SPMC65P2404A在智能電飯煲中的應用(圖)

　　利用SPMC65P2404A單片機作為整個電飯煲的主控芯片，并且結合模糊控制技術來實現電飯煲的各種功能。

　　目前，市場上的電飯煲大部分采用機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，難以滿足人們日益增長的生活需求。因此，開發功能齊全、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代人的要求，具有人性化的界面設計，各種烹調過程全部由電腦自動控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內膽，超硬耐磨，恒久美觀。

　　本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來對電飯煲的過程進行控制。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小時粥、1小時湯和2小時湯，并且具有人性化的操作界面。

　　要想煮出高質量的米飯，就要掌握各種大米的吸水量，加溫時間，控溫過程，維持沸騰時間，停止升溫過程，燜飯過程等規律。煮飯過程可以抽象成以下幾個部分：吸水、升溫、維持沸騰、補炊、燜飯和保溫過程。整個煮飯過程結束后，自動進入保溫模式，溫度低于65℃左右，加熱盤就會對鍋體進行加熱。

　　利用凌陽8位單片機開發的智能電飯煲具有煲煮和定時兩大功能。選擇相應功能后設置相應的定時時間，按下開始鍵，定時開始，每過1小時顯示時間數減1。在定時時間內，根據定時的時間和所需過程的時間差電飯鍋就能自動啟動、自動加熱、自動保溫，完成選擇的功能。例如如果45分鐘稀飯定時2小時的話，電飯煲會在1小時15分鐘的時候開時啟動加熱工作，并進入45分鐘稀飯功能模式。

圖1：控制系統構成框圖

　　利用凌陽8位MCU設計的智能電飯煲控制系統原理框圖如圖1所示，通過按鍵來選擇功能模式，顯示電路完成顯示當前狀態和定時時間；通過溫度傳感器來對溫度進行采樣；通過MCU的控制最終實現對繼電器的控制，從而來控制對加熱盤的加熱與否，電源部分完成對單片機系統和外圍電路提供5V電源，并且對加熱盤進行加熱。

　　由單片機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、溫度檢測輸入電路、復位和晶振電路，PA6、PA7完成對頂蓋和底盤的溫度的檢測，PA5完成對繼電器的控制，SPMC65P2404A是系統的核心部分。

● 芯片特性簡介

SPMC65P2404A是凌陽公司的8位單片機，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個可編程 I/O口，8通道10位A/D轉換器，2通道8位定時/計數器，2通道16位定時/計數器，1個12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門狗、外部信號、錯誤地址復位，并且有一個蜂鳴器輸出口。

凌陽科技8位單片機具有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種內部中斷。2個8位可編程定時器/計數器可自動預置初始計數值，提供普通的定時/計數功能、8位捕獲功能和8位比較功能。2個16位可編程定時器/計數器具有普通的定時/計數功能、8或16位捕獲功能、16位比較功能和12位PWM輸出。

● 顯示電路

　　顯示電路由共陽極數碼管和10個LED組成，通過單片機位選和所送的數據來點亮相應的LED和數碼管的顯示狀態。其電路原理圖如圖3所示。

● 電源電路

　　電源部分為單片機提供+5V的直流穩壓源，并且通過降壓、整流、濾波之后的+14V電壓對繼電器進行供電，通過控制三極管射極的導通與否來控制繼電器的工作狀態。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接口，其中J2和J3分別是頂蓋和底盤溫度傳感器的接口，單片機檢測的信號實際上是與溫度傳感器分壓的電阻的電壓值，因為溫度傳感器的電阻值會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刻的溫度，電路原理圖如圖5所示。

● 主程序流程

　　從樣機分析中大致設計整個系統，整個系統輸入包括2個溫度傳感器，5個按鍵；輸出包括2位七段數碼管、10個發光二極管、繼電器控制信號等。根據控制功能，將程序設計為幾個主要的模塊，程序主流程見圖6所示。

● 子程序

(1)診斷子程序

診斷程序主要進行溫度采集并判斷傳感器是否良好，主要對2個溫度傳感器連續檢測20次，若測到的數據不在正常范圍內(溫度范圍-10～160℃)，則表明傳感器短路或斷路故障，數碼顯示“E”，并禁止按鍵操作。

(2)鍵盤掃描子程序

程序每循環一次掃描一次鍵盤，如果掃描到有鍵按下，則暫存鍵值，如果連續5次掃描到的鍵值都一樣，則認為是穩定的鍵值。

(3)系統共有5個按鍵，在不同的狀態下，每個鍵只要輕按一次就有效。系統的五個鍵接于PA1、PA3、PA2、PA0、PA4，如果按鍵值有效則返回值的相應位為0，否則相應位為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導致測出的溫度值變化太快，引起控制部件頻繁動作，溫度采集采用滑動平均值濾波方法。即在同一個通道上連續采集三個數據，取其中的中間值。

(5)顯示子程序

系統共有2位七段數碼管顯示及10個發光二極管顯示。數碼管主要有6種狀態需要顯示：待機狀態、出錯顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時時間顯示。發光二極管顯示所選擇的功能、開始及保溫狀態。功能顯示需采用輪循方式，在按下開始鍵之前，開始燈閃爍。進入保溫狀態后，保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數碼顯示狀態選定子程序組成。

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，利用凌陽的8位MCU實現的智能電飯煲可以完成煮飯、煮粥、煮湯、冷飯加熱等功能，另外未來的小家電應該具備“智能、安全、多功能、節約以及環保”這五大功能。

1 肖健華,經順林.模糊控制在家電產品中的應用與展望.五邑大學學報(自然科學版),2001

2 顧勇.模糊控制及其應用.現代物理知識, 1998