机械专业节能型全自动电蒸柜

1、目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc219283741 内容摘要 PAGEREF _Toc219283741 h 1 HYPERLINK l _Toc219283742 第一章 引言 PAGEREF _Toc219283742 h 2 HYPERLINK l _Toc219283743 第二章 结构设计 PAGEREF _Toc219283743 h 4 HYPERLINK l _Toc219283744 第三章 系统的设计要求与设计方案 PAGEREF _Toc219283744 h 10 HYPERLINK l _Toc219283745 3.1 系统设

2、计要求概述 PAGEREF _Toc219283745 h 10 HYPERLINK l _Toc219283746 3.2 系统总体方案 PAGEREF _Toc219283746 h 10 HYPERLINK l _Toc219283747 3.3 系统的功能模块及其分析 PAGEREF _Toc219283747 h 11 HYPERLINK l _Toc219283748 第四章 人机界面模块设计 PAGEREF _Toc219283748 h 15 HYPERLINK l _Toc219283749 4.1 显示设计 PAGEREF _Toc219283749 h 15 HYPERL

3、INK l _Toc219283750 4.2 键盘设计 PAGEREF _Toc219283750 h 22 HYPERLINK l _Toc219283751 第五章 电子称重子系统设计 PAGEREF _Toc219283751 h 27 HYPERLINK l _Toc219283752 5.1 电子秤的工作原理 PAGEREF _Toc219283752 h 27 HYPERLINK l _Toc219283753 5.2 单元电路分析 PAGEREF _Toc219283753 h 28 HYPERLINK l _Toc219283754 5.3 精度计算 PAGEREF _Toc

4、219283754 h 33 HYPERLINK l _Toc219283755 5.4 双机通信 PAGEREF _Toc219283755 h 37 HYPERLINK l _Toc219283756 第六章 温度控制子系统设计 PAGEREF _Toc219283756 h 45 HYPERLINK l _Toc219283757 6.1 数字实现SCR过零控制的方法 PAGEREF _Toc219283757 h 45 HYPERLINK l _Toc219283758 6.2 系统硬件设计 PAGEREF _Toc219283758 h 46 HYPERLINK l _Toc2192

5、83759 6.3 温度控制的算法和程序 PAGEREF _Toc219283759 h 49 HYPERLINK l _Toc219283760 总结 PAGEREF _Toc219283760 h 65 HYPERLINK l _Toc219283761 致谢 PAGEREF _Toc219283761 h 66 HYPERLINK l _Toc219283762 参考文献 PAGEREF _Toc219283762 h 67 HYPERLINK l _Toc219283763 附录 PAGEREF _Toc219283763 h 68内容摘要节能型全自动电蒸柜摘要：本说明书设计一种节能型

6、全自动电蒸柜，可以通过电话呼叫使用按键控制其自动淘米煮饭（或蒸饭，热饭）过程，真正实现全自动化。它在柜箱内设有V形水槽、电热管、感应装置、温度控制器、时间设置器和控制电路等装置。该电蒸柜具有迅速加热、高效、节能、安全、可靠及操作方便等特点，是理想的现代化家庭厨具。其内部采用以8031单片机为核心的控制系统，设计中充分利用单片机的内部资源，合理选择元器件使该产品具有性能优、成本低等特点。关键词：电蒸柜；微控制器；单片机；8031Energy-saving automatic electric steam cabinetAbstract: This instruction is a design

7、of a energy-saving automatic electric steam cabinet, it could through phone calls using the buttons to control it to wash rice automatically and cook a meal (or steam rice, hot food) , realizes the entire process automation truly. It has a V-shaped counter inside the water tank, electric control, se

8、nsors, temperature controller, time setting and control circuits and other devices. The rapid electric heating steam cabinets, high efficiency, energy saving, safe, reliable and easy to operate, is ideal for modern family kitchen. Its internal use of the 8031 single-chip microcomputer as the core co

9、ntrol system, designed to make full use of single-chips internal resources, a reasonable choice of components. So that the product has excellent performance, low cost.Keywords: electric steam cabinet；microcontroller；Single chip computer；8031第一章 引言设计背景现有的电饭锅，需要人在现场并通过从另外的储米处取米、清洗和加水等人工操作程序才能完成蒸饭、热饭和煮

10、饭的全过程。因此，存在人必须在现场，从另外的储米处取米、清洗和加水等人工操作使用不方便等缺陷。设计内容为克服现有电饭锅存在的需要人在现场并通过从另外的储米处取米、清洗和加水等人工操作程序才能完成蒸饭、热饭和煮饭的全过程，使用不方便的缺陷。人在现场的时候，只需在电蒸柜的操纵盒上按几次按键；当人不在现场的时候，可以使用电话操作。无论是使用按键，还是使用电话通信，电蒸柜都能按照微控制器中所编写的程序，向各执行部件发出操作指令：能确定米量，从储米箱向锅内输米，通过注水系统向锅内输水和清洗，并能将生米通过蒸煮变成熟饭，将冷饭通过蒸汽变成热饭。用途及性能简介 本产品是集科技、环保、节能、多功能装置于一体的

11、、理想的新一代产品。它具有如下特性：1、环保性：本产品是100%环保产品，卫生、无噪音、无烟尘、不会对环境污染，人性化设计，保障水箱水清洁卫生。2、安全性：电蒸柜具有微电脑芯片全聚脂封闭防止受潮、定时自动装置、漏电保护装置、缺水保护装置、整体聚脂发泡全天候保温、精制耐高温门封密封牢固、缺水报警，自动断电防止干烧、控制开关降压器等。3、节能省钱：用电蒸柜受热面积大，气体均匀分页，柜体内压力约1公斤，属中压蒸柜，蒸气利用率高。而普通柴油炉蒸柜漏气严重，造成浪费热能。柴油炉蒸柜属人工操作，普通超时，浪费柴油更大而且其价格不稳定、不断上涨，故成本更高。然而，用电蒸柜自动控制，5分钟快速沸腾。自动进入保

12、温，间歇供热，锅内温度维持在6070之间，真正节能。煤气、石油气这些能源越来越紧缺，而随着高科技的发展，核电的普及意味着用电价格将越来便宜，新一代智能化电蒸柜极大的迎合了厨房对专业厨具的市场需求，必将是专业厨具市场发展的必然趋势。4、结构优点：采用高效节能不锈钢电热系统，接线按欧洲CE标准接法，全自动电脑监控多功能多用途，电蒸柜用双层不锈钢板制造，中间夹层填充保温材料，门边用耐高温硅胶条密封保温性能好，属中压蒸饭柜，并且可随时移动、搬迁。克服了柴油炉蒸饭柜热能散发快，保温能差，柜门边漏气严重，浪费能源，增加成本等缺点。第二章 结构设计电蒸柜的部件有：柜体、操纵盒、储米系统、米量传输器、漂浮物清

13、除箱、重叠式清洗件、输米门、V型水槽、蒸饭输米系统、平衡器、煮饭区、注水系统、水流量电磁阀和排泄系统等。下面简述各部件的特点及功能。 柜体本设计所述的柜体为立柜式柜体，所有部件和开关都设置在柜内。柜体的主要柜框设有：柜顶门、检查门、大米集中输送框、取饭区、隔板、电源总开关和启盖开关。柜顶门：盖住储米箱的一道箱顶门，只要将门一打开，既可以检查储米箱内储米量的多少，也可以将购入的大米在储米箱进行存储。检查门：可检查米量传输器的运转情况，也可视察重叠式清洗件清洗大米的全过程。取饭门：将已经蒸、热、煮好的熟饭进行提取的柜门。隔板：将操纵盒、储米系统、米量传输器、漂浮物清除箱、重叠式清洗件、输米门、蒸饭

14、输米系统、平衡器、煮饭区的部分部件与注水系统和排泄系统的部分部件采取隔离措施的柜板。电源总开关：向所有电器部件提供电源和关闭电源的总开关，设置在外墙板上。 操纵盒本设计所述的操纵盒指挥柜内各个执行部件实施有效运转的自动化控制中心。内设有：微控制器、通信交换器、按键、显示屏、警示灯、温控器和控制电路等。微控制器：将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、I/O接口电路等微型机的主要部件集成在一块芯片上的单片微型机。微控制器能接受电话、按键和调整开关向柜内输入的煮饭、蒸饭、热饭的类别信息，能接收需要执行多少饭量、多少水量的数量信息。能按照所编制的程序，向各个部件发出执行指令，并能将各部件所反馈的信

15、息予以接收，经相应的处理，再发出下一步操作指令。通信交换器：电话或手机是由外界向电蒸柜输入的信息，由通信技术中主机转分机的通信交换器，将外来信息转换成微控制器中CPU能接受的信息。在通信交换器中还设置有一个比较特殊性的控制程序：当电蒸柜没有电源的时候，一切操作程序无法实施，通信交换器则会及时提醒通信者。按键：向微控制器输入相关信息的开关，按键的功能与计算机中的键盘雷同。设有煮饭键、蒸饭键、热饭键、复位键、删除键、确定键和数字09共16个按键。显示屏：显示时间、警示信息和工作状态等的屏幕。警示灯：是电蒸柜执行工作中出现故障时所显示的发光二极管，具体的故障信息在显示屏上显示。温控器：煮饭时控制和调

16、整内锅温度的电器开关。开启煮饭时，内锅的温度上升到一定的数值（101）时，向微控制器提供信息，关闭电热盘开始进入保温控制。当内锅中已经煮熟的热饭温度下降到一定的数值（60）时，向微控制器提供信息，再次开启电热盘，进行保温加热，温度上升到一定的数值（70）时，又关闭电热盘，如此循环将内锅温度控制在6070之间。控制电路：将柜内所有尼阻、整流和检波等保护系统的电子部件，以及将所有电器、各种开关进行连接的电路。 储米系统本设计所述的储米系统包括储米和输米所需的部件，米量小和缺米时，通过警示开关和停止开关，及时向微控制器提供储米量的信息。内设有：储米箱、重量检测器、重量检测配件和调整圈。储米箱：储米和

17、输米所用的箱子。箱子容量的大小，根据内锅的容量而定。重量检测器：测量储米箱内的储米量。当大米放在储米箱内时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号，该信号经放大电路放大输出到模数转换器，转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制，CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器，直至显示这种结果。 米量传输控制器 本设计所述的米量传输控制器是向饭盘和内锅输送米量的控制器件。内设有：电磁机、控制闸和输米口。 电磁机：受微控制器开启的指令，控制闸的电磁机内产生磁场，将磁感应杆内吸，弹簧挤压檐支座，并带动控制闸打开。受微控制器关闭的指

18、令，电源消失，电磁机内的磁场消失，弹簧将磁感应杆回归至原位，将控制闸关闭。以下使用的电磁机原理与此相同。 控制闸。将进入清除箱内的大米和水进行保存。由微控制器操纵闸门，将大米和水输入重叠式清洗件。 输米口。将大米和水输入重叠式清洗件的输送口。 漂浮物清除箱 本设计所述的漂浮物清除箱能存装大米和水源，并将大米中遗留的谷糠及其它能漂浮的杂物予以清除的箱子。箱口置有能使大米顺利下滑至重叠式清洗件的弧泄口。内设有：输水管道、漂浮物排泄口、电磁机、控制闸和输米口。 输水管道：向漂浮物清除箱提供水源的管道。安置在漂浮物清除箱顶端。输水管道的水源出水口很狭窄，能形成喷射状水平面，将漂浮物清除箱内干糙的大米，

19、经水平面喷湿后能沉入箱底，避免大米因干糙产生漂浮，进入漂浮物排泄口。为了避免漂浮物在清除箱内产生旋涡，无法进入漂浮物排泄口。临检查门处的出水口口径稍大，临隔板处的出水口口径稍小，使漂浮物因水流冲击力度的差异，顺利地进入漂浮物排泄口。与此同时，口径稍大的出水口在形成喷射状时，水平面由于水的重力大抛物线的角度也大；口径稍小的出水口在形成喷射状时，水平面由于水的重力小抛物线的角度接近直线式:水流有这样的冲击方式，能将混在米上面半浮在水中的杂物，送入漂浮物排泄口。 漂浮物排泄口：将谷糠及其它漂浮物排入废物废水箱的排泄口。电磁机、控制闸、输米口的功能与米量传输控制器中的相同。 重叠式清洗件 本设计所述的

20、重叠式清洗件是将比大米小的杂物进行排除的部件。大米的清洗过程已经抛弃了人类养成的洗米需用某种器具进行搅拌的习惯，而是依据山涧溪水能将石块棱角消失的特点，让水流产生激烈的冲击面，完成对大米进行清洗的全过程。内设有：清洗板、排泄板、输水条、输水缝、结合条、支撑架和输米门。 清洗板：清洗大米所用的板块。板块呈方框状，板面上置有比米颗粒稍小的圆孔或细型长孔。米在遭受水流的冲击下能沿着板面顺利下滑，又能将比米粒稍小的一些杂物和废水，通过圆孔下泄，进入排泄板。板端置有能使清洗过的大米顺利下滑的弧泄口，板边侧有预防大米和废水外泄的防泄墙。 排泄板：排泄杂物和废水的板块，板块与清洗板一致呈方框状，板面既平整又

21、顺滑，能接收从清洗板的圆孔所排泄下来的杂物和废水，排入废物废水箱。在板的两边，置有预防杂物和废水外泄的防漏墙。 输水条：向清洗板提供水源的输水管道，安置在清洗板顶端的板面上。 输水缝：清洗大米的水源出口处。在输水条与清洗板的结合处，有间距非常细小、长度与清洗板宽度一致的水缝，只要水源从该缝经过，就会构成呈喷射状态的水平面，紧贴着清洗板的板面射向米粒。 结合条：将输水条、清洗板和排泄板组合成一组重叠式清洗件的条子。 支撑架：安装重叠式清洗件的框架。将三组重叠式清洗件，按照每组都需倾斜式的要求，安置成“之”字型的框架结构。 输米门 本设计所述的输米门是将米输入饭盘、废水下泄及阻止蒸气外泄的一道门。

22、内设有：输米门板、连接臂、弹簧、连接柱、门轴套、门轴、臂柱轴和电磁机。 输米门板：废水下泄、大米输送和控制蒸气外泄的一道门。输米门板顶端的门岸壁有倾斜度，并装有密封垫，与输米门口有密封垫和倾斜度的门框壁相吻合。 门轴套和门轴：保障输米门板的旋转，与门轴套相连接。 连接臂、弹簧、连接柱和臂柱轴：是向输米门提供拉力的臂、柱和轴。 蒸饭输米系统 本设计所述的蒸饭输米系统用蒸气将生米蒸成熟饭，将冷饭蒸成热饭，对煮饭所需的大米作短暂寄存后，由操纵器输入内锅。内设有：饭盘、操纵器和操纵配件。 饭盘：是蒸饭、热饭以及提取熟饭、将大米输入内锅的盘子。饭盘的底平面及靠近取饭门一侧处，设置有不能让米下泄的长方型或

23、圆型的小孔。饭盘在操纵器一侧的盘壁上，有一个让输汽孔插入的方孔。饭盘在操纵配件一侧的盘壁上，有一个让输汽圆型套帽插入的圆孔。 操纵器：是提取饭盘和向饭盘提供旋转动力的电器。蒸饭时，通过输汽孔将蒸气输入饭盘。煮饭时，受微控制器开启的指令，由操纵器的电磁机控制运行。 操纵配件：是提取饭盘和配合操纵器使饭盘实施旋转的支撑轴。蒸饭时，通过输汽圆型套帽将蒸气输入饭盘。提取饭盘时，将操纵臂向下按，输汽圆型套帽脱离饭盘边侧的圆孔。煮饭时，操纵器上的输汽圆型套帽作为支撑轴按兵不动，配合饭盘实施旋转。 平衡器 本设计所述的平衡器是将输入内锅中的凸凹不平的大米进行平整的器件。内设有：旋转驱动盒、旋转臂、弹性片、凸

24、齿轮、中心齿轮、单向簧、梯型银纹柱、停止开关和柱框。 旋转驱动盒：通过旋转，将梯型银纹柱对准内锅中心，返回时，使梯型银纹柱外盒和旋转臂与隔板板面重合。受微控制器开启的指令，由旋转驱动盒的电磁机控制运行。 旋转臂：是旋转驱动盒与梯型镶纹柱外盒及其它组合件进行连接的部件。弹性片：将旋转臂在旋转活动中所出现的空隙及时进行封闭的弹簧门片。 凸齿轮：向中心齿轮提供动力和减速的齿轮。旋转速度较快，而梯型镖纹柱所需的旋转速度相对较慢，因凸齿轮的直径大而齿轮轴的直径小而减速。 中心齿轮：向梯型银纹柱提供动力保障的齿轮。在中心齿轮的中孔壁上有着与梯型银纹柱相齿合的梯型螺纹，而在中心齿轮的圆周边上有着与凸形齿轮相

25、齿合的普通银纹。中心齿轮受凸齿轮所提供的动力而旋转，梯型镶纹柱受中心齿轮旋转的力矩作用产生下降、上升和旋转。 单向簧：控制梯型银纹柱只能作单向旋转的弹簧片。设置在中心齿轮上面紧靠旋转臂一侧的运转空间内的壁板上。单向簧簧片顶端与柱框出口处（靠旋转臂侧）持平。梯型银纹柱作顺时针旋转时，可以将单向簧的簧片压低，允许其能作继续旋转。当梯型银纹柱产生逆时针旋转时，由单向簧簧片顶端阻止其旋转。 梯型银纹柱：是将内锅中凸凹不平的米面进行旋平的部件。梯型镶纹柱的上端装有带滑轮的单向臂，柱的下端装有将米平面旋平的平衡杆。梯型银纹柱受中心齿轮的力矩作用向下降，降至单向臂与中心齿轮重叠，迫使其与中心齿轮一起在运转空

26、间内作顺时针旋转。柱下端的平衡杆在顺时针旋转中，将内锅中凸凹不平及很不规则的米平面依势旋平。梯型镖纹柱产生逆时针旋转的时候，如欲上升，柱上端的单向臂遭受柱框出口处斜坡的阻拦，只能继续作逆时针旋转。单向臂上的滑轮，也在柱框出口处的斜坡上滚动。逆时针旋转至单向臂遭受单向簧顶端的阻止，旋转依势停止，受中心齿轮的力矩作用向上升，进入柱框，向停止开关靠拢。柱框：容纳梯型银纹柱所需的空间。柱框的顶端安装着停止开关，柱框下端与运转空间接触的出口处，设有逆时针旋转式的斜坡，斜坡的起点在单向簧簧片的顶端（靠旋转臂一侧），斜坡的终点在柱框出口处的另一侧。 煮饭区 本设计所述的煮饭区是排除废水及煮饭的区域。内设有：

27、锅盖、启闭盒和弹性柱。 锅盖：盖住内锅。锅盖的盖面有倾斜式的坡度，能排除重叠式清洗件所遗留下来的废水。顶端置有有密封垫弧型盖，预防蒸汽外泄至启闭盒内。 启闭盒：开启和关闭锅盖的伺服驱动电机。受微控制器开启的指令，由启闭盒的电磁机控制运行。 弹性柱：向锅盖的关闭提供弹力的驱动部件。锅盖被启闭盒开启后，其姿态成了竖立状。启闭盒的电磁机被关闭后，锅盖如没有其它动力的传递，会保持原状而盖不了内锅。弹性柱向锅盖提供一个有弹性的驱动力，迫使锅盖依靠弹力和自身的重力，依势盖住内锅。 注水系统 本设计所述的注水系统是向电蒸柜内提供水源的部件。内设有：水压感应器、总水源电磁阀和自来水管道。 水压感应器：检测水的

28、流量能否满足电蒸柜所需水量的电感器。在水压感应器内置有压力传感器。水压不足，水的流量不适合电蒸柜所需的用水量，压力传感器向微控制器提供关闭信息，禁止一切操作程序的实施。 总水源电磁阀：向重叠式清洗件上的三组输水条、漂浮物清除箱上的输水管道和V型水槽提供水源的总阀。受微控制器开启的指令，由水源电磁阀的电磁机控制运行。 自来水管道：电蒸柜内输送水源的管道。自来水管道通过水压感应器和总水源电磁阀，与柜内的重盈式清洗件上的三组输水条、漂浮物清除箱上的输水管道、V型水槽上的水管道和水流量电磁阀上的水管道相连接。 水流量电磁阀 本设计所述的水流量电磁阀是向内锅注入水源及控制水流量的阀门。内设有：电磁机、调

29、整开关、导向标、择址标和煮饭区注水管。 调整开关：向微控制器输入选择地址的信息。依据调整开关所选择的地址不同，微控制器提供给导向标的指令，也产生相应的变更。在微控制器所编制的程序中，调整开关可选择的地址分常规、减少和增加三个单位。调整开关的使用，是根据储米箱内储米的种类而定。箱内的储米，在煮饭时所需的用水量属正常，可选择常规的地址。储米的用水量可适量少一些，可选择减少的地址。储米的用水量略需多一些，可选择增加的地址。 导向标：是向内锅提供多少水量的控制器。受微控制器的指令，导向标上的感应同步器产生移动，在微控制器所指定的位置上定点。择址标：寻找导向标定点位置的移动开关。择址标使感应同步器产生移

30、动，当到达导向标所定点的位置，迅速向微控制器提供信息，关闭水流量电磁阀。煮饭区注水管：向内锅输入水源的管道。 排泄系统 本设计所述的排泄系统是将电蒸柜内所有的杂物和废水进行排泄的部件。内设有：排泄管道、废物废水箱及杂物和废水排泄总管。 排泄管道：排泄废物和废水的管道。三块排泄板就有三根排泄管道，漂浮物清除箱有一根排泄管道。三块排泄板上的三根排泄管道，与漂浮物清除箱上的一根排泄管道，连接在同一根排泄主管道上。在V型水槽有一根排泄管道。在煮饭区有一根设有预防蒸汽外泄的弹簧和管道门的排泄管道，废水下泄时能将管道门冲开，废水不泄时弹簧将管道门关闭。 废物废水箱：是将电蒸柜内所有废物废水进行集中处理的水

31、箱。杂物和废水排泄总管：将废物废水箱内所有的废物废水向柜外排泄的管道。第三章 系统的设计要求与设计方案3.1 系统设计要求概述 节能型全自动电蒸柜是为了市场需要在普通电蒸柜功能上进行改造增强而设计的，主要考虑以下4个方面。1. 经济性 竟然是实现普通电蒸柜的自动化改造，因此，比须充分考虑系统的成本，这是保证达到系统设计目的的关键。这里的成本包括整个系统各个模块的成本，包括主控模块、人机界面模块、通信模块、执行模块等。2. 方便性系统的方便性，主要反映在系统的操作方面。这里电蒸柜可以通过在电蒸柜的操纵盒上按键，也可以通过电话通信操作自动实现所需功能。电蒸柜的操纵盒上按键部分，即所谓的“人机界面”

32、。人机界面应当对用户友好，也就是说按键部分应当尽量给用户提供方便、快捷及舒适的操作使用环境。系统应从以下几个途径来体现：简化按键，汉字说明，方便各种层次的操作者使用。按键时，显示屏上应有相应的提示信息。电话通信时，应即时将相关信息反馈给通信者。3. 实用性作为一个家电产品，其控制系统的设计应以实用为原则。本产品只需实现下面的功能即可：微电脑芯片封闭防止受潮、定时自动装置、漏电保护装置、缺水保护装置、整体聚脂发泡全天候保温、耐高温门封密封牢固、缺水报警、自动断电防止干烧、控制开关降压器等。4. 可靠性硬件方面，选择可靠的元器件，在将这些元器件使用到系统电路中之前，按严格要求，首先对元器件进行测试

33、；软件设计方面，可采取设置软件缺陷，增加程序监视系统（Watchdog）,软件亢余技术等。3.2 系统总体方案按照系统设计要求，作为一种功能上提升的产品，应尽可能降低系统成本。本系统在研制过程中，紧紧围绕低成本、可靠性、方便性等设计要求，确定总体方案如下：1. 基于单片机的系统结构按照上述设计思想，本系统采用基于单片机的系统结构。这种方案结构简单，成本低。本系统采用Intel公司的8031单片机。2. 人机界面采用LED显示屏。作为一个自动化智能操作系统，采用数码管显示作为主显示界面，在完成人机的交流的同时还可以有效地降低系统的成本。3.3 系统的功能模块及其分析1. 系统的功能模块与总体框架

34、 系统操作界面按照上述的设计思想，系统的界面设计确定为如图31所示。共17个按键，按键的功能简单说明如下：图31 系统的人机界面图停止该停止键为硬件开关，用于紧急情况停止。煮饭按键选择煮饭操作选项。蒸饭按键选择蒸饭操作选项。热饭按键选择热饭操作选项。复位使系统回复到设计的原始状态。数字09用于在确定米量时输入数字。删除删除光标前的一个字符。确定确认键。 系统功能模块与总体框架系统从总体上分为人机界面模块、通信模块、执行模块及基于单片机的主控模块等4大模块，参见图32。各模块的功能分别是：图32 系统模块与总统框架 人机界面模块该模块主要完成人机的对话和交流，物理上表现为显示器与键盘。采用了LE

35、D数码管显示，使该模块具有较好的友善性。 伺服执行模块该模块主要由脉冲分配器、伺服驱动及电磁机等组成，是一个执行单元，按照主机的指令完成相应的操作。 通信模块该模块的功能是完成与单片机的串行通信，接口标准为RS-232C。MCS-51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口，具有UART的全部功能。 主控模块主要包括微处理器（包括监控程序）、程序存储单元及与其他模块的接口电路，主要完成相关的程序处理。2. 系统设计 程序设置 程序设置在单片微控制器的CPU、存储器/ROM、定时器/计数器及能编入程序的微电子器中。主要程序有：煮饭程序、蒸饭程序和热饭程序。辅助程序有：特殊程序、通信程序、定时程序和

36、按键程序等。 特殊程序 当水压不足、缺米和锅盖没有关闭的时候，各种操作程序必须禁止实施，并及时向通信交换器和操纵盒操作面板上的警示灯发出普示信号。 通信程序在使用通信程序实施操作前，必须提前开启电源总开关。控制系统主程序流程图如图33所示。图33 控制系统主程序流程图具体的正常情况时执行流程如下：煮饭：电话通信交换器输入煮饭号码输入米量微控制器总水源电磁阀（开启）微控制器漂浮物清除箱（开启）微控制器输米门（开启）微控制器输米门（关闭）微控制器定时器总水源电磁阀（关闭）微控制器漂浮物清除箱（关闭）微控制器启闭盒（开启）微控制器启闭盒（开启）微控制器操纵器（开启）微控制器操纵器（关闭）微控制器水流

37、量电磁阀（开启）择址标微控制器水流量电磁阀（关闭）微控制器平衡器电磁机（开启）微控制器平衡器电磁机（关闭）微控制器启闭盒（关闭）微控制器电热盘（开启）温控器微控制器电热盘（关闭）微控制器保温。蒸饭：电话通信交换器输入蒸饭号码输入米量微控制器总水源电磁阀（开启）微控制器漂浮物清除箱（开启）微控制器启闭盒（开启）微控制器输米门（开启）微控制器输米门（关闭）微控制器定时器总水源电磁阀（关闭）微控制器漂浮物清除箱（关闭）微控制器水流量电磁阀（开启）择址标微控制器水流量电磁阀（关闭）微控制器启闭盒（关闭）微控制器电热器（开启）微控制器定时器微控制器电热器（关闭）微控制器保温。热饭：电话通信交换器输入热饭

38、号码微控制器启闭盒（开启）微控制器水流量电磁阀（开启）择址标微控制器水流量电磁阀（关闭）微控制器启闭盒（关闭）微控制器电热器（开启）微控制器定时器微控制器电热器（关闭）微控制器保温。第四章 人机界面模块设计LED 显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，的技术范围包括半导体光电器件技术、电子电路技术、集成电路技术、信息图像处理技术、信息传输技术、计算机网络技术以及电子产品制造和电子产品安装工程相关技术。4.1 显示设计1. LED显示屏LED（Light Emiting Diode）是发光二极管，它是将电能转为光能的发光器件。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成

39、的平面式显示屏幕。它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。并广泛的用于公交汽车，码头，商店，学校教务处和银行等公共场合用于信息的发布和广告宣传。LED 显示屏经历了从单色，双色图文显示屏直到现在的全彩色视频显示屏的发展过程， 自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布了交通，电信，教育，证券，广告宣传等各方面。LED显示屏发展较快，其无论在成本和产生的社会效益等方面都有其独特的优势。目前，双基色发光二极管显示屏的生产制造数量比较多，其技术也相对成熟。各个企业制造的显示屏的结构、原理基本相似，有些专业生产显示多媒体卡，因此，提高显示屏的技术性能

40、、降低成本是各个企业竞争的关键所在。现在，市场上销售的显示屏的价格基本相同，但是，不同的企业生产的显示屏的质量不同，其原因是多方面的，主要有： 显示模块的质量、亮度、亮度均匀性、封装等技术； 数据的通讯传送方式，抗干扰能力； 显示扫描电路电流的多点调整，控制每一点的电流。经过多点调整的显示屏不仅均匀性比较好，而且显示图像的亮度、颜色效果更好，专用显示扫描电路具有比较好的显示效果，但是价格相对较贵。现在，市场上销售的显示屏是很多企业利用相同的设计技术、方法、显示模块生产的，但其性能差别比较大。颜色配比的不同，产生图像效果差别就很大模块的扫描频率、工作电流既影响亮度，又涉及到使用寿命等问题。因此，

41、正确地确定各项技术参数是制造显示屏的关键所在，也可以说是技术经验的体现。2. 硬件电路组成及工作原理本设计拟采用以8031单片机为核心芯片的电路来实现，主要由8031芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HC154)、1616 LED点阵5部分组成，如图41所示。图41 硬件电路组成时钟电路由8031的18，19脚的时钟端(XTAI1及XTAL2)以及12 MHz晶振X、电容C2，G组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R，R2，电容C，开关K组成，分别接至8031的RST复位输人端。LED点阵显示屏采用1616共256个象素的点阵，通过万用表检测发光二极管

42、的方法测试判断出该点阵的引脚分布，如图42所示。图42 LED点阵显示屏底视图将行列总线接在单片机的IO口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入8031单片机，则需要使用32条IO口，这样会造成IO资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，在本设计中只是将LED点阵的16条行线直接接在PO口和P2口，至于列选扫描信号则是由416线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。考虑到PO口必需设置上拉电阻，这里采用4.7 k的电阻作为上拉电阻。汉字扫

43、描显示的基本过程：通电后由于电阻R1，电容Cl的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；然后在C2，C3，X1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机8031按照设定的程序在P0和P2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线(高电平驱动)，同时在P11，P12，P13，P14接口输出列选扫描信号(低电平驱动)，从而选中相应的象素发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。3. 8031程序扩展8031内部没有程序存储器ROM,因此必须外接EPROM作为程序存储器才能构成一个完整的微型机。MCS-51片内含有128B的数据存储器RAM，按照系统设计需要，应把显示

44、内容与显示方式预先固化在EPROM中，而且其RAM空间对于实际设计来说并不能满足需要，故从程序和数据存储器上都需要对单片机进行扩展。图43 地址译码法片选信号本设计采用的EPROM为2764，采用HMOS工艺制成，标准存取时间为250ns。27是系列号，64和存储容量有关，其存储空间为8KB。RAM采用6264，为8KB静态RAM，其中62是系列号，64是序号，也与存储容量有关，其存储空间为8KB。8031的片内地址线为P2.7P2.0和P0.7P0.0(P2.4P2.0直接与2764的A12A8相接，P0.7P0.0经74LS373输出后接到2764的A7A0)，共13条线。与经过与门与27

45、64的相接，以便8031执行MOVC指令时产生低电平而选中2764工作。如图43所示，本设计采用地址全译码法，利用P2.5P2.7连接74139进行2-4线的片选，产生对2764和6264的片选信号，以达到选通其工作的目的。各存储芯片对应的存储空间：2764（1）：程序存储空间0000H1FFFH()2764（2）：程序存储空间2000H3FFFH()6264（1）：程序存储空间4000H5FFFH()6264（2）：程序存储空间6000H7FFFH()4. 汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由

46、256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256象素范围内的任何图形。如使用8位的8031单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为两个部分，如图44所示。图44 汉字显示原理为了弄清楚汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。汉字可拆分为上部和下部，上部由816点阵组成，下部也由816点阵组成。本例通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00PO7口，方向为P00到P07，显示汉字“大”时，P05点亮，由上往下排列，为：P0.0灭，PO.1灭，P0.2灭P0.3

47、灭，P0.4灭，P0.5 亮，P0.6灭，P0.7灭。即二进制00000100，转换为十六进制为04H。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，仍设计成由上往下扫描，即从P27向P20方向扫描，从图3可以看到，这一列全部为不亮，即为00000000，十六进制则为00H。依照这个方法转向第二列、第三列， ，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：04H ，00H， 04H ，02H ，04H ，02H ，04H ，04HO4H ，O8H ，O4H ，3OH ，O5H ，OCOH ，OFEH ，00H05H ，80H ，04H ，60H ，04H

48、 ，10H ，04H ，08H04H ，04H ，0CH ，06H ，O4H ，04H ，00H ，00H由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出他的扫描代码从而显示在屏幕上。上述方法虽然能够弄清楚汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。为此，实际设计中经常采用字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到程序中即可，如图45所示。图45 字库提取程序5. 程序设计软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流程图如图46和图47所示。图4

49、6 主程序流程图 图47 子程序流程图下面的程序能够用来实现“无法执行”的汉字显示。程序清单如下： ORG 0000H LJMP MIN ORG 0030HDISUP: MOV SP,#60HMIX: SETB P1.0 MOV 30H,#09H MOV DPTR,#TABL1: LCALL MIC CLR C MOV A,DPL ADD A,#32H MOV DPL,A MOV A,DPH ADDC A,#00H MOV DPH,A DJNZ 30H,L1 LJMP MIXMIC: SETB P1.0LP: MOV 31H,#80HLOOP: MOV 32H,#16 MOV R1,#1EH

50、MOV R2,#00HEN: MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC R2 MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A INC R2 MOV A,R1 MOV P1,A LCALL DEL SETB P1.0 RR A DEC A RL A MOV R1,A DJNZ 32H,EN DJNZ 31H,LOOP RETDEL: MOV 34H,#2DL0: MOV R4,#250 DJNZ R4,DL0DJNZ 34H,DELRETTAB:DB ;无DB 00H,00H,02H,01H,42H,02H,42H,04HDB 42H,18H,42H

51、,60H,7FH,80H,42H,00HDB 43H,0FCH,42H,02H,0C2H,02H,42H,02HDB 06H,02H,02H,02H,00H,0EH,00H,00HDB ;法DB 08H,20H,44H,20H,26H,7FH,30H,80HDB 01H,00H,08H,82H,08H,86H,08H,8AHDB 08H,92H,0FFH,0E2H,08H,82H,08H,8AHDB 18H,86H,09H,83H,00H,80H,00H,00HDB ;执DB 08H,40H,08H,42H,08H,81H,0FFH,0FEHDB 09H,01H,0AH,02H,08H,04H

52、,08H,0B8HDB 0FFH,0C0H,08H,30H,08H,00H,1FH,0FCHDB 08H,02H,00H,02H,00H,1EH,00H,00HDB ;行DB 00H,40H,08H,80H,11H,00H,23H,0FFHDB 0C4H,00H,02H,00H,42H,00H,42H,00HDB 42H,00H,42H,02H,42H,01H,43H,0FEHDB 0C2H,00H,46H,00H,02H,00H,00H,00HEND4.2 键盘设计键盘是若干个按键的集合，是人与计算机联系的桥梁。操作人员可以通过键盘输入数据和命令，它是单片机系统中不可缺少的输入设备。键盘可分

53、为非编码键盘和编码键盘两种，前者用软件来识别和产生代码，后者则用硬件来识别。本设计中采用非编码键盘。非编码键盘采用矩阵的连接方式，本系统采用44阵列，共16个键（如图31所示）。本设计中键盘矩阵使用8155扩展I/O接口与单片机连接，单片机对键盘的控制通过键盘扫描程序来实现。图48所示为44矩阵组成的16键与单片机接口电路。图48 用8155接口的44键盘矩阵图48中，8155端口C为行扫描口，工作于输出方式；端口A工作于输入方式，用来读入列值。图中，I/O口地址必须满足0，1（即P2.11,P2.01）才能选中相应的寄存器。由此可见，8155命令/状态寄存器、端口A、端口B、端口C的地址分别

54、为0300H、0301H、0302H、0303H。在每一行与列的交叉点均接一个按键，故44共16个键。为了判断到底哪一行哪一列的键按下，事先按一定的顺序给每一个键编一个号，如图中0、1、2、3、14、15等，故称其为键值。所谓键译码就是找出每个键的键值，然后根据键值进而确定其时功能键还是数字键，并进行处理。键盘扫描程序流程图如图49所示。键盘扫描程序清单如下： ORG 0200H KEYPRO: ACALL DISUP ;调显示子程序 ACALL KEXAM ;检查是否有键按下 JZ KEYPRO ;若无键按下，则转 KEYPRO ，继续并检查 ACALL D10ms ;若有键按下，则延时10

55、ms ，进行去抖动处理 ACALL KEXAM ;再次检查是否有键按下 JZ KEYPRO ;若无键按下，则转 KEYPRO KEY1: MOV R2,#0FEH ;输出使第 X 0 行为低电平模型数值 MOV R3,#0FFH ;列值寄存器预置初值 MOV R4,#00H ;行值寄存器清零 图49 键盘扫描程序流程图KEY2: MOV DPTR, #0303H ;送8155PC口地址 MOV A,R2 ;扫描第一行 MOVX DPTR,A MOV DPTR, #0301H ;读8155PA口地址 MOVX A,DPTR ;读列数据值 CPL A ANL A,#0FFH JNZ KEY3 ;有

56、键按下，转求列值 MOV A,R4 ;无键按下，行值寄存器加4 ADD A,#04H MOV R4,A MOV A,R2 ;求下一行为低电平模型数值 RL A MOV R2,A JB ACC.2 ,KEY2 ;判断各行是否全扫描完，若未完，则继续扫描下一行 AJMP KEYPRO ;若全部扫描完毕，则等待下一次按键 KEY3: CPL A ;恢复列模型 KEY4: INC R3 ;求列值 RRC A JC KEY4 KEY5: ACALL D10ms ACALL KEXAM JNZ KEY5 ;若有键按下，则转KEY5，等待键释放 MOV A,R4 ;计算键值 ADD A,R3 MOV BUF

57、F,A AJMP KEYADR ;转查找功能键入口地址子程序 D10ms: MOV R5,#14H ;延时10ms子程序 DL: MOV R6,#0FFH DL0: DJNZ R6,DL0 DJNZ R5,DL RET BUFF EQU 30H KEXAM: MOV DPTR, #0303H ;送端口C地址 MOV A,#00H ;输出使所有的行均为低电平模型数值 MOVX DPTR,A MOV DPTR, #0301H ;送端口A地址 MOVX A,DPTR ;读列数据值 CPL A ANL A,#0FFH RET 功能键地址转移程序如下： ORG 8000H KEYADR: MOV A,B

58、UFF ;取出键值 CJNE A,# 09H ,KYARD1 AJMP DIGPRO ;等于9，转数字键处理 KYARD1: JC DIGPRO ;小于9，转数字键处理 KEYTBL: MOV DPTR,#JMPTBL ;送功能键地址表指针 CLR C ;清进位位 SUBB A, #0AH RL A JMP A+DPTR ;转相应的功能键处理程序 BUFF EQU 30H JMPTBL: AJMP HEATUP ;转到16个功能键的相应入口地址 AJMP COOK AJMP STEAM AJMP DELETE AJMP RST AJMP CONFM 第五章 电子称重子系统设计该电子称重子系统使

59、用MCS51系列单片机作为控制核心，比使用自动点位差计式的或纯数字电路式的电子称重系统具有更强的功能和更高的称量精度。5.1 电子秤的工作原理普通电子秤结构可用图51所示框图表示。被称重物通过拉、压等形式将重力传递给称重传感器（一次变换元件），称重传感器（通常采用电阻应变式）可将作用于其上的重量或力矩变为线性的电压输出。这微小的电压输出由低漂移的直流放大器放大至A/D转换所需的电压幅度，再通过A/D转换将模拟电压值变换成相应的数字量，由CPU进行运算处理，最后在显示器上将重物的重量显示出来。人可以通过键盘输入一些信息来干预CPU做一些诸如自动调零、显示输出等工作。除称重传感器外的部件一般称之为

60、二次仪表。图51 普通电子秤的构成在普通电子秤的基础上增加配料设定输入、记忆和输出继电器即可成为配料电子秤。用配料电子秤控制原料的自动加料、称重、放料可构成一个自动配料系统。电子秤首先送出原料的快加料信号，使加料阀门打开，原料进入秤斗。当将要达到原料的设定重量时配料电子秤送出慢加料信号，使加料阀门流通量减小，一直到所加原料离设定重量尽相差一个提前量时关闭加料阀门停止加料。关闭加料阀门后仍有少量残余在管道中的原料进入秤斗，这就是提前量的值。电子秤称出本次实际加料量，自动计算下一次加料时的提前量修正值。原料加完后配料电子秤就送出放料信号，打开放料阀门进行放料，电子秤检测到秤斗放空时就关闭放料阀门，