全自動(dòng)電飯鍋遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、全自動(dòng)電飯鍋遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【大比特導(dǎo)讀】隨著物聯(lián)網(wǎng)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展，輕松便捷的煮飯方式越來(lái)越受人們青睞，智能、環(huán)保、節(jié)能型高端電飯鍋將會(huì)成為未來(lái)備受矚目的商品，特別是可遠(yuǎn)程控制的 全自動(dòng)智能電飯 鍋將會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的方向。隨著物聯(lián)網(wǎng)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展，輕松便捷的煮飯方式越來(lái)越受人們青睞，智能、環(huán)保、節(jié)能型高端電飯鍋將會(huì)成為未來(lái)備受矚目的商品，特別是可遠(yuǎn)程控制的全自動(dòng)智能電飯鍋將會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的方向。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)智能家居的技術(shù)研究較多，多數(shù)是用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)田本沒(méi)有引起人們的重視。木文改造了傳另1 O 而對(duì)電飯鍋的全自動(dòng)化技術(shù)研究則少之有少， 統(tǒng)的電飯鍋，設(shè)計(jì)了可全

2、自動(dòng)化控制的電飯鍋，并采用GPRS模塊，普通手機(jī)等簡(jiǎn)單、廉價(jià)的設(shè)備開發(fā)出了一款可靠性較好的遠(yuǎn)程電飯鍋控制系統(tǒng)，能使電飯鍋及時(shí)、適量、準(zhǔn)確的為人們做飯。1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及原理有利于系統(tǒng)的組裝和調(diào)試,系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，設(shè)計(jì)采用的是模塊化的設(shè)計(jì)思想,縮短開發(fā)周期。網(wǎng)絡(luò)提供的短信業(yè)務(wù)。它的原理如下：手機(jī)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制短信到GSM莫塊中，單片機(jī)通過(guò)讀GSM莫塊取得控制命令字并解析得到明確的命令信息，控制繼電器動(dòng)作，完成對(duì)電飯鍋的控制并以短消息的形式將命令執(zhí)行情況通過(guò)GSM莫塊反饋到用戶的手機(jī)上。2系統(tǒng)的各硬件實(shí)現(xiàn)GSM由于電飯鍋信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，時(shí)效性要求不是很高，因此系統(tǒng)主要采用基于

3、全自動(dòng)電飯鍋在傳統(tǒng)電飯鍋的基GSM莫塊、單片機(jī)模塊、狀本系統(tǒng)主要由全自動(dòng)電飯鍋和智能控制電路系統(tǒng)組成。礎(chǔ)上添加機(jī)械裝置改造而成，智能控制電路系統(tǒng)則由電源模塊、態(tài)檢測(cè)和控制模塊四個(gè)主耍部分組成。設(shè)計(jì)出來(lái)的全自動(dòng)電飯鍋如圖2所示。圖2全自動(dòng)電飯鍋的機(jī)械結(jié)構(gòu)智七汁設(shè)計(jì)包括儲(chǔ)米、取米、淘米、放米以及加水裝置。頂端漏斗為儲(chǔ)米裝置，直徑 高12cm,可一 25cm 次性存放約5kg大米。取米裝置由儲(chǔ)米漏斗底端的電磁鐵實(shí)現(xiàn)，電磁鐵選用直流電磁鐵HCNE1- 1039由于卡槽采用傾斜設(shè)計(jì)，減小了米粒的摩擦阻力。淘米裝置由洗米電機(jī)和淘米漏斗構(gòu)成，其中洗米電機(jī)選用TN-40. 180/HC685G100618.放

4、米裝置由電磁鐵和檔桿構(gòu)成，電磁鐵同樣選用HCNE1-1039,檔桿由可逆電機(jī)控制，可以升降，采用行程開關(guān)限位，實(shí)現(xiàn)電飯鍋鍋蓋的開閉。加水裝置由電磁閥和進(jìn)水管構(gòu)成，電磁閥選用 2W160-15.總的機(jī)械動(dòng)作有儲(chǔ)米、取米、淘米、放米以及加水等，單片機(jī)接收到控制命令后通過(guò)I/O輸出高 低電平控制繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。22智能控制電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2. 2. 1電源模塊設(shè)計(jì)GTM900 （在上電啟動(dòng)，登陸GPRS網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送數(shù)據(jù)等過(guò)程中，通常有較高的電流消耗3最高達(dá)2A,故電源芯片必須滿足至少2A的最大電流供給。電源電路主要由MIC29302-BT組.成，其芯片產(chǎn)生3.8V電壓，給單片機(jī)和GTM900 （模塊供電

5、，如圖3所示，該電路基本能滿足條件。另外1腳是使能端，可接到單片機(jī)端口使在不進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)芯片不工作，降低功耗。III100 k UVdjS 33.8 V電源輸出電踣圖2. 2. 2單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)MCI選用美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機(jī)MSP430F149它是一款低電壓（L8、3.6V）,高性能16位單片機(jī)，其中斷源多，可以任意嵌套，使用時(shí)很靈活。此單片機(jī)還具有低 功耗空閑和掉電模式，支持軟件設(shè)置睡眠和喚醒，能滿足本系統(tǒng)需求。2. 3 GSM模塊設(shè)計(jì)出于制作成本和兼容性的考慮，系統(tǒng)采用華為公司的GTM900 （芯片，由于單片機(jī)的I/O口邏輯電平為3.6V,與GTM900c勺I/O

6、 口 2.85V的邏輯電平相差不大，所以無(wú)需電平轉(zhuǎn)換就能進(jìn)行硬件對(duì)接。GSM莫塊和單片機(jī)的連接較簡(jiǎn)單，將兩者串口接好，在單片 機(jī)端將串口參數(shù)設(shè)置好即可發(fā)送相應(yīng)的AT指令對(duì)模塊進(jìn)行操作。GSM莫塊與單片機(jī)的連接情況如圖4所示。通信速率為9600Kb/s,采用8位異步通信方式。GSM揆塊場(chǎng)單片機(jī)模塊連接因系統(tǒng)上電以后，單片機(jī)啟動(dòng)GTM900c查詢SIM卡狀態(tài)，再控制GTM900 （完成模塊初始化單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。當(dāng)有新短消息到達(dá)時(shí)，由GTM900 （模塊向單片機(jī)發(fā)送指令喚醒，單片機(jī)讀取短信內(nèi)容并解碼，I/O 口輸出高低電平，控制繼電器動(dòng)作，完成對(duì)電飯鍋的控制，處理完畢后用指令將短信從SIM卡中刪

7、除，然 后重復(fù)上述過(guò)程。2. 4狀態(tài)檢測(cè)與控制模塊設(shè)計(jì)木模塊主要包括狀態(tài)檢測(cè)電路和智能控制電路，狀態(tài)檢測(cè)電路主要是采集電飯鍋的故障信息與完成狀態(tài)信息，分別有“開始煮飯”，“煮飯結(jié)束”，“出現(xiàn)故障”等，各模塊采集的數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng) 一的SPI總線傳輸給單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)各狀態(tài)數(shù)據(jù)編碼后經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)中。智能控制模塊包括機(jī)械控制和煮飯控制兩部分。機(jī)械控制主要通過(guò)單片機(jī)的 功口輸出高低電平控制繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)選用HF32FA/005-HS型繼電器，單片機(jī)與固態(tài)繼電器的接口如圖5所示，圖中驅(qū)動(dòng)電路是為了提高單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力和抗干擾能力。煮飯控制主要是實(shí)現(xiàn)電飯鍋的煮飯方式的選擇，包括“精煮”，“快

8、煮”，“稀飯”，“蒸煮”，“粥”等方式，本系統(tǒng)以“美的FD302”智能電飯鍋的控制電路和加熱電路為基礎(chǔ)，外加繼電器實(shí)現(xiàn)煮飯方式的選擇，單片機(jī)由相應(yīng)的I/O 口輸出高低電平控制相應(yīng)繼電器 接通，短時(shí)間后，繼電器斷開，以實(shí)現(xiàn)電飯鍋煮飯方式選擇的全自動(dòng)按鍵功能。3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)主要任務(wù)是編寫應(yīng)用程序，本系統(tǒng)的應(yīng)用程序重點(diǎn)是單片機(jī)的程序，其實(shí)現(xiàn)的 主要功能包括以下幾方面:對(duì)GSM莫塊的初始化;(2)智能控制；(3)數(shù)據(jù)通信。GSM莫塊是系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件之一，因此對(duì)它的初始化操作必須十分仔細(xì)6.單片機(jī)GPRS通過(guò)串口向GTM900c模塊寫入相應(yīng)的AT設(shè)置命令，進(jìn)行初始化，使模塊成功粘附在網(wǎng)絡(luò)上

9、，獲得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商分配的動(dòng)態(tài)IP地址，與目的終端建立連接。GTM900c勺初始化主要包括如下指令:(l)ATE,關(guān)閉回顯;AT+CPIN,檢查SIM是否正常;AT+CGREG設(shè)置模塊注冊(cè)提示;CPU的初始化、來(lái)短信檢測(cè)、外部(4) AT+CREG測(cè)試聯(lián)網(wǎng)情況等。除此之外程序還包括電源掉電檢測(cè)等，軟件系統(tǒng)在初始化CPU寸加入了看門狗程序7,能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自動(dòng)復(fù)位。圖6是主程序的流程圖。圖6主節(jié)序漳程圖4系統(tǒng)測(cè)試全自動(dòng)電飯鍋遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的有效性。系統(tǒng)上電后，GPR測(cè)絡(luò)指示燈突然熄滅，模塊自動(dòng)關(guān)機(jī)，后在供電電壓輸出端接電容去紋波后，模塊

10、正常工作。用SocketTool軟件對(duì)無(wú)線模塊進(jìn)行調(diào)試，GPRS能順利接通并返回正確的數(shù)據(jù)。選用酷派8050手機(jī)編輯設(shè)置米量和煮飯方式的信息“300g,快煮”并發(fā)送。單片機(jī)收到指令后，完成取米、淘米、放米、加水及煮飯的全部流程，并把煮飯狀態(tài)反饋給手 機(jī)。經(jīng)過(guò)4次測(cè)試，煮飯煮完成后，手機(jī)分別在7s, 9s, Ils , 10s內(nèi)收到反饋信息，能基本滿足要求。系統(tǒng)對(duì)米量和水量的計(jì)量是根據(jù)所選擇的煮飯方式并通過(guò)單片機(jī)對(duì)電磁鐵和電磁閥定時(shí)控制實(shí)現(xiàn)的，測(cè)試過(guò)程中設(shè)置米量300、500g,間隔50g, “快煮”方式，水量設(shè)定為米量的1.8倍，即米量為300g時(shí)，水量為540mL依此類推，米量和水量各測(cè)試3

11、次，測(cè)試值和設(shè)定值如表1所示。SI米i和水S計(jì)量測(cè)試瑕量測(cè)試發(fā)量刪試M.第1次第2次第3次第1夫第2次第3次5002932973065375395403503433483536266336394004024054107107IS450446453458SQ38078115004Q45(155 (ISS958鑒903從表1可看出，米量、水量的設(shè)定值與測(cè)試值比較接近，說(shuō)明利用定時(shí)控制進(jìn)行計(jì)量基本準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)電飯鍋遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的多次實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)均能按要求完成所有動(dòng)作，而且米量、水量的計(jì)量也是較為準(zhǔn)確的，說(shuō)明該系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信良好，電飯鍋工作穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)電飯鍋遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的方案是可行的。的計(jì)量采用 米量和水量 單片機(jī)定時(shí)控制替代了復(fù)雜的流量控制裝置，定性，同時(shí)也使得使得操作更簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)的穩(wěn) 系統(tǒng)成本更低。5結(jié)語(yǔ)本文所介紹的一種應(yīng)用于家庭，使用普通手機(jī)對(duì)電飯鍋進(jìn)行遠(yuǎn)程全自動(dòng)智能控制的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)用GTM900 (發(fā)送和