利用SPMC65P2404A單片機(jī)作為整個(gè)電飯煲的主控芯片，并且結(jié)合模糊控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電飯煲的各種功能。

　　目前，市場(chǎng)上的電飯煲大部分采用機(jī)械式或者是采用固定功率的方式加熱，能源利用率低，功能單一，難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活需求。因此，開(kāi)發(fā)功能齊全、安全可靠的微電腦電飯煲是非常用必要的。微電腦控制的智能電飯煲符合現(xiàn)代人的要求，具有人性化的界面設(shè)計(jì)，各種烹調(diào)過(guò)程全部由電腦自動(dòng)控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內(nèi)膽，超硬耐磨，恒久美觀。

　　本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來(lái)對(duì)電飯煲的過(guò)程進(jìn)行控制。利用SPMC65P2404A完成的電飯煲具有以下功能：精煮、超快煮、冷飯加熱、少米量、45分稀飯、2小時(shí)粥、1小時(shí)湯和2小時(shí)湯，并且具有人性化的操作界面。

　　要想煮出高質(zhì)量的米飯，就要掌握各種大米的吸水量，加溫時(shí)間，控溫過(guò)程，維持沸騰時(shí)間，停止升溫過(guò)程，燜飯過(guò)程等規(guī)律。煮飯過(guò)程可以抽象成以下幾個(gè)部分：吸水、升溫、維持沸騰、補(bǔ)炊、燜飯和保溫過(guò)程。整個(gè)煮飯過(guò)程結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入保溫模式，溫度低于65℃左右，加熱盤(pán)就會(huì)對(duì)鍋體進(jìn)行加熱。

　　利用凌陽(yáng)8位單片機(jī)開(kāi)發(fā)的智能電飯煲具有煲煮和定時(shí)兩大功能。選擇相應(yīng)功能后設(shè)置相應(yīng)的定時(shí)時(shí)間，按下開(kāi)始鍵，定時(shí)開(kāi)始，每過(guò)1小時(shí)顯示時(shí)間數(shù)減1。在定時(shí)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)定時(shí)的時(shí)間和所需過(guò)程的時(shí)間差電飯鍋就能自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)加熱、自動(dòng)保溫，完成選擇的功能。例如如果45分鐘稀飯定時(shí)2小時(shí)的話，電飯煲會(huì)在1小時(shí)15分鐘的時(shí)候開(kāi)時(shí)啟動(dòng)加熱工作，并進(jìn)入45分鐘稀飯功能模式。

圖1：控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖

　　利用凌陽(yáng)8位MCU設(shè)計(jì)的智能電飯煲控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，通過(guò)按鍵來(lái)選擇功能模式，顯示電路完成顯示當(dāng)前狀態(tài)和定時(shí)時(shí)間；通過(guò)溫度傳感器來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行采樣；通過(guò)MCU的控制最終實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制，從而來(lái)控制對(duì)加熱盤(pán)的加熱與否，電源部分完成對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路提供5V電源，并且對(duì)加熱盤(pán)進(jìn)行加熱。

　　由單片機(jī)SPMC65P2404A控制的電飯煲的硬件原理圖如圖2所示，它包括按鍵輸入部分、溫度檢測(cè)輸入電路、復(fù)位和晶振電路，PA6、PA7完成對(duì)頂蓋和底盤(pán)的溫度的檢測(cè)，PA5完成對(duì)繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統(tǒng)的核心部分。

● 芯片特性簡(jiǎn)介

SPMC65P2404A是凌陽(yáng)公司的8位單片機(jī)，最高工作頻率為8MHz，工作電壓為2.5～5V，有192B的RAM和4KB的OTP ROM，有23個(gè)可編程 I/O口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2通道16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門(mén)狗、外部信號(hào)、錯(cuò)誤地址復(fù)位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口。

凌陽(yáng)科技8位單片機(jī)具有189條指令和11種尋址模式，支持位操作，中斷方式包括IRQ和NMI中斷、4種外部中斷和11種內(nèi)部中斷。2個(gè)8位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值，提供普通的定時(shí)/計(jì)數(shù)功能、8位捕獲功能和8位比較功能。2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有普通的定時(shí)/計(jì)數(shù)功能、8或16位捕獲功能、16位比較功能和12位PWM輸出。

● 顯示電路

　　顯示電路由共陽(yáng)極數(shù)碼管和10個(gè)LED組成，通過(guò)單片機(jī)位選和所送的數(shù)據(jù)來(lái)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED和數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。其電路原理圖如圖3所示。

● 電源電路

　　電源部分為單片機(jī)提供+5V的直流穩(wěn)壓源，并且通過(guò)降壓、整流、濾波之后的+14V電壓對(duì)繼電器進(jìn)行供電，通過(guò)控制三極管射極的導(dǎo)通與否來(lái)控制繼電器的工作狀態(tài)。電源電路原理圖如圖4所示。

● 溫度采集部分電路圖

　　J2和J3是溫度傳感器的兩個(gè)接口，其中J2和J3分別是頂蓋和底盤(pán)溫度傳感器的接口，單片機(jī)檢測(cè)的信號(hào)實(shí)際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因?yàn)闇囟葌鞲衅鞯碾娮柚禃?huì)隨溫度的上升而減小，所以分壓電阻的電壓值間接反映了某一時(shí)刻的溫度，電路原理圖如圖5所示。

● 主程序流程

　　從樣機(jī)分析中大致設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)輸入包括2個(gè)溫度傳感器，5個(gè)按鍵；輸出包括2位七段數(shù)碼管、10個(gè)發(fā)光二極管、繼電器控制信號(hào)等。根據(jù)控制功能，將程序設(shè)計(jì)為幾個(gè)主要的模塊，程序主流程見(jiàn)圖6所示。

● 子程序

(1)診斷子程序

診斷程序主要進(jìn)行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對(duì)2個(gè)溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)20次，若測(cè)到的數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)(溫度范圍-10～160℃)，則表明傳感器短路或斷路故障，數(shù)碼顯示“E”，并禁止按鍵操作。

(2)鍵盤(pán)掃描子程序

程序每循環(huán)一次掃描一次鍵盤(pán)，如果掃描到有鍵按下，則暫存鍵值，如果連續(xù)5次掃描到的鍵值都一樣，則認(rèn)為是穩(wěn)定的鍵值。

(3)系統(tǒng)共有5個(gè)按鍵，在不同的狀態(tài)下，每個(gè)鍵只要輕按一次就有效。系統(tǒng)的五個(gè)鍵接于PA1、PA3、PA2、PA0、PA4，如果按鍵值有效則返回值的相應(yīng)位為0，否則相應(yīng)位為1。

(4)溫度采集子程序

熱敏電阻靈敏度高，為了防止干擾及其他原因?qū)е聹y(cè)出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動(dòng)作，溫度采集采用滑動(dòng)平均值濾波方法。即在同一個(gè)通道上連續(xù)采集三個(gè)數(shù)據(jù)，取其中的中間值。

(5)顯示子程序

系統(tǒng)共有2位七段數(shù)碼管顯示及10個(gè)發(fā)光二極管顯示。數(shù)碼管主要有6種狀態(tài)需要顯示：待機(jī)狀態(tài)、出錯(cuò)顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時(shí)時(shí)間顯示。發(fā)光二極管顯示所選擇的功能、開(kāi)始及保溫狀態(tài)。功能顯示需采用輪循方式，在按下開(kāi)始鍵之前，開(kāi)始燈閃爍。進(jìn)入保溫狀態(tài)后，保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數(shù)碼顯示狀態(tài)選定子程序組成。

電飯煲的功能不再只是單純的煮飯，它可以完成很多的功能，利用凌陽(yáng)的8位MCU實(shí)現(xiàn)的智能電飯煲可以完成煮飯、煮粥、煮湯、冷飯加熱等功能，另外未來(lái)的小家電應(yīng)該具備“智能、安全、多功能、節(jié)約以及環(huán)保”這五大功能。

1 肖健華,經(jīng)順林.模糊控制在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用與展望.五邑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001

2 顧勇.模糊控制及其應(yīng)用.現(xiàn)代物理知識(shí), 1998