(jì)的目的及意義 實(shí)現(xiàn)烹飪設(shè)備溫度的測量和控制并可以自動烹調(diào)一些食物。我們設(shè)計(jì)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(qū)動步進(jìn)電機(jī)來控制加熱鍋的旋鈕，實(shí)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(fù)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(guān)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(yīng)性較差。 目前國內(nèi)烹飪溫度自控的發(fā)展中比較先進(jìn)的測溫技術(shù)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(shè)計(jì)的是通過系統(tǒng)自動調(diào)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(shè)計(jì)3.1硬件框圖2022年9月18日 第5頁3.硬件設(shè)計(jì) 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(dǎo)致無法探測溫度的情況，保證測量結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)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(fù)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(yīng)的溫度。NTC探針的特點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快但是精度不高 3.硬件設(shè)計(jì)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(yùn)算放大器3.硬件設(shè)計(jì) 3.4單片機(jī) AVR單片機(jī)指令系統(tǒng)比較精簡，總線結(jié)構(gòu)與51不同，因此速度更快，高性能，低功耗。 單片機(jī)選用ATmega128是基于以下特性： （1）先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu) （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(biāo)準(zhǔn)兼容 （4）豐富的外設(shè) （5） 特殊的處理器特點(diǎn)2022年9月18日 第8頁3.硬件設(shè)計(jì)2022年9月18日 第9頁3.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì) 經(jīng)測量電位器可以轉(zhuǎn)過300圈，步進(jìn)電機(jī)的步距角設(shè)定為1.8度。我們期待溫度調(diào)節(jié)能達(dá)到的精度是1度。本文使用的是四相混合式步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動脈沖是由單片機(jī)產(chǎn)生的。 3.硬件設(shè)計(jì)2022年9月18日 第10頁步進(jìn)電機(jī)工作原理圖3.硬件設(shè)計(jì)3.6外圍設(shè)備 為實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)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(shè)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(shè)計(jì)4.1軟件流程圖2022年9月18日 第12頁4.軟件設(shè)計(jì)4.2PID控制算法 PID算法是將運(yùn)算控制符按照一定的線性組合構(gòu)成控制量u(t),實(shí)施控制。本質(zhì)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(jìn)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(shè)計(jì)2022年9月18日 第14頁P(yáng)ID控制原理圖5.設(shè)計(jì)的結(jié)果5.1成果展示圖2022年9月18日 第15頁5.設(shè)計(jì)的結(jié)果5.2結(jié)果分析 1.系統(tǒng)能檢測出準(zhǔn)確的溫度 2.系統(tǒng)采用智能PID算法，控制精度達(dá)0.