技術方案設計說明書

1、技術方案設計說明書題目：XXXXXXXXX電飯煲的設計1.1硬件模塊硬件的整體框架包括MCU、電源、溫度傳感器、LCD顯示、EEPROM、RTC、加熱盤以及按鍵。如圖2-1所示。按鍵溫度傳感器DS18B20EEPROMLCD顯示加熱盤RTC電源蜂鳴器MCU電源模塊電源分為為加熱盤模塊提供電的220V電源，和為溫度傳感器模塊、按鍵模塊、顯示模塊和EEPROM模塊等提供電的5V電源。按鍵模塊按鍵采用獨立式按鍵接口，分為6個按鍵，分別對應確認、取消、預約、功能、時間加、時間減的功能。顯示模塊采用LCD 1602 實現(xiàn)時間顯示，功能選擇，是此電飯煲的人機對話界面。溫度傳感器模塊利用溫度傳感器DS18B

2、20來檢測溫度的變化從而使單片機進行模糊控制。加熱盤模塊與220V市電直接相連，分為主、副加熱盤，并且分別對其采用繼電器和可控硅來控制功率。時鐘模塊提供單片機的工作時序，控制炊煮時間和預約功能的實現(xiàn)。EEPROM模塊利用EEPROM AT24C16擴展實現(xiàn)對系統(tǒng)斷電后的數(shù)據(jù)存儲。蜂鳴器模塊炊煮結(jié)束后能提供音樂和燈光提示。1.2軟件模塊 溫度采集模塊為采集子程序和控制子程序，前者涉及定時器的定時、溫度對照等環(huán)節(jié)。后者是當溫度采集值與設定值產(chǎn)生偏差時需要對加熱盤功率進行控制。時鐘模塊利用單片機內(nèi)部定時器0作為時鐘定時，按鍵方式1，每隔100ms溢出中斷一次。其他程序模塊蜂鳴器程序主要功能是判斷煮飯

3、過程是否結(jié)束，如結(jié)束，則發(fā)出聲音來提醒使用者煮飯過程已結(jié)束，同時小燈點亮進入保溫狀態(tài)。EEPROM存儲程序作用是當接收到中斷信號后立即把單片機所執(zhí)行的所有數(shù)據(jù)存入存儲器內(nèi)。 1.3電路圖電源電路該單元為本系統(tǒng)的其他電路提供工作所需要的電源。如圖3-2，它由變壓器降壓后得到20V的交流電壓經(jīng)過全波整流電路和濾波電路變成15V左右的直流電壓，再經(jīng)過三固定輸出電壓的集成穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出5V的穩(wěn)恒直流電源，為單片機及其周圍電路提供工作需要的電源。保護電路壓敏電阻和PCB電流熔斷絲（長約5mm很細的PCB銅箔）共同組成了保護電路。當有異常高電壓輸入時，壓敏電阻瞬間短路，這樣電源、壓敏電阻和PCB電流熔

4、斷絲（PARTTERN-FUSE）構(gòu)成的回路電流瞬間增大，當電流尖峰值瞬間超過PCB電流熔斷絲的電流容量，PCB電流熔斷絲立即熔斷，從而保護了后面電路元件的安全。電容C1又稱安規(guī)電容或者靜噪電容，一方面能夠抑制電網(wǎng)向電源電路傳導的騷擾，另一方面也降低了自身電路向電網(wǎng)傳導的騷擾。加熱盤電路所示是加熱盤電路，主加熱器是電飯煲的基本加熱單元，是實現(xiàn)各種加熱功能的基礎，采用盤狀的外觀所以也被稱為加熱盤。加熱盤與電飯煲的內(nèi)膽（內(nèi)鍋）底部緊密接觸以便更高的利用加熱所產(chǎn)生的熱能，其中繼電器功能是在其選定工作模式或冷飯再加熱時控制其加熱功率，單片機通過P2.1口對繼電器進行控制。副加熱盤電熱絲的加熱功率由雙向

5、可控硅控制，單片機通過引腳P2.2口給可控硅發(fā)信號，控制可控硅的導通角，從而控制電熱絲的有效加熱功率。其中串聯(lián)在繼電器回路的熔點為160的熱保險絲，當溫度達到160時，熱保險絲會熔斷，防止加熱盤干燒。時鐘電路時鐘電路采用的是系統(tǒng)振蕩為外部RC振蕩方式，單片機內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和TXAL2分別是次放大器的輸入端和輸出端，把這兩個引腳與作為反饋元件的晶體諧振器連接。一般采用12MHZ的石英晶體和30PF的電容作為系統(tǒng)時鐘，以減少寄生電容，更好保證振蕩器的穩(wěn)定性。復位電路設計系統(tǒng)要能長時間可靠工作就離不開復位電路，復位電路可在單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，通過復

6、位使系統(tǒng)重新運行。對于51單片機而言，只要REST端保持二個機器周期（24個時鐘振蕩周期）的高電平即可硬件復位。考慮到從電源接通到電源電壓穩(wěn)定需要一定的時間，故RC復位時間一般均應大于10ms，圖示復位電路是廣泛應用的上電復位電路，典型取值為R=1k C=22PF。EEPROM擴展電路采用AT24C16的EEPROM擴展，用8052的P2口模擬I2C總線與EEPROM通信連接電路圖，由于AT24C16是漏極開路，圖中R1，R2為上拉電阻（10K），A0A2和VCC地址引腳均接地。串行時鐘SCC接P2.4串行數(shù)據(jù)，地址線SDA接P2.3引腳。AT24C16的特性有：單電源供電，工作電壓范圍寬（1

7、.85.5V），低功耗CMOS技術100KHZ（2.5V）和400KHZ（5V）兼容，自定時寫周期（包含自動擦除）、頁面寫周期的典型值為2ns，具有硬件保護。顯示電路顯示器件采用LCD1602液晶顯示器，是目前最常用的顯示器件，其顯示容量為16×2個字符，尺度為2.95×4.35 mm，適合電飯煲時間和功能的字符顯示，如圖3-8，前三個引腳分別為電源地、電源正極和液晶顯示偏壓。RS和R/W為數(shù)據(jù)/命令選擇和讀/寫選擇，引腳15和16分別是背光源正、負極。單片機P0口用于對LCD的數(shù)據(jù)傳輸，P2.5P2.7都是作為控制端對LCD輸入讀/寫數(shù)據(jù)信號，選擇數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，

8、以及是否進行顯示。蜂鳴器電路設計蜂鳴器電路要求在炊煮結(jié)束時“奏出”出悅耳的提示音給使用者。選擇PFD驅(qū)動蜂鳴器，并且只用P2.2一個引腳就可以了，這樣可以節(jié)省一個I/O引腳，同時PFD輸出的信號頻率可以采用一個內(nèi)部定時計數(shù)器控制。鍵盤接口電路設計獨立式鍵盤是直接用I/O口構(gòu)成的單個按鍵電路，每根I/O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他I/O口的工作狀態(tài)，該電路屬于查詢方式電路，當按鍵沒有按下時，CPU對應的I/O口由于有上拉電阻，其輸入為高電平；當某按鍵按下后，對應I/O口變低電平，同時在VCC=5V的情況下，I/O輸出灌電流在5mA左右。溫度傳感器電路溫度傳感器DS18B20采用數(shù)據(jù)線供電方式，其工作電壓范圍在35.5V，溫度測量范圍在-55125精度為±2，在-1085范圍內(nèi)，其精度為±