原标题：SPMC65P2404A在智能电饭煲中的应用

1 引言

目前,市场上的电饭煲大部分采用机械式或者是采用固定功率的方式加热,能源利用率低,功能单一,难以满足人们日益增长的生活需求。因此,开发功能齐全,安全可靠的微电脑电饭煲是非常用必要的。电饭煲从机械式原理到现在的智能电饭煲,期间经历了许多的阶段。电饭煲发挥高新技术优势,以美味炊煮为主导,使产品更加丰富与时尚化,现已形成微电脑、电脑与机械三大类型、十大不同款式。机械电饭煲虽然价格方面体现它的优势之外,其他方面就很难满足人们对现代生活高品质的需求。微电脑或电脑控制的智能电饭煲符合现代人的要求,人性化的界面设计,使得人们一眼看出当前工作状态,让您更安心,各种烹调过程全部由电脑自动控制,并且大多的智能电饭煲采用太空“黑晶”内胆,超硬耐磨,恒久美观,所有的这些特点符合现代人的省时、省力、耐用的观念。

本文主要介绍利用SPMC65P2404A芯片来对电饭煲的过程进行控制,SPMC65P2404A是凌阳公司的8位元单片机,最高工作频率为8MHz,工作电压2.5V~5V,有192字节的RAM和4K字节的OTP ROM,有23个可编程IO口,8通道10位A/D转换器,2通道8位定时/计数器,2通道16位定时/计数器,1个12位PWM输出口,有低电压、上电、看门狗、外部信号、错误地址复位,并且有一个蜂鸣器输出口。

2 总体方案介绍

利用凌阳8位MCU设计的智能电饭煲控制系统原理框图如图2-1所示,通过按键来选择功能模式、显示电路完成显示当前状态和定时时间;通过温度传感器来对温度进行采样;通过MCU的控制最终实现对继电器的控制,从而来控制对加热盘的加热与否,电源部分完成对单片机系统和外围电路提供5V电源,并且对加热盘进行加热。

图2-1 控制系统构成框图

3 系统硬件设计

1、由单片机SPMC65P2404A控制的电饭煲的硬件原理图如图3-1所示,它包括按键输入部分,温度检测输入电路,复位和晶振电路,PA6、PA7完成对顶盖和底盘的温度的检测,PA5完成对继电器的控制,SPMC65P2404A是系统的核心部分。

图3-1 电饭煲的电路原理图

芯片特性简介

SPMC65P2404A是凌阳公司的8位元单片机,最高工作频率为8MHz,工作电压2.5V~5V,有192字节的RAM和4K字节的OTP ROM,有23个可编程IO口,8通道10位A/D转换器,2通道8位定时/计数器,2通道16位定时/计数器,1个12位PWM输出口,有低电压、上电、看门狗、外部信号、错误地址复位,并且有一个蜂鸣器输出口……。利用这些资源,能够实现电饭煲的功能。

2、显示电路:

显示电路由共阳极数码管和10个LED组成,通过单片机位选和所送的数据来点亮相应的LED和数码管的显示状态。其电路原理图如图3-2所示:

图3-2 显示电路

3、电源电路:

电源部分为单片机提供+5V的直流稳压源,并且通过降压、整流、滤波之后的+14V电压对继电器进行供电,通过控制三极管射极的导通与否来控制继电器的工作状态。电源电路原理图如图3-3所示

图3-3 电源电路

4、温度采集部分电路图:

J2和J3是温度传感器的两个接口,其中J2和J3分别是顶盖和底盘温度传感器的接口,单片机检测的信号实际上是与温度传感器分压的电阻的电压值,因为温度传感器的电阻值会随温度的上升而减小,所以分压电阻的电压值间接反映了某一时刻的温度,电路原理图如图3-4所示:

图3-4 温度传感器电路

4 系统软件设计

4.1 主程序流程

从样机分析中大致设计整个系统,整个系统输入包括2个温度传感器,5个按键;输出包括2位七段数码管、10个发光二极管、继电器控制信号等。根据控制功能,将程序设计为几个主要的模块,程序主流程见图4-1所示:

4-1 程序主流程图

4.2 子程序介绍

1、 诊断子程序

诊断程序主要进行温度采集并判断传感器是否良好,主要对2个温度传感器连续检测20次,若测到的数据不在范围内(温度范围:-10℃~160℃),则表明传感器短路或断路错误,数码显示“E”,并禁止按键操作。

2、 键盘扫描子程序

程序每循环一次扫描一次键盘,如果扫描到有键按下,则暂存键值,如果连续5次扫描到的键值都一样,则认为是稳定的键值。

3、 系统共有5个按键,在不同的状态下,每个键只要轻按一次就有效。系统的五个键接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4,如果按键值有效则返回值的相应位为0,否则相应位为1。

4、 温度采集子程序

热敏电阻灵敏度高,为了防止干扰及其它原因导致测出的温度值变化太快,引起控制部件频繁动作,温度采集采用滑动平均值滤波方法。即在同一个通道上连续采集三个数据,取其中的中间值。

5、 显示子程序

系统共有2位七段数码管显示及10个发光二极管显示。数码管主要有6种状态需要显示:待机状态、出错显示、焖饭、保温、煮饭中及定时时间显示。发光二极管显示所选择的功能、开始及保温状态。功能显示需采用轮循方式,在按下开始键之前,开始灯闪烁。进入保温状态后,保温指示灯亮。LED显示程序由位码扫描子程序及数码显示状态选定子程序组成。

SPMC65P2404A芯片特性简介

SPMC65系列单片机是凌阳科技公司设计开发的8位工业级通用型单片机,具有超强的抗干扰能力,广泛应用于家用电器、工业控制、仪器仪表等控制领域。SPMC65P2404A单片机功能特点如下:

【智能电饭煲】

智能电饭煲是指区别于传统机械煲的新一代电饭煲,通过电脑芯片程序控制,实时监测温度以灵活调节火力大小,自动完成煮食过程。

概述

智能电饭煲是指区别于传统机械煲的新一代电饭煲,通过电脑芯片程序控制,实时监测温度以灵活调节火力大小,自动完成煮食过程。具有"煮饭好吃、预约定时、多种功能"三大特点,时尚、便捷,是现代生活流行的新潮厨房家电产品!

原理

传统机械煲的工作原理是利用磁钢受热失磁冷却后恢复磁性的原理,对锅底温度进行自动控制;智能煲的工作原理是利用微电脑芯片,控制加热器件的温度,精准的对锅底温度进行自动控制。

用法

当智能煲开始工作时,微电脑检测主温控器的温度和上盖传感器温度,当相应温度符合工作温度范围,接通电热盘电源,电热盘上电发热。由于电热盘与内锅充分接触,热量很快传到内锅上,内锅把相应的热量传到米和水中,米水开始加热,随着米水加热升温,水分开始蒸发,上盖传感器温度升高,当微电脑检测到内锅米水沸腾时,调整电饭煲的加热功率(微电脑根据一段时间温度变化情况,判断加热的米水量情况),从而保证汤水不溢出,当沸腾一段时间后,水分蒸发和内锅里的水被米基本吸干,而且内锅底部的米粒有可能连同糊精粘到锅底形成一个热隔离层;因此,锅底温度会以较快速度上升,相应主温控器的温度也会以较快温度上升,当微电脑检测主温控器温度达到限温温度,微电脑驱动继电器断开电热盘电源,电热盘断电不发热,进入焖饭状态,焖饭结束后转入保温状态。